DE19613245A1 - Elektrische Sicherungsanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Sicherungsanordnung ge­ mäß Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Sicherungsanordnungen sind in der Form bekannt, daß die davon aufgenommenen Sicherungen in mehreren voneinander un­ abhängigen Stromkreisen oder in verschiedenen Leitern ein und desselben Stromkreises liegen oder aber auch zum Teil in Reserve gehalten werden. Indessen macht der Austausch oder die Wiederin­ betriebsetzung einer etwa durch einen Kurzschluß oder Überstrom­ stoß ausgelösten Sicherung einen manuellen Eingriff erforder­ lich.

In der Hochspannungstechnik, etwa bei Spannungen von 11-12 KV finden gewöhnlich Sicherungspatronen Anwendung, deren Ersatz oder Wiederherstellung die Herbeirufung eines Fachmanns erfor­ derlich macht. In der Zwischenzeit ist der betreffende Strom­ kreis außer Betrieb, selbst wenn das auslösende Ereignis, etwa im Falle eines Stromstoßes, nur von kurzer Dauer war.

Die üblichen Einzelsicherungspatronen in der Hochspannungstech­ nik bestehen aus einem einzelnen Isolierrohr, etwa aus Fiberma­ terial, welches ein Schmelzsicherungselement enthält. Am im Ge­ brauch untenliegenden Ende des Rohres befindet sich ein vorge­ spannter Auswurfmechanismus und am oberen Ende ein Aufschraub­ kontakt. Tritt ein den Nennstrom der Sicherungspatrone über­ schreitender Strom auf, so schmilzt das Sicherungselement, wo­ durch der Auswurfmechanismus in Tätigkeit tritt und das restli­ che Sicherungselement aus dem Isolierrohr auswirft, das darauf­ hin frei nach unten hängt. Hierdurch wird der abzusichernde Lei­ tungsteil augenblicklich vollkommen und dauerhaft abgeschaltet und zugleich die schadhafte Sicherungspatrone als solche gekenn­ zeichnet. Indessen kann aber der in dem Stromkreis aufgetretene Defekt, etwa in Gestalt eines Überstromstoßes, nur von kurzer Dauer sein, so daß eine sofortige Wiederinbetriebnahme des be­ treffenden Stromkreises wünschenswert und an sich möglich wäre.

Die Erfindung hat sich daher zum Ziel gesetzt, eine Sicherungs­ anordnung derart auszugestalten, daß bei einem nur vorübergehen­ den Defekt in einem abzusichernden Stromkreis dieser kurzfristig und automatisch wieder in Funktion gesetzt wird, so daß sich Ausfallzeiten wie auch die Herbeirufung eines Fachmanns erübri­ gen.

Dieses Ziel ist erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Pa­ tentanspruchs 1 erreicht. Die Unteransprüche geben darüber hin­ ausgehend vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten an.

Die betreffende, mehrere Sicherungen automatisch nacheinander zum Einsatz bringende Sicherungsanordnung erlaubt es, im Falle des Ansprechens einer Sicherung diese rasch und automatisch durch eine intakte Sicherung zu ersetzen. Die Funktion der ein­ zelnen Sicherungen bleibt dabei voll gewährleistet einschließ­ lich der Kennzeichnung ihres Ausfalls. Bei einem fortbestehenden Schaden lösen im Falle der Erfindung einfach sämtliche der in dem Sicherungsträger enthaltenen Sicherungen nacheinander aus. Sie können dann durch den in diesem Fall ohnedies herbeizurufen­ den Fachmann ausgetauscht oder wieder in Funktion gesetzt wer­ den.

Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele der beanspruchten Sicherungsanordnung anhand der Figuren genauer beschrieben. Da­ bei zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform im Be­ trieb,

Fig. 2 eine diagrammatische Draufsicht auf den zugehörigen Si­ cherungsträger,

Fig. 3 und 4 jeweils ein Detail der betreffenden Sicherungsan­ ordnung in verschiedenen Zuständen,

Fig. 5 eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform der be­ anspruchten Sicherungsanordnung,

Fig. 6 und Fig. 7 eine Seitenansicht bzw. Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der beanspruchten Sicherungsanordnung und

Fig. 8 und 9 jeweils einen Schnitt durch eine der betreffenden Sicherungspatronen im Betriebszustand bzw. ausgelöst.

Die Sicherungsanordnung 1 nach den Fig. 1-4 weist einen Si­ cherungsträger 2 auf, in welchem kranzförmig drei einzelne Si­ cherungen, 3, 4 und 5, gelagert sind. Jede dieser Sicherungen befindet sich in einem Isolierrohr aus hochgradig isolierendem Material, wie z. B. einem cycloelemphatischen Harz (cycloelemphatic resin).

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, nehmen die Sicherungen 3, 4 und 5 keine gleichmäßigen Abstände ein. Vielmehr liegen die Sicherun­ gen 3 und 5 verhältnismäßig dicht beieinander, annähernd diago­ nal gegenüber der Sicherung 4, und sind durch eine Kunstharzlei­ ste 4A in der Mitte zwischen den Sicherungen 3 und 5 elektrisch gegeneinander isoliert. Dies dient dazu, zwischen den Sicherun­ gen 3 und 4 einerseits und den Sicherungen 4 und 5 andererseits eine elektrisch möglichst weitgehende Trennung zu erreichen.

Jede der Sicherungen 3-5 besitzt an ihrem gemäß Fig. 1, 3 und 4 oberen Ende einen schwenkbaren Kontaktriegel 7, der von dem jeweiligen Sicherungselement 8, das normalerweise einer Vor­ spannkraft seitens einer Belastungsanordnung 9 am unteren Ende des Rohres 6 unterworfen ist, in einer Betriebsstellung gemäß Fig. 3 gehalten wird. Wird das Sicherungselement 8 durch einen Überstrom zerstört, so wird es von der Belastungsanordnung 9 aus dem Rohr 6 ausgeworfen, wodurch ebenso augenblicklich der Stromfluß durch die Sicherung unterbrochen und der Kontaktriegel 7 freigegeben wird, um in eine Außerbetriebsstellung nach Fig. 4 zu schwenken.

Die betreffende Schwenkbewegung kann bei entsprechender Formge­ bung und Lagerung des Kontaktriegels 7 durch die an ihm wirksame Schwerkraft oder aber durch Federkraft erfolgen. Alternativ hierzu kann sie auch durch das Drehmoment eines zur Anlage an den Kontaktriegeln 7 der einzelnen Sicherungen 3-5 bestimmten federbelasteten Kontaktarmes bewirkt werden.

Über dem Sicherungsträger 2 befindet sich eine Kontaktanordnung 10, die gegenüber dem Sicherungsträger 2 um eine zentrale Achse 11 drehbar gelagert ist und im wesentlichen aus einer Lichtbo­ gendämmplatte 12 aus Isoliermaterial besteht, in das der er­ wähnte Kontaktarm 13 eingebettet ist. Der Kontaktarm 13 ist elektrisch mit einem sich von der Mitte her radial nach außen erstreckenden festen Kontakt 14 verbunden, der geeignet ist, in einem üblichen Sicherungshalter 15 Aufnahme zu finden. An seinem Außenende trägt der Kontaktarm 13 einen Kontaktfinger 16. Die Platte 12 unterliegt einem Drehmoment seitens einer Wendelfeder 17. Auf diese Weise wird der Kontaktfinger 16 in Anlage an dem schwenkbaren Kontaktriegel 7 zunächst der ersten Sicherung, 3, gehalten.

Spricht die Sicherung 3 an, so wirft die Belastungsanordnung 9 das Sicherungselement 8 aus, und zugleich schwenkt der Kontakt­ riegel 7 von dem drehbaren Kontaktfinger 16 hinweg nach innen (Fig. 4), der daraufhin von der Wendelfeder 17 gedreht wird, um an dem Kontaktriegel 7 der Sicherung 4 zur Anlage zu kommen. Auf diese Weise wird der elektrische Stromkreis wiederhergestellt. Löst aufgrund eines weiteren oder anhaltenden Defekts auch die Sicherung 4 aus, so wirft die Belastungsanordnung 9 der Siche­ rung 4 deren Sicherungselement 8 aus, wodurch der zugehörige Kontaktriegel 7 in die Freigabestellung gerät und der drehbare Kontaktfinger 16 nun zur Anlage an dem Kontaktriegel 7 der Si­ cherung 5 gelangt, um den Stromkreis ein zweites Mal wiederher­ zustellen.

Auf diese Weise kommen von den drei Sicherungen 3-5 die beiden zunächst in Vorrat gehaltenen Sicherungen 4 und 5 nacheinander automatisch zum Einsatz, um im Falle eines nur kurzzeitigen De­ fekts die Stromversorgung sogleich wiederherzustellen.

Die den Kontaktriegeln 7 abgewandten, d. h. unteren Enden der Si­ cherungen 3, 4 und 5 sind elektrisch miteinander wie auch mit einem bodenseitigen Kontakt 18 des Sicherungshalters 15 verbun­ den, der seinerseits mit der Stromversorgung in Verbindung steht.

Jede der Sicherungen 3-5 besitzt einen Auswurfmechanismus 19 für das zugehörige Sicherungselement 8. Ein unteres Ende des Auswurfmechanismus 19 tritt nach unten aus dem Sicherungsträger 2 hervor (Fig. 1) und ist so angeordnet, daß die auf das Si­ cherungselement 8 normalerweise einwirkende Vorspannkraft sich nicht nur dem Kontaktriegel 7 sondern auch dem Auswurfmechanis­ mus 19 mitteilt. Die Anordnung ist dabei die gleiche wie bei den üblichen Sicherungshaltern zur Aufnahme einer einzigen Siche­ rung.

Hat die letzte der drei Sicherungen 3-5 ausgelöst und die er­ wähnte Vorspannkraft auf diese Weise beseitigt, so hängt das be­ treffende Sicherungselement 8 von dem bodenseitigen Kontakt 18 herab, wodurch der Stromkreis endgültig unterbrochen und als schadhaft gekennzeichnet ist. Die Verwendung mehrerer voneinan­ der getrennter Sicherungen innerhalb einer Sicherungsanordnung, wie vorausgehend beschrieben, erübrigt indessen Verzögerungen bei der Wiederherstellung der Stromzufuhr nach einem einzelnen, kurzzeitigen Defekt wie auch den Aufwand einer manuellen Wieder­ herstellung. Bei einem anhaltenden Defekt hingegen lösen sämtli­ che Sicherungen nacheinander aus, wodurch der betreffende Strom­ kreis endgültig abgeschaltet wird.

Es sei angemerkt, daß der Kontaktriegel 7 der letzten Sicherung, 5, nicht eigentlich schwenkbar zu sein braucht, da nach ihrer Inbetriebnahme keine weitere Drehung des Kontaktarmes 13 mehr erforderlich ist.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform, bei der die Lichtbo­ gendämmplatte 12 mit dem Kontaktarm 16 auf einem Stabisolator 20 gelagert ist, der sich vom unteren Ende des Sicherungsträgers 2 her nach oben erstreckt. Die Wendelfeder 17 befindet sich in diesem Fall unterhalb des Trägers 2, und ein Auswurfmechanismus 21 wird von dem Sicherungselement 22 der in der Reihenfolge letzten Sicherung gehalten.

Die Fig. 6-9 zeigen noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der beanspruchten Sicherungsanordnung. Die betreffende Siche­ rungsanordnung 31 weist ein aufrechtstehendes Glied 32 im we­ sentlichen aus Isoliermaterial auf, das in einen Sicherungshal­ ter 33 innerhalb eines elektrischen Kreises eingesetzt ist. Das Glied 32 stellt mit zwei nichtgezeigten elektrischen Leitern an seinen beiden Enden eine elektrische Verbindung her zwischen den Kontakten 34 des Sicherungshalters 33 und Kontakten 35 auf an beiden Enden von dem Glied 32 abstehenden isolierenden Armen 36. Die Arme 36 tragen zwischen ihren freien Enden einen Sicherungs­ halter in Gestalt einer drehbaren Nabe 37 mit drei rotationssym­ metrisch angeordneten Paaren radialer Arme 38, die wiederum je­ weils zwischen ihren freien Enden eine Sicherung 39 tragen.

Die Nabe 37 unterliegt einer Federkraft, die bestrebt ist, sie um ihre Achse zu drehen, um die Kontakte einer der Sicherungen 39 an den Kontakten 35 der Arme 36 zur Anlage zu bringen.

Wie aus den Fig. 8 und 9 ersichtlich, enthält jede Sicherung 39 ein sich zwischen endseitigen Kontakten 41 und 42 erstrecken­ des Sicherungselement 40 innerhalb eines Isolierrohres 43. Der obenliegende Kontakt, 41, trägt eine Kontaktplatte 44 und ein Verriegelungsglied 45, die relativ zueinander beweglich sind, derart, daß die Platte 44 bei Freigabe durch das Verriegelungs­ glied 45 nach außen schwenken kann.

Im Normalfall wird das Verriegelungsglied 45 von dem Sicherungs­ element 40 in einer Verriegelungsstellung (Fig. 8) gehalten. Schmilzt das Sicherungselement 40 durch, so wird das Verriege­ lungsglied 45 freigegeben und erlaubt es der Kontaktplatte 44, unter der Einwirkung des Drehmoments seitens der federbelasteten Nabe 37 nach außen zu schwenken und den Kontakt 35 zu verlassen. Dies wiederum hat zur Folge, daß sich die Nabe 37 nunmehr dreht, bis die Kontaktplatte 44 der nächsten Sicherung 39 an dem Kon­ takt 35 zur Anlage kommt und so die elektrische Verbindung auto­ matisch wiederhergestellt wird.

Wenn also eine der Sicherungen 39 durch einen Stromstoß auslöst, so tritt an ihre Stelle automatisch eine neue, wodurch die Stromversorgung wiederhergestellt wird.

Auch in diesem Beispiel kann ein Auswurfmechanismus vorgesehen sein, der beispielsweise dann in Funktion tritt, wenn die letzte Sicherung der Anordnung auslöst.

Die beanspruchte Sicherungsanordnung bewirkt, daß im Falle der Auslösung einer Sicherung durch einen einzelnen Stromstoß die Stromversorgung nicht solange unterbrochen bleibt, bis die be­ treffende Sicherung manuell durch eine andere ersetzt oder wie­ der instandgesetzt wurde.

Im Rahmen der Erfindung können verschiedenartige Mechanismen zur Freigabe durchgebrannter Sicherungen Verwendung finden, wie auch der Sicherungsträger unterschiedlich ausgebildet sein kann. So etwa kann an die Stelle eines drehbaren Sicherungsträgers oder Kontakts auch ein translatorisch beweglicher treten. Des weite­ ren kann die Bewegung des Sicherungsträgers bzw. Kontakts, falls dies für erforderlich oder wünschenswert gehalten wird, auch mit einer Dämpfung versehen sein, um die Wiederinbetriebsetzung des betreffenden Stromkreises zu verzögern.

Claims (11)

1. Sicherungsanordnung (1; 31) mit einem Sicherungsträger (2; 37, 38) zur Aufnahme und Kontaktierung einer Mehrzahl elektri­ scher Sicherungen (3, 4, 5; 39) und einem durch Ansprechen einer im Einsatz befindlichen Sicherung auslösbaren, vorgespannten Me­ chanismus, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen gegenüber dem Sicherungsträger (2; 37, 38) nacheinander in verschiedene Stel­ lungen entsprechend den einzelnen von dem Sicherungsträger auf­ genommenen Sicherungen (3, 4, 5; 39) relativbeweglichen Kontakt (16; 35) aufweist, über den die betreffenden Sicherungen einzeln kontaktierbar sind, und daß die betreffenden Relativbewegungen automatisch durch die Auslösung des vorgespannten Mechanismus der vorausgehend kontaktierten Sicherung herbeiführbar sind.

2. Sicherungsanordnung (1; 31) nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der relativbewegliche Kontakt (16; 35) in bezug auf seine Relativbewegung gegenüber dem Sicherungsträger (2; 37, 38) federbelastet ist und die Relativbewegungen durch Auslösung des jeweiligen vorgespannten Mechanismus lediglich auslösbar sind.

3. Sicherungsanordnung (1; 31) nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß den von dem Sicherungsträger (2; 37, 38) aufgenom­ menen Sicherungen (3, 4, 5; 39) mit Ausnahme allenfalls der letzten ein als beweglicher Anschlag ausgebildeter Kontakt (7; 44) zugeordnet ist, der durch Auslösung des jeweiligen vorge­ spannten Mechanismus in eine Freigabestellung beweglich ist.

4. Sicherungsanordnung (31) nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der betreffende, als Anschlag ausgebildete Kontakt (44) durch ein mit dem vorgespannten Mechanismus gekuppeltes Verriegelungselement (44) normalerweise in einer Anschlagstel­ lung verriegelt und bei Freigabe durch die auf ihn einwirkende Anschlagkraft in seine Freigabestellung beweglich ist.

5. Sicherungsanordnung (1; 31) nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungen (3, 4, 5; 39) in dem Sicherungsträger (2; 37, 38) kranzförmig angeordnet und die Relativbewegungen des Kontaktes (16; 35) Drehbewegungen um die Mittelachse des Kranzes sind.

6. Sicherungsanordnung (31) nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sicherungsträger (37, 38) aus einer Nabe (37) mit radial davon abstehenden Paaren von Armen (38) besteht, die zwischen ihren Außenenden die Sicherungen (39) aufnehmen.

7. Sicherungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Sicherungsträger (2) fest­ stehend und der Kontakt (16) beweglich ist.

8. Sicherungsanordnung (31) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sicherungsträger (37, 38) beweg­ lich und der Kontakt (35) feststehend angeordnet ist.

9. Sicherungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der relativbewegliche Kontakt (16) an einer über dem Sicherungsträger (2) angeordneten Licht­ bogendämmplatte (12) angeordnet ist.

10. Sicherungsanordnung (1; 31) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die letzte der von dem Sicherungsträger (2; 37, 38) aufgenommenen Sicherungen (3, 4, 5; 39) eine Zustandsanzeigeeinrichtung (19; 21) aufweist.

11. Sicherungsanordnung (1; 31) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einen herkömmli­ chen Sicherungshalter (15; 33) für Einzelsicherungen einsetzbar ist.