DE2061103C3 - Vorrichtung zum selbsttätigen, allpoligen Abschalten fehlerbehafteter Abzweigleitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum selbsttätigen, allpoligen Abschalten fehlerbehafteter Abzweigleitungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs.

In ländlichen Gebieten erfolgt die Versorgung mit elektrischer Enc-gie aus wirtschaftlichen Gründen in der Regel über Freileitungen mit einer Betriebsspannung von 10 kV—30 kV, welcne von Natur aus atmosphärischen Einflüssen ausgesetzt sind und an denen daher häufig Schäden mit unger andauernden Energieausfällen auftreten. Wegen der Übersichtlichkeit und der einfacheren Anwendung der Netzschutzsysteme werden Mittelspannungsnetze vorwiegend als sogenannte Stern- oder Strahlennetze beirieben, wobei von einem Netzknotenpunkt aus über Leistungsschalter mit entsprechender Schutzeinrichtung die einzelnen Hauptstränge zu den Netzstationen führen. Außerdem zweigen vielfach von den Hauptleitungen untergeordnete Abzweigleitungen ab und führen zu entlegenen Verbraucherslellen. Diese schutztechnisch schwer erfaßbaren Abzweigleitungen bringen dem Versorgungsunternehmen und den Energieverbrauchern im Störungsfall erhebliche Ausfallzeiten, bis die Fehlerstelle geortet oder durch umfangreiche Schaltvorgänge eingegrenzt ist. Eine Unterteilung der Versorgungsnet' ze in kleine Sektionen, um damit die selektive Abschaltung störbehafteter Netzteile mit Leistungsschaltern zu beherrschen, erfordert einen erheblichen Kostenaufwand für die Anschaffung der Apparate und die Unterbringung derselben in geeigneten Schaltanlagen.

Bei nach der CH-PS 2 15 762 und der FR-PS 8 50 570 bekannten Vorrichtungen eingangs genannter Art sind nicht mehrere, unterschiedlichen Abzweigleitungen zugeordnete Trennschalter oder deren Einschaltverklinkungen miteinander gekoppelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln eine Abschaltung aller Abzweigleitungen zu erreichen, wenn auch nur in einer Abzweigleitung ein Überstrom vorliegt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs I gelöst.

Durch die Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die auch nachträglich an Trennschalter angebaut werden kann, ist eine Unterteilung kleiner Netzbereiche möglich. Die Abschaltung des hohen Kurzschlußstromes übernimmt dabei ein an der Einspeisestelle in das Verzweigungsnetzsystem eingebauter Leistungsschalter mit ausreichender Leistung. Innerhalb einer bestimmbaren Pausenzeit erfolgt die Abtrennung des defekten Netzteiles vom gesamten Versorgungsnetz durch das Ausschaltsystem im spannungs- und stromlosen Zustand Nach der selbsttätigen Abschaltung der Fehlerstelle kann mit dem in der Einspeisestelle vorgeschalteten Leistungsschalter der störungsfreie Versorgungsbereich automatisch oder von Hand aus wieder in Betrieb genommen werden. Liegt der maximal auftretende Kurzschlußstrom unterhalb des angegebenen Kurzschlußstroms für den der Lastschalter ausgelegt ist, so ist eine selektive Abschaltung des fehlerbehafteten Netzteiles ohne Pausenzeit mit der erfindungsgemäQen Vorrichtung zum selbsttätigen allpoligen Abschalten möglich. Mit dieser Vorrichtung, welche unabhängig von der Kinematik zugeordneter Schaltgeräte ausschaltet, können auch die sehr verbreitet eingesetzten Freiluft-Mastschalter in die Selektivkette mit einbezogen werden.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstände der Unteransprüche.

Die Erfindung winJ nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. I einen Grundriß eines zur erfindungsgemäßen Vorrichtung gehörenden Kunststoffgehäuses,

Fig. 2 einen Aufriß des in Fig. 1 dargestellten Gehäuses,

Fig.3 eine Vorderansicht des Gehäuses nach den Fig. 1 und 2,

Fig.4 bis 6 verschiedene Stellungen eines Trennschalters in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die Vorrichtung besteht aus drei ^'npoligen, isolierten, freiluf!beständigen Kunslstoffgehäusen 1, welche untereinander durch ein vollisolieries Verbindungsgestänge 2 zu einer dreipoligen Einheit verbunden sind.

In jedem einpoligen Kunststoffgehäuse 1 ist, wie aus den Fig. I bis 3 ersichtlich, eine mit Isolieröl gefüllte Schaltkammer 3, eine Ausschallfeder 4, eine Einschaltvorrichtung 5 und eine Schaltungsanordnung 6 untergebracht. Die Schaltungsanordnung 6 umfaßt im wesentlichen eine Auslösespule mit Hauptstromwindung oder ein Hauptstromrelais, das als Selektivelement für Überstromanregung vorgesehen ist. Zur Ausschaltverzögerung ist ein mechanisches Zeit- und Auslöserelais mit einer Laufzeit von etwa 10 Sekunden eingebaut. Ein über einen Lochschcibenstromwandler angeregtes Verriegelungsglied (Stromstoßrelais) verhindert bei einer wiederkehrenden Spannung oder bei einer Anregung durch Überstrom ohne Netzausfall, daß der davon betroffene Versorgungsteil abgetrennt wird. Die vorgesehene Einschaltvorrichtung 5 ermöglicht das Einschalten eines in der Schaltkammer 3 angeordneten Lastschalters, dessen Schaltklaue mit 14 bezeichnet ist.

Die Einschaltvorrichtung 5 besteht aus einer glasfaserverstärkten Schubstange 8, einer Parallelführung 9 zur Verhinderung einer Verdrehung der Schubstange 8 und einer schwenkbar mit der Schubstange 8 verbundenen Lasche 10, die fest mit einer Welle 15 verbunden ist, die die Schaltklaue 14 trägt. Auf dieser Welle 15 ist außerhalb der Schaltkammer 3, wie dies aus Fig. I

ersichtlich ist, die Ausschaltfeder 4 angeordnet, die bei in das Gehäuse eingeschobener Schubstange 8 vorgespannt ist. Die Schubstange 8 ist durch eine mit 16 bezeichnete Einschaltverklinkung gesichert, so daß die Ausschaltfeder 4 gespannt bleibt Diese Einschaltverklinkung, die im wesentlichen aus einem an der Schubstange angeordneten Raster und einer durch die Schaltungsanordnung 6 betätigbaren Sperrklinke besteht, ist außer durch die jeweils zugeordnete Schaltungsanordnung ü auch über das Verbindungsgestange 2 > auslösbar, falls in einem der drei durch das Verbindungsgestänge 2 verbundenen einpoligen Gehäuse eine Einschaltverklinkung durch die entsprechende Schaltungsanordnung 6 ausgelöst wird. Aus den Fig.4 bis 6 ist die Zuordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ' zu einem Trennschalter dargestellt.

F i g. 4 zeigt einen Trennschalter 11 im ausgeschalteten Betriebszustand mit der bereits eingeschalteten Vorrichtung, die nachfolgend als Zusatzschaltvorrichtung 12 bezeichnet wird.

Fig.5 zeigt den betriebsmäßig eingeschalteten Trennschalter W und die in der Einschaltsteüur.g verriegelte Zusatzschaltvorrichtung 12.

In Fig.6 ist der betriebsmäßig eingeschaltete Trennschalter 11 und die ausgeschaltete Zusatzschaltvorrichtung 12 dargestellt, wobei der ausgeschaltete Zustand durch die aus dem Kunststoffgehäuse 1 herausragende, aus glasfaserverstärktem Kunststoff bestehende Schubstange 8 erkennbar ist

Aus den F i g. 4 bis 6 geht hervor, daß die Einschaltung des in Reihe mit den Strombahnen des Trennschalters liegenden Zusatzschalters nur durch den Andruck von schwenkbar angebrachten Isolatoren 13 des Trennschalters 11 erfolgt und daß kein zusätzliches Antriebselement dadurch zur Inbetriebsetzung erforderlich ist. Der Aufbau des gesamten Systems ist so getroffen, daß bei einer selbsttätigen Auslösung durch die Schaltungsanordnung 6, die Einschaltvorrichtung 5 frei und unbehindert aus dem Kunststoffgehäuse 1 ausfahren kann.

Im folgcnuen soll nun die Wirkungsweise der Vorrichtung im Zusammenhang mit einem Trennschalter im Mittelspannungsnetz beschrieben werden.

Das Einschalten der Schaltklaue 14 der Zusatzschaltvorrichtung 12 und das Spannen der Ausschaltfeder 4 < erfolgt durch das normale betriebsmäßige Ausschalten des Abzweigschalters. Bei diesem Schaltvorgang wird mit der beweglichen Stützerreihe oder den Isolatoren 13 die Einschaltvorrichtung S an der Zusatzschaltvorrichtung 12 betätigt, wobei die Schubstange 8 die Schaltklaue 14 über die Lasche 10 in das entsprechende Hauptkontaktstück drückt, worauf die Schubstange in der vorgespannten Lage durch die Einschaltverkiinkung, die beim Einschieben der Schubstange einrastet verriegelt ist. Dann erfolgt das betriebsmäßige Einschalten des Abzweiges mit dem als Trennschalter dienenden Abzweigschalters.

Der Einschaltstromstoß einer leerlaufenden Freileitung regt bereits beim Einschalten des Abzweiges die Stromstoßrelais an und verriegelt dadurch den Auslöse- < mechanismus in der Schaltungsanordnung 6. Oberstromauslöser und Zeitrelais werden nicht betätigt, die Zusatzschaltvorrichtung 12 bleibt eingeschaltet und verriegelt.

Fließt im Leitungsabzweig ein Kurzschliißstrom, der · größer ist als der am I lauptstromrelais eingestellte Ansprechstrom, so zieht ein Magnetanker in der Schallungsanordnung 6 a,i. entriegelt das Stromstoßrelais und regt gleichzeitig ein Zeitwerk an. Solange aber der Kurzschlußstrom fließt, bleibt das Hauptstromrelais und daher auch das Zeitrelais iff Anregestellung und gesperrt Die Zusatzschaltvorrichtung 12 kann nicht selbsttätig abschalten.

Fällt der Überstrom ab, und zwar durch selbsttätiges Löschen des Fehlers, läuft das Zeitwerk ab, der Auslöseimpuls aber wird durch das bereits wieder angeregte Stromstoßrelais aufgefangen und gesperrt, wodurch die Abzweigleitung eingeschaltet bleibt

Fällt der Überstrom ab und zwar infolge eines selbsttätigen Löschens des Fehlers durch kurze Unterbrechung mit dem Leistungsschalter in der Einspeisestelle, so läuft gleichfalls das Zeitwerk ab, der Auslöseimpuls wird von dem durch wiederkehrenden Stromfluß angeregten Stromstoßrelais aufgefangen und gesperrt, wodurch die Abzweigleitung eingeschaltet bleibt

Bleibt nach einer erfolglosen Kurzunterbrechung der Fehler bestehen oder ist überhaupt keine Kurzunterbrechungs-Einrichtung vorhanden, so schViet der Einspeiseleistungsschalter endgültig ab. Das Zeitwerk, angeregt durch das Hauptstromrelais, läuft innerhalb der eingestellten Zeit ab und überträgt den Auslöseimpuls, welcher durch das entriegelte Stromstoßrelais nicht mehr gesperrt ist, über einen in der Schaltungsanordnung 6 vorgesehenen Kraftspeicher zur Einschaltverklinkung und hebt diese auf. Die Ausschaltfeder 4 bringt die Schaltklaue 14 in die andere Endstellung. Gleichzeitig erfolgt die dreipolige Abschaltung der gesamten Vorrichtung über das isolierte Verbindungsgestänge 2. Die Abschaltung ist insbesondere an den aus den Kunststoffgehäusen herausragenden Schubstangen 8 erkennbar.

Um die den einschlägigen Sicherheitsvorschriften entsprechende Öffnungsstrecke zu erhalten, wird für die Zeit der Störungsbehebung der Trennschalter 11 in seine betriebsmäßige Ausschaltstellung gebracht und somit die Zusatzschaltvorrichtung J2beim Umlegender Isolatoren 13 für eine Wiederinbetriebnahme der Abzweigleitung vorbereitet, da, wie aus Fig.4 ersichtlich, lie Isolatoren die Schubstangen 8 wieder in das Gehäuse einschieben und dabei den jeweiligen in der Schaltkammer 3 vorgesehenen Lastschalter einschalten und dabei die entsprechenden Ausschaltfedern 4 vorspannen.

Ist an einem Hauptstrang der Leistungsschalter in der Einspeisestelle mit Kurzunterbrechung ausgestattet, werden alle Kurzzeitfehler bereits beim ersten Zyklus der Kurzunterbrechung durch den vorgeschalteten Leistungsschalter beseitigt. Liegt der Kurzzeitfehler nach einem mit einer Ausschalteinrichtung ausgerüsteten Schatter, wird die eingebaute Relaiseinrichtung angeregt und das eingebaute Zeitrelais läuft ab. Durch den wiederkehrenden Betriebsstrom sperrt ein Stromstoßrelais den Auslöseimpuls nach Ablauf der. Zeitrelais und verhindert dadurch ein selbsttätiges Abschalten des bereits wieder fehlerfreien Leitungsabzweiges. Ist keine Kurzunterbrechung vorhanden oder bei einem Langzeitfehler, entscheidet für den weiteren Verlauf der Störungsart und die Fehlerstelle.

Bei einem Langzeitfehler auf einem mit einer Zusatzschaltvorrichtung 12 ausgerüsteten Leiiungsabzweig schaltet der Einspeiseleistungsschalter definitiv ab. Gleichzeitig regt der Kurzschlußstrom das in der Zusatzschaltvorrichtung 12 eingebaute Hauptstromrelais an, welches einen Auslöseimpuls mechanisch auf ein Zeitrelais und ein Stromstoßrelais überträgt Innerhalb

eines einstellbaren Zeitintervall schaltet die Zusatzschaltvorrichtung 12 automatisch den störbehafteten Leitungsabzweig ab. Der fehlerfreie Netzteil wird, gemäß einer vorbestimmten Pause, in der Regel nach etwa ein bis drei Minuten automatisch oder von Hand aus eingeschaltet.

Bei einem Langzeitfehler auf der Hauptleitung oder auf nichlgeschülzfen Abzweigleitungen, schaltet der F.inspeiseleistungsschalter definitiv ab. Nach einer Pause von etwa ein bis drei Minuten erfolgt eine Nachschaltung. Bleibt der Fehler bestehen, vollzieht der Leistungsschalter die endgültige Abschaltung des gesamten angeschlossenen Netzteiles.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum selbsttätigen, allpoligen Abschalten fehlerbehafteter Abzweigleitungen, die über Trennschalter an eine Hauptleitung angeschlossen sind, bei der in Reihe zu jedem Trennschalter ein Lastschalter in einer mit Isolieröl gefüllten Schaltkammer eines vollisolierten Kunststoffgehäuses angeordnet ist, und bei der jeder Lastschalter durch eine Ausschaltfeder vorgespannt ist, die über eine bei Oberstrom ansprechende Schaltungsanordnung auslösbare Einschaltverklinkung im gespannten Zustand gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Kunststoffgehäuse (1) durch ein auf die Einschaltverklinkungen (16) wirkendes Verbindungsgestänge (2) untereinander verbunden sind, das bei Auslösung einer Einschaltverklinkung (16) durch die zugeordnete Schaltungsanordnung (6) die Einschaltverklinkungen (16) in den anderen Kunststoffgehäusen (1) unabhängig von dem Zustand der diesen jeweils zugeordneten Schaltungsanordnungen (6) auslösen.