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Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Abtrennung einer schadhaften
Strecke eines Leitungszuges.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur automatischen Abtrennung
einer schadhaften Strecke eines Leitungszuges sowie auf eine Vorrichtung zur Ausfuhzung
des Verfahrens. Die Erfindung bezieht sich auch auf eipe Anwendung des Verfahrens.
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Bs ist bekannt.Leitungszflge von Hochspannungsenergie-Versorgungsanlagen
mit automatischen Schutzvorrichtungen zu versehen. Solche Schutzvorrichtungen dienen
inBbesondere der raschen Ausschaltung solcher Leitungszüge im Störungsfail und der
raschen Wiedereinschaltung dergelben nach Verschwinden einer Störung. Die hiertUr
notwendigen Einrichtungen sind kostspielig, weshalb sie nur bei grossen Energieversorgungsgebieten
dienenden Leitung zügen wirtschaftlich tragbar sind.
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Im Gegensatz zu Hochspannungsnetzen, beispielsweise 110 kV-Netzen
und ähnlichen, wird in den sogenannten Nittelspannungsnetzen, welche beispielsweise
mit Spannungen im Bereich von etwa 5 kV - 30 kV betrieben werden und wie sie
zur
Energieversoteung von einzelnen Stadtgebieten tiblich sind, im Störungsfalle die
Abtrennung schadhafter Strekken eines Leitungszuges noch von Hand an Ort und Stelle
besorgt. Dies hat zur Folge, dass in einem Störungsfalle die ftir die Behebung der
Störung erforderliche Abtrennung der schadhaften Strecke unnötig viel Zeit beansprucht,
erstens weil zuerst die Fehlerstelle aufgefunden werden muss und zweitens weil es
im Hinblick auf städtische Verkehrsverhältnisse oft schwierig ist, die betreffende
Trennstelle des Letungszuges rasch zu erreichen. Während der Störungszeit sind dann
zahlreiche vom gleichen Leitungszug bediente Energieverbraucher unnötig lange von
der Störung betroffen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde ein
Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen zur automatischen Abtrennung einer schadhaften
Strecke eines durch mindestens einen Streckenschalter in wenigstens zwei Strecken
trennbaren an wenigstens eine Bnergiequelle anschaltbaren Leitungszuges. Die Erfindung
soll sich insbesondere flir ihre Anwendung in Mittel spannungsnetzen eignen.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Abtrennung
einer schadhaften Strecke eines durch mindestens einen Streckenschalter in wenigstens
zwei Strecken trennbaren an wenigstens eine Energiequelle anschaltbaren Leitungszuges,
welches dadurch gekennzeichnet ist, dass infolge einer automatisch festgestellten
Abweichung mindestens einer Betriebsgrösse des Beitungszuges von einem bestimmten
Sollbereich eine automatische Auftrennung des l.eitungszuges in seine Strecken erfolgt,
wonach automatisch von der Encrgiequelle aus die einzelnen Strecken wieder an die
Energiequelle zugeschaltet werden, wobei bei einer weiteren automatischen Feststellung
einer Abweichung einer Betriebsgrösse des Leitungszuges von einem bestimmten Sollbereich
innerhalb einer bestimmten Zeitspanne nach der Wiederzuschaltung einer Strecke diese
Wiederzuschaltung rückgängig gemacilt und dass eine weitere Zuschaltung dieser Strecke
gesperrt wird, wobei diese Sperrung
durch einen besonderen Eingriff aufgehoben werden kann.
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Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Ausführung des genannten
Verfahrens, welche gekennzeichnet ist durch einen durch mindestens einen Streckenschalter
in wenigstens zwei Strecken trennbaren an wenigstens eine Energiequelle anschaltbaren
Leitungszug mit je einer jedem Streckenschalter zugeordneten Steuervorrichtung,
welche Steuervorrichtung eine Ueberwachungsvorrichtung für die Ueberwachung mindestens
einer Betriebsgrösse des Leitungszuges und eine mit ihr in Verbindung stehende Schalterbetätigungsvorrichtung
aufweist, wobei von der Ueberwachungsvorrichtung ein Einschaltpfad zur Schalterbetätigungsvorrichtung
führt, welcher ein Verknüpfungsglied und ein Verzögerungsglied aufweist und -wobei
ausserdem ein eingangsseitig mit dem Einschaltpfad in Verbindung stehendes Zeitglied
über ein anderes Verknüpfungsglied mit einem Setzeingang eines Speichers verbunden
ist, dessen Ausgang mit einem Eingang des genannten im Einschaltpfad angeordneten
Verknüpfungsgliedes verbunden ist, und wobei ein weiterer Eingang des dem'Setzeingang
des Speichers vorgeschalteten Verknüpfungsgliedes mit einem Ausgang der Ueberwachungsvorrichtung
verbunden ist und dem Rückstelleingang des Speichers durch einen besonderen Eingriff
ein Löschimpuls zuführbar ist.
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@Die Erfindung betrifft auch eine Anwendung des genannten Verfahrens
zur automatischen Abtrennung einer schadhaften Strecke eines Leitungszuges in einem
Mittelspannungsenergie-Versorgungsnetz.
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Im folgenden wir.d die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung
beispielsweise erläutert. Dabei zeigt: Fig. 1 ein Prinzipschaltbild; Fig. 2 ein
Blockschaltbild eines ersten einfachen Ausführungsbeispiels einer Steuervorrichtung;
Fig. 3 Zeitdiagramme der Arbeitsweise des ersten Ausführungsbeispiels; Fig. 4 ein
Blockschaltbild einer Steuervorrichtung mit einem Verzögerungsglied im Ausschaltpfad,
als zweites Ausführungsbeispiel; Fig. 5 einen Leitungszug der rit einer Hauptschalter
mit Schnellwiedereinschaltungs-Automatik an eine Energiequelle anschaltbar ist;
Fig. 6 Zeitdiagramme der Arbeitsweise des Ausfuhrungsbeispiels nach Fig. 5; Fig.
7 eine Darstellung für eine Ankopplung zur Ueberwachung der Spannung; Fig. 8 eine
Darstellung für eine Ankupplung zur Ueberfachung des Stromes; Fig. 9 ein Blockschaltbild
für eine Steuervorrichtung mit Ueberwachung des Stromes in Leitungszug, als drittes
Ausführungsbeispiel; Fig. 10 ein Blockschaltbild für eine Steuervorrichtung mit
Ueberwachung der Spannung und des Stromes, als viertes Ausführungsbeispiel;
Fig.
11 ein Blockschaltbild für eine Steuervorrichtung bei welcher als Ausschaltkriterium
die Ueberschreitung einer oberen Stromgrenze des Stromes innerhalb einer vorgegebenes
Zeitspanne gewählt ist, als fünftes Ausführungsbeispiel; Fig. 12 ein Blockschaltbild
einer Steuervorrichtung mit Ueberwachung der Ueberschreitung der oberen StrorrgIen7e
durch den Strom i für das Ausschaltkriterium, als sechtes Ausführungsbeispiel; Fig.
13 eine Variante des sechsten Ausführungsbeispiels, bei welcher das Ausschaltkriterium
und das Blockierkriterium durch das Ueberschreiten der oberen Stromgrenze gebildet
ist; Fig. 14 ein Blockschaltbild einer Steuervorrichtung, in welcher die Ueberschreitung
einer oberen Stromgrenze durch den Strom das Blockierkriterium darstellt und in
welcher das Ausschaltkriterium durch die Ueberschreitung einer oberen Stromgrenze
innerhalb einer durch ein Zeitglied gegebenen Zeitspanne gebildet ist und diese
Ueberschreitung des Stromes von einer Unterschreitung der Spannung gefolgt sein
muss, als achtes Ausführungsbeispiel; Fig. 15 eine Variante uin ersten Ausführungsbeispiel'
in
welcher die Betriebsspannung beidseitig des Schalters überwacht wird; Fig. 16 ein
Ausführungsbeispiel für eine Ueberwachungsvorrichtung der Betriebsspannung; Fig.
17 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Ueberwachungsvorrichtung der Betriebsspannung;
Fig. 18 ein Ausführungsbeispiel für einen Speicher; Fig. 19 ein weiteres Ausführungsbeispiel
für einen Speicher; Fig. 20 ein anderes Ausführungsbeispiel für einen Speicher;
Fig. 21 ein Ausführungsbeispiel eines Verzögerungsgliedes; Fig. 22 ein weiteres
Ausführungsbeispiel eines Verzögerungsgliedes; Fig. 23 ein Ausführungsbeispiel eines
Zeitgliedes; Fig. 24 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Ueberwachung
des Betriebsstromes.
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In allen Figuren sind sich entsprechende Teile mit gleichen Bezeichnungen
versehen.
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Die Fig. 1 zeigt ein erstes, im Interesse der besseren Verständlichkeit
absichtlich sehr einfach gehaltenes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Obwohl Energieversorgungssysteme,
für welche die Erfindung besonders vorteilhaft ist, im allgemeinen dreiphasig ausgeführt
sind, beschränkt sich das erste Ausführungsbeispiel auf einen einphasigen Leitungszug.
Sinngemäss kann jedoch die Erfindung auch in mehrphasigen Energieversorgungssystemen
benützt werden.
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In einem Leitungszug 1 sind zwei Streckenschalter 2 bzw. 3 angeordnet,
durch welche der Leitungszng 1 in zwei Strecken 4 und 5 trennbar ist. Der Beitungszug
1 ist an eine Energiequelle 6, beispielsweise an die Sekundärwicklung 7 eines Hochspannungs/Mittelspannungstransformators
angeschlossen. Der Hochspannungs/Mittelspanvbeispielsweisel nungstransformator ist
primärseitig an eine 110 kV-Leitung angeschlossen, wogegen er auf der Sekundärseite
beispielsweise 11 kV-Spannung führt. Jedem der Streckenschalter 2 bzw. 3 ist je
eine Steuervorrichtung 8 bzw. 9 zugeordnet. Beide Steuervorrichtungen 8 und 9 sind
vorzugsweise gleichartig gebaut. Der Aufbau und die Wirkungsweise der Steuervorrichtung
8 bzw. 9 wird im folgenden anhand der Figuren 1 bis 3 näher erläutert.
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Die Vorrichtung gemäss Fig. 1 ist dazu bestimmt und ausgebildet eine
schadhafte Strecke, beispielsweise die
Strecke 5 vom Leitungszug
1 abzutrennen bzw. deren dauernde Wiederanschaltung an den Leitungszug 1 zu blockieren,
sofern die Strecke 5, beispielsweise durch einen Kurzschluss, schadhaft geworden
ist. Ein solcher möglicher Kurzschluss ist in der i'ig. 1 durch den Pfeil 10 markiert.
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Die Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild eines einfachen Ausführungsbeispiels
einer Steuervorrichtung 8 bzw. 9.
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Anhand weiterer Figuren werden später weitere Ausgestaltungen der
Erfindung, insbesondere der Steuervorrichtung 9, beschrieben. Eine Klemme 11 des
Streckenschalters 3 ist beispielsweise über eine Leitung 12 mit einer Eingangsklemme
13 der Steuervorrichtung 9 verbunden. Die Steuervorrichtung 9 enthält eine Ueberwachungsvorrichtung
14 für eine Betriebsgrösse des Leitungszuges 1. Als Betriebsgrösse kann beispielsweise
die Spannung U gewählt sein. Es ist aber auch möglich zusätzlich, eine Ueberwachung
des Stromes 1 im Leitungszug durchzuftLiren. Eine solche Variante wird später beschrieben.
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Die in Fig. 2 dargestellte Verbindung 12 zwischen der Klemme 11 des
Schalters 3 und der Eingangskler.me 13 der Steuervorrichtung 9 ist lediglich als
eine Vlirkungsverbindung zu verstehen. In der Praxis wird mit Rcksicht auf den hohen
Wert der Spannung U von beispielsweise 11 kV in einem Mittelspannungsnetz eine anstelle
der gezeichneten galvanischen Verbindung eher # indirekte Ankopplung an
den
Leitungszug 1 vorgenommen, beispielsweise mittels induktiver Mittel, zum Beispiel
über einen Spannungswandler, mittels einer kapazitiven Ankopplung, mittels Photokoppler
oder äquivalenten Mitteln.
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An die Eingangsklomme 13 der Steuervorrichtung 9 ist eine Eingangsklemme
15 der Ueberwachungsvorrichtung 14 angeschlossen, welche beispielsweise so ausgebildet
ist, dass sie an einer Ausgangsklemme 16 ein logisches Signal 0 abgibt, wenn die
Betriebsgrösse, in unserem Beispiel die Spannung U, in einem bestimmten Sollbereich
liegt, hingegen das logische Signal 1, wenn die,Betriebsgrösse, in unserem Beispiel
die Spannung U, aus dem bestimmten Sollbereich abweicht, beispielsweise verschwindet
oder wenigstens einen bestimmten Minimalwert unterschreitet. Ausführungsbeispiele
für eine Ueberwachungsvorrichtung 14 werden später beschrieben.
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Betätigung des Streckenschalters 3 weist die Steuervorrichtung 9 im
vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Schalterbetätigungsvorrichtung 17 auf. Eine
solche Schalterbetätigungsvorrichtung 17 kann im Falle eines in einem Mittelspannungsnetz
liegenden Leitungszuges ein bekannter Betätigungsmechanismus mit Kraftspeicherantrieb
sein, beispielsweise ein Lasttrenner Typ THGL 106 mit einem Druckölantrieb Typ GP
1-1 oder ein Oelstrahlschalter Typ P2 306 mit einem Motor-Feder-Antrieb Typ FK 2-40
der Firma Sprecher & Schuh, Aarau, Schweiz.
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Wird die Erfindung beispielsweise in einem Schwachstromsystem angewendet,
wofür sie sich ebenfalls eignet, eo kann die Betätigungsvorrichtung 17 beispielsweise
aus Halbleiterelementen, wie Schalttralsistoren und dergleichen, aufgebaut werden.
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Die Schalterbetätigungsvorrichtung 17 besitzt einen Steuereingang
18 für die Einschaltung und einen Steuereingang 19 für die Ausschaltung des Streckenschalters
9.
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Vorzugsweise ist jedem der genannten Steuereingänge 18 bzw. 19 je
ein Trennverstärker 20 bzw. 21 vorgeschaltet.
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Die Ausgangsklemme 16 der Ueberwachungsvorrichtung 14 ist über eine
Leitung 22 und den gegebenenfalls vorgesehenen Trennverstärker 21 mit dem Steuereingang
19 für die Ausschaltung des Streckenschalters 3 verbunden.
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Von der Ausgangsklemme 16 der Ueberwachungsvorrichtung 14 führt ausserdem
eine Leitung 23 zu einem Eingang 24 eines Verknüpfungsgliedes 25, beispielsweise
eines UND-Tores. Der Ausgang 26 des Verknüpfungsgliedes ist mit einem Setzeingang
27 eines Speichers 28 verbunden.
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Ausführungsbeispiele für geeignete Speicher werden später beschrieben.
Der Speicher 28 hat einen Rückstelleingang 29. Der Rückstelleingang 29 ist über
einen, normalerweise geschlossenen, Druckkontakt 30 mit Masse verbunden. Der Rückstelleingang
29 ist andererseits über einen Widerstand 31 mit einer an positiver Spannung liegenden
Klemme 32 verbunden.
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Die Ausgangsklemme 16 der Ueberwachungsvorrichtung 14 ist Uber die
Leitung 23 und beispielsweise einen Inverter 33 über eine weitere Leitung 34-mit
einem Eingang 35 eines weiteren Verknüpfungsgliedes 36, beispielsweise eines UND-Tores,
verbunden. Eine Ausgangsklemme 37 des Speichers 28 ist beispielsweise über einen
weiteren Inverter 38 mit einem weiteren Eingang 39 des Verknüpfungsgliedes 36 verbunden.
Der Ausgang 40 des weiteren Verknüpfungsgliedes 36 ist über eine Leitung 41, ein
Verzögerungsglied 42 und gegebenenfalls über den Trennverstärker 20 mit dem Steuereingang
18 der Betätigungsvorrichtung 17 für die Einschaltung des Streckenschalters 3 verbunden.
Beispiele für Verzbgerungsglieder werden später gegeben.
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Es besteht in der Steuervorrichtung 9 somit ein Einschaltpfad 43 für
den Streckenschalter 3, welcher die Leitung 34, das Verknüpfungsglied 36, das Verzögerungsglied
42 und gegebenenfalls den Trennverstärker 20 umfasst. Im Einschaltpfad 43 des Streckenschalters
3 kann ein Einschaltsignal, welches beispielsweise von der Ueberwachungsvorrichtung
14 stammt, jedoch dem Steuereingang 18 der Betätigungsvorrichtung 17 nur zugeführt
werden, wenn das im Einschaltpfad 43 liegende weitere Verknllpfungsglied 36 nicht
von einem entsprechenden Ausgangsaignal des Speichers 28 gesperrt ist.
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Es ist nun zu beachten, dass vom Punkt 44 des Einschaltpfades 43 eine
Leitung 45 abzweigt, welche zu einen Eingang 46 eines Zeitgliedes 47 führt. Als
Zeitglied 47 kann beispielsweise ein monostabiler Vultivibrator oder eine äquivalente
Vorrichtung vorgesehen sein. Ein Ausgang 48 des Zeitgliedes
47
ist über eine Leitung 49 mit einem weiteren Eingang 50 des erstgenannten Verknüpfungsgliedes
25 verbunden.
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In der.Fig. 2 ist eine weitere Au3ges.taltung der Erfindung als Alternative
gestrichelt eingezeichnet. Gemäss dieser Alternative entfällt der erstgenannte Inverter
33 und die Leitung 34 ist,wie als gestrichelte Linie 34' gezeichnet, zu einer weiteren
Eingangsklemme 51 der Steuervorrichtung 9 geführt. Bei einer Anordnung gemäss dieser
Alternative wird der Steuervorrichtung 9 ein Einschaltsignal nicht von der dem Streckenschalter
9 zugeordneten Ueberwachungsvorrichtung 14 sondern von einer anderen Quelle zugeführt,
beispielsweise über einen an die Klemme 51 angeschlossenen Fernwirkkanal.
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Aus der Fig. 1 und der Fig. 2 geht hervor, dass der Leitungszug 1
durch Oeffnen der Streckenschalter 2 und 9 in die einzelnen Strecken 4 und 5 trennbar
ist, dass der Leitungszug 1 an eine Energiequelle 6 angeschlossen ist, und dass
jede der genannten Strecken 4 und 5 einen Streckenschalter 2 bzw. 3 aufweist. Jedem
dieser Streckenschalter 2 und 3 ist eine Steuervorrichtung 8 bzw. 9 zugeordnet.
Eine solche Steuervorrichtung 9 weist eine Ueberwachungsvorrichtung 14 für mindestens
eine Betriebsgrösse, beispielsweise die Spannung U auf dem Leitungszug 1, auf. Die
Steuervorrichtung 9 enthält ferner ein ip Abhängigkeit von der Betätigung des
Streckenschalters
3 startbares Zeitglied 47 und einen in Abhängigkeit von der Ueberwachungsvorrichtung
14 und vom Zeitglied 47 setzbaren Speicher 28. Die Steuervorrichtung 9 weist einen
Einschaltpfad 43 für den Streckenschalter 3 auf, dem ein Einsclaltsignal beispielsweise
von der Ueberwachungsvorrichtung 14 oder von einer äusseren Quelle stammendes Einschaltsignal
zuführbar ist.
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Anhand der in Fig. 3 dargestellten Zeitdiagramme wird nunmehr die
Arbeitsweise des anhand der Fig. 1 und 2 vorstehend erläuterten ersten Ausführungsbeispiels
ausführlich beschrieben.
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Das Diagramm in der Zeile a zeigt den zeitlichen Verlauf der als überwachte
Betriebsgrösse betrachteten Spannung U am Eingang des Leitungszuges 1, d.h. an der
EingangskXemme des ersten Streckenschalters 2.
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Dabei bedeutet der Wert "O" keine Spannung und der Wert "1" dass die
Spannung U innerhalb ihres Sollbereiches liegt. Die Abszissenachse trägt einen Zeitmasstab,
wobei jedoch zu bemerken ist, dass die Zeitabstände nicht masstäblich gezeichnet
sind. Es sei nun angenonmen, vergl. Fig. 3, Zeile a, dass im Zeitpunkt t0 die Energiequelle
6, beispielsweise zufolge eines in Fig. 1 nicht gezeichneten, in seiner AUS-Stellung
stehenden Hauptschalten, keine Spannung an den Leitungszug 1 abgibt. Bin solcher
Hauptschalter
kann beispielsweise ein in Energieversorgungsnetzen
Ublicher mit Ueberstromschutz versehener oelarmer Schalter oder ein Druckluftschalter
sein.
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Im Zeitpunkt tl werde dieser Hauptschallter beispielsweise von Hand
oder ferngesteuert eingeschaltet.
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Demzufolge tritt ab Zeitpunkt tl auf dem Leitungszug 1 die Spannung
U, beispielsweise 11 kV, auf. Die im Leitungszug 1 auftretende Spannung U gelangt
nun auch zur Steuervorrichtung 8 des ersten Streckenschalters 2.
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Die Steuervorrichtung 8 ist gleichartig gebaut wie die zuvor beschriebene
Steuervorrichtung 9. Zufolge des Auftretens der Spannung U wird nun, wie später
noch ausführlich erläutert wird, der Streckenschalter 2 um verzögert zum Zeitpunkt
t2 eingeschaltet. Dies ist in Fig. 3 durch den Uebergang des Diagrammes in Zeile
b vom Wert O zum Wert 1 dargestellt. Die Strecke 4 führt nun die Spannung U, welche
somit auch der Steuervorrichtung 9 des Streckenschalters 3 zugeführt wird. Demzufolge
schaltet der Streckenschalter 3 etwas verzögert zum Zeitpunkt t3 ein, wie dies in
Fig. 3 Zeile c durch den Uebergang des Diagramms vom Wert O zum Wert 1 im Zeitpunkt
t3 dargestellt ist. Damit ist auch die Strecke 5 und damit der ganze Leitungszug
1 unter Spannung.
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Es sei nun angenommen, dass im Zeitpunkt t4 ein Kurzschluß auf der
Strecke 5 auftrete. Dies ist in Fig. 3 durch den Pfeil 10 angedeutet. Der speisungsseitig
vor
dem Leitungszug 1 liegende Hauptschalter spricht zufolge des
auftretenden Ueberstromes an und schaltet die Spannung U vom Leitungszug 1 ab. Die
Ansprechzeit des Hauptüblicherweise schalters ist # # kurz, wie dies durch Zeitspanne
in Zeile a, Fig. 3, dargestellt ist. Auch die Streckenschalter 2 und 3 gehen in
ihre AUS-Stellung, denn in der Steuervorrichtung 8 bw. 9 gibt die jeweilige Ueberwachungsvorrichtung
14 über die Leitung 22 an den Steuereingang 19 für die Ausschaltung nach dem Verschwinden
derSpannung U einen AUS-Befehl (vergl. Fig. 2).
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Die Diagramme in den Zeilen b und c gehen daher kurz nach dem Zeitpunkt
t4 von 1 auf 0 über. Der Verlauf des Ausgangssignals U16-8 an der Ausgangsklemme
der Ueberwachungsvorrichtung 14 der Steuervorrichtung 8 des Streckenschalters 2
ist in der Figuren Zeile d dargestellt. Der Verlauf des Ausgangssignals U16-9 an
der Ausgang3klemme der Ueberwachungsvorrichtun£ 14 der Steuervorrichtung 9 des Streckenschalters
3 ist in der Fig. 3 in der Zeile e dargestellt. Gemäss dieser ersten Variante ist
angenommen, dass der llauptschalter nicht mit einer sogenannten Schnellwiedereinochaltvorrichtung
versehen ist, und ausserdem ist angenommen, dass die Streckenschalter 2 und 3 befähigt
sind auch einen Kurzschluss in Leitungszug 1 abzuschalten. Unter der Annahme, dass
nämlich ihre Ansprechzeit nicht bewusst verzögert ist, wobei ihre Verzögerungszeit
nicht
sicher grösser als die Abschaltzeit des Hauptschalters ist,
muss nämlich mit der Möglichkeit gerechnet werden, dass ein Streckenschalter bereits
vor Oeffnung des Hauptschalters in Aktion tritt und demzufolge die Kurzschlussleistung
bewältigen muss.
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Das Zeitglied 47 wird anlässlich jedes Einschaltbefehls des zugehörigen
Streckenschalters gestartet. Dies erfolgt durch die Zuf,thrung eines in Einschaltpfad
43 am Punkt 44 auftretenden Einschaltsignals über die Leitung 45 an den Eingang
des Zeitgliedes 47. In Fig. 9 zeigen die Diarare der Zeilen f und g den Zustand
des Zeitgliedes 47, bzw. den Wert seincs Ausgangssignales an.
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Das Zeitglied 47 der Steuervorrichtung 8 wird im Zeitpunkt t2, zu
welchem der Streckenschalter 2 eingeschaltet wird, gestartet. Das Zeitglied 47 weist
die Haltezeit V auf. Vergl. Fig. 3, Zeile f. Das Zeitglied 47 der Steuervorrichtung
9 wird in Zeitpunkt t3, zu welchem der Streckenschalter 3 eingeschaltet wird, beispielsweise
auch gestartet. Auch dieses Zeitglied 47 weist / die Laufzeit # auf. Vergl. Fig.
3, Zeile g.
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Es wird nun weiter angenonmen, dass beispielsweise durch Meldung des
Ausfallens der Spannung U auf dem Leitungs-Zug 1, bzw. durch Meldung des Ansprechens
des Mauptschalters, zu cinen späteren Zeitpunkt t9 der Hauptschalter
wieder,
beispielsweise von Hand oder über einen Fernwirkkanal usw., eingeschaltet werde.
Derzufolge verläuft nun das Diagramm der Zeile a ab Zeitpunkt t9 wieder auf dem
Wert 1.
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Mit einer durch die Charakteristik dec Streckenschalter3 2 und die
Charakteristik der zugehörigen Steuervorrichtung 8 festgelegten definierten Verzögerungszeit
t nach dem Zeitpunkt t9 wird daraufhin der Streckenschalter 2 geschlossen. Vergl.
Fig. 3, Diagramm Zeile b. Dadurch führt die Strecke 4 die Spannung U und die Steuervorrichtung
9 des Streckenschalters 3 schliesst daraufhin den Streckenschalter 3 mit einer definierten
Verzögerungszeit, vorzugsweise ebenfalls von der Gasse #' , , vergl. Fig. 3, Zeile
c.
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Da nun aber angenommen worden ist, die Strecke 5 sei schadhaft, d.h.
von dem Kurzschluss 10 betroffen, schaltet der Streckenschalter 3 auf einen Kurzschluss
was ihn veranlasst wieder auszuschalten. Dieser Ausschaltvor-Ablauf einer gang erfolgt
beispielsweise nach / Zeitspanne #" , worauf die Strecke 5 vom Leitungszug abgeschaltet
und spannungslos ist.
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Aus den Diagrammen der Zeilen d und e in Fig. 3 ist der Verlauf der
Ausgangsspannung U16-8 bzw. U16-9 der Ueberwachungsvorrichtungen 14 der Steuervorrichtungen
8 bzw. @ ersichtlich. @it dem Schliessen des Streckenschalters 3
auf
die schadhafte Strecke 5 verschwindet die Spannung U, sodass die genannten Ausgangsspannungen
U16 8 und U16-9 vom Zeitpunkt tl an bis auf weiteres wieder den Wert 1 annehmen.
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Die Diagramme in den Zeilen f und g der Fig. 3 zeiger, dass das Zeitglied
47 der Steuervorrichtung 8 &nlässlich des Schliessens des Streckenschalters
2 im Zeitpunkt t10 gestartet wird und während seiner vorgegebenen Haltezeit läuft,
sowie das das Zeitglied 47 der Steuerorrichtung9 anlässlich des Schliessens des
Streckenschaiters 3 zum Zeitpunkt tll gestartet wurde und während seiner vorgegebenen
Haltezeit r läuft.
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Der Speicher 28 der Steuervorrichtung 8 bzw. 9 kann durci; ein Ausgangssignal
logisch 1 des Verknüpfungsgliedes 25 gesetzt werden. Ein solches Ausgangssignal
kann am Ausgang 26 des gemäss Fig. 2 angenommenen UND-Tores 25 jedoch nur erscheinen,
wenn sowohl sein Eingang 24 als auch sein Eingang 50 gleichzeitig das logische Signal
1 führen. Es ist nun aus den Diagrammen der Zeilen d und f in Fig. 3 ersichtlich,
dass dies in der dem Streckenschalter 2 zugeordneten Steuervorrichtung 8 während
der ganzen dargestellten Zeit nie der Fall ist. Somit wird in der Steuervorrichtung
8 der Speicher 28 nicht gesetzt; dementsprechend verläuft das Diagramm Zeile h in
Fig. 3 dauernd auf dem Wert 0. Dies hat zur Folge, dass seine Ausgangsklemme 37
dauernd das logische Signal O führt.
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Zufolge des Inverters 38 wird daher dem Eingang 39 des weiteren Verknüpfungsgliedes
36, wofür gemäss Fig. 2 ein UND-Tor vorgesehen ist, dauernd ein signal von Wert
1 zugeführt. Wird nun dem Einschali@fad 43, beispielsweise von der Ueberwachungsvorrichtung
14 über die Leitung 23 und den Inverter 33 ein Einschaltsignal logisch 1 zugeführt,
so wird dieses, weil auch der Eingang 39 logisch 1 führt, vom UND-Tor 36 weitergegeben
und Uber das Verzögerungsglied 42 und gegebenenfalls den Trennverstärker 20 den
Steuereingang 18 fi,r des Einschalten des Streckenschalters 3 der Betätigungsvorrichtung
17 zugeführt werden. Deshalb konnte auch andässlich der im Zeitpunkt t9 wiederkohrenden
Spannung U der Streckenschalter 2 mit der Verzögerungszeit # eingeschaltet werden.
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Aus den Diagrammen der Zeilen e und g in Fig. 3 ist nun auch ersichtlich,
dass auch für den Speicher 28 der dem Streckenschalter 3 zugeordneten teuerscha1tung
9 bis zum Zeitpunkt t11 gleiche Verhältnisse wie für den Speicher 28 der Steuervorrichtung
8 herrschen. Deshalb wurde auch nach der Wiederkehr der Spannung U auf der Strecke
4 im Zeitpunkt t10 (d.h. nachdem der Streckenschalter 2 seine EIN-Stellung angenonnen
}-atte) der Streckenschalter 3 vernittelst seiner Steuerschaltung 9 mit der Verzögerungszeit
# eingeschaltet.
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Gleichzeitig wurde das Zeitglied 47 der Steuervorrichtung 9 für seine
Laufzeit # gestartet, vergl. Fig. 3 Diagramm Zeile g, Zeitpunkt tll.
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Innerhalb der Zeitspanne t11...t11 +# ist nun aber zufolge des immer
noch vorhandenen Fursschlusses 10 auf der Strecke 5 die Spannung U erneut zusammengebrochen.
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Demzufolge führt der Ausgang 16 der Ueberwachungsvorrichtung 14 in
der Steuervorrichtung 9 des Streckenschalter3 3 ab Zeitpunkt tll wieder das logische
Signal 1, welches Uber die Tieitung 23 an den Eingang 24 des erstgenannten Verknüpfungsgliedes
25 geführt wird. Da Während und nur während der Laufzeit # des Zeitgliedes 47 der
Ste@ervorrichtung 9 (Fig. 2) sein Ausgang 48 und daher der mit ihm über die Leitung)
49 verbundene Eingang 50 des Verknüpfungsgliedes 25 ebenfalls das logische Signal
1 führt und als Verknüpfungsglied 25 gemäss Fig. 2 ein UND-Tor vorgeschen ist, ist
das Ausgangssignal des UND-tores 25 ebenfalls logisch 1. Dieses Signal logisch 1
wird dem Eingang 27 des Speichers 28 zugeführt, wodurch dieser gesetzt wird und
diesen Zustand bis auf ucitcres beibehalt.
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Aus dem Diagramm Zeile i in Fig. 3 ist ersichtlich, dass der Speicher
28 der Steuervorrichtung 9 ab Zeitpunkt t bis auf weiteres gesett ist. Das Set:en
des Speichers 28 in der Steuervorrichtung 9 hat nun zum Folge, dass das Ausgangssignal
an seiner Kle@@e 37 den Wert logisch 1
annimmt. milch dem Inverter
38 erscheint daher das logische Signal O am Eingang 39 des als Verknüpfungsglied
36 vorgesehenen UND-Tores. Ab dem Zeitpunkt 11 ist das Verknüpfungsglied 36 solange
gesperrt, aus der Speicher 28 gesetzt ist; demzufolge ist eine W@@dereinschaltung
des Streckenschalters bis auf weiteres nicht möglich.
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Der Speicher 28 in der Steuervorrichtung 9 kann nun nur durch einen
besonderen Eingriff, nämlich durch Betätigung des Druckkontaktes 30 (vergl. Fig.
3) gelöscht werden.
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Eine solche Löschung soll natürlich erst nach Behebung des Kurzschlusses
10 auf der Strecke 5 erfolgen. Dadurch ist die autematische Arbeitsweise der Vorrichtung
wie sie anhand von Fig. 1 und 2 beschrieben worden ist, wieder freigegeben und der
Leitungszug 1 gerät durch sukzessives Schliessen der Streckenschalter 2 und 3 wieder
unter Spannung.
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im vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel wurde angenommen,
dass die Streckenschalter 2 und 3 so ausgebildet sind, dass sie auch einen kurzeschlossenen
Leitungszug zu trennen vermögen, dass sie also für die maximal auftretende Kurzschlussleistung
dimensioniert sind. Dies ist nun meist auch aus wirtschalftlichen Gründen, nicht
der Fall. Lediglich ein dem Leitungszug 1 vorgeschalteter Hauptscha]ter, beispielsweise
in einem Unterwerk angeordnet, besitzt diese hohe Abchaltverrnögen, während die
Streckenschalter 2 und 3 zwar den Kur"-schlusstrom führen dürfen, jedoch nicht für
dessen Abschaltung
dimensioniert sind. In dem zweiten Ausführungsbeispiel,
welches nunmehr anhand der Figuren 4, 5 und 6 erläutert wird, sind als Streckenschalter
2 und 3 Schaltertypen der zuletzt genannten Art vorbesehen. Um nun zu verhindern,
dass diese nicht für die volle Kurzschlussleistung tauglichen Schalter jemals den
Kurzschlussstrom abschalten müssen, ist ihre Ausschaltzeit bewusst so stark verzögert,
dass sie stets erst nach dem Oeffnen des vorgeschalteten Hauptschalters in Funktion
treten.
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Um diese Verzögerung der Ausschaltung zu erreichen, kann vorrichtung
8 beispielsweise bei der Steuer / und 9 (vergl.
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Fig. 2) in die Leitung 22, welche den Ausschaltbefehl von der Ueberwachungsvorrichtung
14 zur Betätigungsvorrichtung 17 führt, ein Verzögerungsglied 52 eingefügt werden,
wie dies in der Fig. 4 dargestellt ist. Eine derart modifizierte Steuervorrichtung
ist in Fig. 4 mit der Bezeichnung 9A versehen. Sinngemäss wird im weiteren auch
eine Steuervorrichtung 8, welche ein Verzögerungsglied 52 aufweist, als Steuervorrichtung
8A bezeichnet. Es ist aber auch möglich, die Ausschaltverzögerung in der Form bekannter
mechanisch wirkender Mittel am Streckenschalter 2 bzw. 3 anzubringen, beispielsweise
in der Form pneumatischer oder hydraulischer Verzögerungsglieder.
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Die Fig. 5 zeigt einen Leitungszug 1, welcher mittelst eines Hauptschalters
53 an die Energiequelle 6 anschaltbar ist. Der Hauptschalter 53 ist dabei mit einer
Schnellwiedereinschaltautomatik 54 bekannte@ Art ausgerüstet.
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Bezüglich Schnellwiedereinschaltaut@@@tik vergleiche beispielsweise
Buchholt/Happoldt: Elektrische kraftwerke und -Netze, Springer-Verlag Berlin 1956,
Seite 382 und folgende.
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Den Streckenschaltern 2 und 3 ist je eine Steuervorrlchtung 8A bzw.
9A zugeordnet, welche die erwähnte Ausschaltverzögerung der Streckenschalter 2 und
3 icherstellen.
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Fig. 6 zeigt in Anlehnung an die Darstellung gemäss Fig. 3 den zeitlichen
Ablauf der in diesem Fall dcr verzögerten Ausschaltfunktion der Streckenschalter
auftretenden Schaltvorgänge. Das, Diagramm in Zeile a zeigt die Stellung des Hauptschalters
53, wobei 0 die Schalterstellung OFFEN und 1 die Schalterstellung GESCHLOSSEN bezeichnet.
Im Zeitpunkt #0 sei der Hauptschalter 53 offen. Im Zeitpunkt t wird der Hauptschalter
53, beispielsweise von Hand oder ferngesteuert, geschlossen. Im Zeitpunkt t4 trete
in Leitungszug 1 und zwar auf der Strecke 5 ein Kurzschluss auf, welcher durch den
pfeil 10 symbolisch dargestellt ist. Ein solcher Kurschluss kL'nfl beispiel
weise
zwischen zwei Phasen eines Dreiphasensystems auftreten. Der Hauptschalter 53 ist
nun voraussetzungsgemäss mit einer Schnellwiedereinschaltautomatik 54 ausgerüstet
(vergl. Fig. 5). Infolge des kurzschlusses 10 schaltet der Hauptschalter 53 nach
d@r kurzen Zeitspanne #* aus und danach nach einer weiteren Zeitspanne '9 wieder
ein. Diese Schnellwiedereinschaltung erfolgt im Zeitpunkt t5. Da angenommen wird,
der Yurzschluss 10 bestehe auf dem Leitungszug 1 immer noch, erfolgt durch die dem
Hauptschalter 53 zugeordnete Schnellwiedereinschaltautomatik 54 eine definitive
Ausschaltung, sodass der Hauptschalter 53 ab Zeitpunkt@@+#@ bis auf weiteres ausgeschaltet
bleibt und sich nicht selbst wiedereinschaltet.
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Zufolge des Verzögerungsgliedes 42 in den Steuervorrichtungen 8A und
9A (vergl. Fig. 4) erfolgt die Einschaltung der Streckenschalter 2 bzw. 3 jeweils
um die Zeitspanne # verzögert gegen das Auftreten der Spannung U an betreffenden
Steckenschalter 2 bzw. 3. Da am Streckenschalter 2 die Spannung U erst vom Zeitpunkt
t1 auftritt, schliesst daher der Streckenschalter 2 erst zum Zeitpunkt
(vergl. Fig. 6, Diagramm b). im Zeitpunkt t4 tritt der Kurzschluss 10 auf, d.h.
die Spannung U verschwindet. Die Verzögerungszeit #"' des Verzögerungsglied es 52
in der der Streckenschalter 2 zugeordneten Steuervorrichtung 8A ist nun bewusst
so gross gewählt,
dass die Oeffnung des Streckenschalter 2 bestimmt
immer erst nach der zweiten,@Oeffnung des Hauptschalters 53 erfolgt. Es ist also
zu wählen.
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# @läuft ab Zeitpunkt t4, also ab dem Zeitpunkt des Verschwindens
der Spannung U.
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Analog zum Streckenschalter 2 verhält sich auch der Streckenschalter
3. Vergleiche Fig. 6, Diagramm c.
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Im Zeitpunkt t2, das heisst mit dem Schliessen des Streckenschalters
2, erscheint die Spannung U auch beim Streckenschalter 3. Mit seiner Einschaltverzögerung
# schliesst sich daher der Streckenschalter 3 zum Zeitpunkt t3. In analoger Weise
zu Fig. 3 zeigen die Zeilen d und e den Verlauf der Ausgangsspannung U16 - 8A bzw.
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U16 9A der Ueberwachungsvorrichtungen 14 der Steuervorrichtung 8A
bzw. 9,A. (Dabei bedeutet wiederum: Ausgangsspannung der Ueberwachungsvorrichtung
= 1: Spannung ausserhalb ihres Sollbereiches liegt / und Ausgangsspannung der Ueberwachungsvorrichtung
= Spannung U liegt in ihrem Sollbereich.) Die Diagramme f und g zeigen wieder wie
in Fig. 3 den zeitlichen Verlauf der Ausgangsspannung des Zeitgliedes 47 in der
Steuervorrichtung 8A bzw. 9A.
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Im Zeitpunkt t7 wird nun der Haupt schalter 53 beispielsweise von
Händ oder ferngesteuert wieder eingeschaltet (vergl. Fig. 6, Diagramm a). Im Zeitpunkt
t8 schliesst dann der Streckcnscha1ter.2und im Zeitpunkt t9 der
Streckenschalter
3. Da angenommen wird, der Kch1uss auf der Strecke 5 bestehe immer noch, so bricht
die Spannung U auf'dem Leitungszug 1 im Zeitpunkt t9 zusammen. Der Hauptschalter
53 schaltet l:ch der Zeitpsanne Zu* nach t9 ab, schaltet jedoch automatisch nach
der Zeitspanne #** nochmals an und nach einer weiteren Zeitspanne #* zum Zeitpunkt
t10 + #* definitiv aus.
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Die Streckenschalter 2 und 3 (vergl. Fig. 6, Diagramme schalten b
und. c)1i#ihrer Verzögerungszeit#"' zum Zeitpunkt t@ +#" aus. Wie bereits anhand
der Fig. 3 beschrieben, wird der Speicher 28 der Steuervorrichtung des Streckenschalters
2 nicht gesetzt. Dagegen wird der Speicher 28 der Steuervorrichtung des Streckenschalters
3 im Zeitpunkt t9 gesetzt und blockiert dadurch bis auf weiteres das Einschalten
des Streckenschalters 3 auf die noch mit dem Kurschluss 10 behaftete Strecke 5.
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Der Leitungszug 1 wird demzufolge nur in den vor der achadhaften Stelle
5 liegenden Abschnitten wieder an Spannung gelegt. Nach Behebung des-Kurzschlusses1O
auf der Strecke 5 kann der Speicher 28 durch einen Eingriff, nämuch durch Betätigung
des Kontaktes 30, wieder gelöscht werden, worauf sich die Strecke 5 wieder automatisch
an den Leitungszug 1 anschliesst.
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In den ersten beiden Ausführungsbeispielen wurde angenommen, dass
die Spannung U des Leitungszuges 1 bzw.
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an den Streckenschaltern 2 und 9 überwacht wird. Als ein Kriterium
für das Setzen des Speichers 28 und damit als Blockierkriteriun für die Einschaltung
des vor der schadhaften Strecken liegenden Streckenschalters wurde dabei das Absinken
der Spannung U aus ihrem Sollbereich nu angenommen. Es ist nun auch möglich anstelle#der
opmlauch noch nung Ulden Strom I im Leitungszug 1 als überwachte Betriebsgrösse
zu wählen.
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Im weiteren wird eine Ankopplung an den Leitungszug 1 zur Ueberwachung
der Spannung U durch eine symbolische Darstellung gemäss Fig. 7 und eine Ankopplung
zur Ueberwachung des Stromes 1 im Leitungszug 1 durch eine SJ-bolische Darstellung
gemäss Fig. 8 gezeichnet.
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In einem dritten Ausführungsbeispiel sei nun angenommen, dass als
Kriterium für das Setzen des Speichers 28 und damit als Blockierkriterium der Einschaltung
des zugehörigen Strecken schalters die Ueberschreitung einer bestimmten oberen Stromgrenze
im Leitungszug 1 sei. Ein Blockschaltbild einer hierfür geeigneten oteuervorrichtung
9B ist in Fig. 9 dargestellt. Daraus ist leicht ersichtlich, dass eine Stromüberwachungsvorrichtung
55 durch ein an ihrem Aus, gang 56 erscheinendes signal auf den Eingang 24 des Verknüpfungsgliedes
25 einwirkt. Das Ausgangssignal der Stromüberwachungsvorrichtung 55, veranlasst
bei
Ueberschreitung einer zulässigen oberen Grenze für den Strom I im Leitungszug 1
das Setzen des Speichers 28, sofern dieses Signal innerhalb der Haltegerechnet vom
Einschalten, zeit des Zeitgliedes 47 eintrifft,@. nach wird'vermieden, dass wenn
irgend ein weiterer Schalter, beispielsweise in vermaschten Netzen, gleichzeitig
mit jene 8chalter, welcher auf den Kurzschluss schaltet, schliesst, dieser erste
Schalter blockiert wird. In diesem Falle wird die Wiedereinschaltung des zugehörigen
Streckenschalters 3 auf die schadhafte Strecke 5 in bekannter Weise blockiert. Eine
Lösung dieser Blockierung nach Behebung des Kurzschlusses 10 auf der Strecke 5 erfolgt
wie bisher durch Betätigung des Druckkontaktes 30. Bin Beispiel für eine Stromüberwachungsvorrichtung
55 wird später erläutert.
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In einem vierten Ausführungsbeispiel ist als Blockierkriterium nicht
mehr allein das Unterschreiten eines Sollbereiches der Spannung U gewählt, sondern
auch die Ue,berachreitung einer zulässigen oberen Grenze für den Strom 1 im Leitungszug
1 innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne, welche Stromüberschreitung zusammentrifft
mit einer Unterschreitung eines Sollbereiches der Spannung U. Die Fig. 10 zeigt
ein Blockschaltbild einer Steuervorrichtung 9C für dieses vierte Ausführungsbeispiel.
-Nach diesem vierten Ausführungsbeispiel sind der Ausgangs
16 der
Spannungsüberwachungsvorrichtung 14 und der Ausgang 56 der Stromüberwachungsvorrichtung
55 über ein UND-Tor 57 miteinander verknüpft, derart, dass am Ausgang 58 des UND-Tores
57 und damit am Eingan, 24 des UND-Tores 25 nur ein logisches Signal 1 erscheint,
solange sowohl das Ausgangs signal der Spannungsüberwachungsvorrichtung 14 als auch
das Ausgangssignal der Stromüberwachungsvorrichtung 55 den Wert 1 aufweisen. Dies
ist aber nur der Fall, wenn sowohl die Spannung U ihren Grenzwert -unterschreitet
und gleichzeitig der Strom I seine obere Grenze überschreitet. Dies ist aber nur
der Fall, wenn der Streckenschalter 3 an einer Strecke liegt auf welcher ein Kurzschluss
besteht.
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Als fünftes Ausführungsbeispiel ist es nun aber auch möglich, als
Ausschaltkriterium die Ueberschreitung einer oberen Stromgrenze des Stromes I innerhalb
einer vorgegebenen Zeitspanne zu wählen. Ein Schaltbild einer Steuervorrichtung
9D für dieses fünfte Ausführungsbeispiel ist in Fig. 11 dargestellt. Durch das Ausgangssignal
der Stromüberwachungsvorrichtung 55 wird ein Zeitglied 57 gestartet, dessen Ausgang
58 mit einem Eingang 59 eines UND-Tores 60 verbunden ist. Ein weiterer Eingang 61
des UND-Tores 60 ist mit dem Ausgang 16 der Spannungsüberwachungsvorrichtung 14
verbunden. Durch diese Anordnung wird gewährleistet, dass die Ausschaltung des Streckenschalters
3 nur dann erfolgt, wenn ein Spannungszusammenbruch
mit einer
Stromüberschreitung innerhalb der Laufzeit G des Zeitgliedes 57 zusammenfällt.
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Dadurch wird vermieden, dass die Schalter die sich zwar in einem kurzschlussbehafteten
Netz befinden, aber nicht in einem kurzschlussbehafteten Leitungszug liegen, abschalten.
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Als sechstes Ausführungsbeispiel zeigt die Figur 12 eine weitere Variante
9E einer Steuervorrichtung. Hier bildet die Ueberschreitung der oberen Stromgrenze
durch den Strom I im Leitungszug 1 das Ausschaltkriterium für den Streckenschalter
3. Aus der Fig. 12 ist ersichtlich, dass die Stromüberwachungsvorrichtung 55 der
Steuervorrichtung 9E durch ihr Ausgangssignal von ihrem Ausgang 56 über eine Leitung
62 und über den gegebenenfalls vorhandenen Verstärker 21 auf den Aussehalteingang
19 der Schalterbetätigungsvorrichtung ]7 einwirkt. Diese Lösung kann angewendet
werden; wenn Streckenschalter vorgesehen sind, welche auch einen Kurzschlussstrom
abzuschalten vermögen.
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Als siebtes Ausführungsbeispiel zeigt die Fig. 13 eine Variante 9F
einer Steuervorrichtung für den Streckenschalter 3, in welcher das Ausschaltkriterium
und das Blockierkriterium durch das Ueberschreiten der oberen Stromgrenze des Stromes
T gebildet ist. Diese Lösung kann in verzweigten Netzen angewendet werden, wenn
Streckenschalter vorgesehen sind, welche auch einen Kur@-schlussstrom
abzuschalten
vermögen.
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Als achtes Ausführungsbeispiel zeigt die Fig. 14 eine Variante 9G
einer Steuervorrichtung, in welcher die Ueberschreitung einer oberen Stromgrenze
durch den Strom I im Leitungszug 1 das Blockierkriterium darstellt und das Ausschaltkriterium
ist durch Ueberschreitung einer oberen Stromgrenze durch den Strom I im Leitungszug
1 innerhalb einer durch ein Zeitglied gegebenen Zeitspanne #G@ gebildet, wobei diese
Ueberschreitung des Stromes I von einer Unterschreitung eines Sollbereiches der
Spannung U gefolgt sein muss.
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Das Ausgangs signal vom Ausgang 56 der Stromüberwachungsvorrichtung
55 wirkt über ein Zeitglied 63 auf einen Eingang 64 eines UND-Tores 65, während
das Ausgangssignal vom Ausgang 16 der Spannungsübervachungsvorrichtung 14 auf einen
weiteren Eingang 66 des UI:D-Tores 65 einwirkt. Der Ausgang 67 des UND-Tores wirkt
über den gegebenenfalls vorgesehenen Verstärker 21 auf den Ausschalteingang 19 der
Scha1terbetätigungvorrichtung 17.
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Als neuntes Ausführungsbeispiel zeigt die Fig. 15 eine Variante 9H
einer Steuervorrichtung, bei welcher die Betriebsspannung des Leitungszuges nicht
nur auf einer Seite des Trennschalters mittels der Ueberwachungsvorrichtung 14 sondern
auch an der andez;en Seite des Tresnschalters
durch eine Ueberwachungsvorrichtung
14a überwacht wird. Dabei sind die beiden Ausgänge 16 und 16a der Ueberwachungsvorrichtung
14 bzw. 14a über ein UND Tor 80 und einen nachgeschalteten 1nvrter derart miteinander
verknüpft, dass zur Erreichung eines Einschaltbefehls für den Trennschalter nur
an einem Pol desselben die Betriebsspannung den vorgegebenen Sollwert wieder überschreiten
muss. Diese Eigenschaft ist besonders dann erwünscht, wenn beispielsweise die Energieflussrichtung
nicht immer die gleiche ist. Dieser Fall kann insbesondere in vermaschten Netzen
auftreten. Zum Ausschalten genügt jedoch eine einseitige Ueberwachung, weil im eingeschalteten
Zustand die Spannung an beiden Polen des Schalters die gleiche ist.
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Es folgen nun noch einige Beispiele für in den verschiedenen Ausführungsbeispielen
erwähnten Bauteile.
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Die Fig. 16 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Ueberwachungsvorrichtung
14. Sie weist einen Spannungswandler 90, eine diesem nachgeschaltete Gleichrichterbrücke
91 und ein Relais 92 mit einem Ruhekontakt 92a auf. Das Uebersetzungsverhältnis
des Spannungswandlers ist dabei so gewählt, dass das Relais 92 angezogen bleibt
solange die Betriebsspannung innerhalb ihres Sollbereiches liegt.
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Die Fig. lt zeigt eine weitere Ausführung einer Ueberwachungsvorrichtung
14.
Die Netzspannung wird hierbei über einen Spannungsteiler 93 auf einen für die elektronischen
Bauteile zulässigen Pegel reduziert.
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Diese reduzierte Spannung wird über eine Gleichrichterschaltung,bestehend
aus einer Diode 94 und einem RC-Glied 95, gleichgerichtet und geglättet.
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Diese geglättete Spannung wird als Ist-Wert einem ifferentiål-J aus
den Transistoren 96 und 97 bestehenden Verstärker zugeführt, während anderseits
der Sollwert an einem Potentiometer 98 eingestellt werden kann.
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In Fig. 18 ist ein Ausführungsbeiupieleines Speichers 28 dargestellt.
Die Schaltung besteht aus vier NAND-Toren 100, 101, 102 und 103, wovon die NAND-Tore
100 und 101 als Inverter geschaltet sind. Als NAND-Tore können beispielsweise solche
des Typs SN 7400 der Firma Texas Instruments USA verwendet werden.
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Die Fig. 19 zeigt ein weiteres Beispiel eines Speichers 28. Als Speicherelement
ist hier ein Thyristor 104 vorgesehen, welcher mit seiner Zündelektrode 105 mit
dem Setzeingang 27 (vergl. Fig. 2) verbunden ist. Ein nachgeschalteter Transistor
106 wirkt als Inverter und die beiden Dioden 1G7 und 108 wirken als Spannungsschwelle.
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Dadurch wird sichergestellt, dass bei gezündetem Thyristor 104 der
Transistor 106 nicht leitet.
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Die rig. 20 zeigt ein weiteres Beispiel eines Speichers 28.
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Hier ist ein bistabiles Relais 110 das Speicherelement.
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Eine Wicklung 111, durch welche das Relais eingeschaltet wird, ist
mit dem Setzeingang 27 (vergl. Fig. 2) verbunden, während die Ausschaltwicklung
112 mit dem Rückstelleingang 29 (vergl. Fig. 2) verbunden ist.
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Die Fig. 21 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verzögerungsgliedes
42. Die Schaltung hat als wesentliche Teile einen sogenannten Pseudo-Integrator,
bestehend aus dem Widerstand 115 und einem Kondensator 116 mit einem nachgeschalteten
Pegeldetektor, bestehend aus einer Zenerdiode 117 und einem Widerstand 118 sowie
einem Verstärker, welcher die Transistoren 119 und 120 und die Widerstände 121 und
122 aufweist. Eine Diode 123 und ein Widerstand 124 dienen zur Schnellentladung
des Kondensators 116, was dadurch erreicht wird, dass der Widerstand 124 kleiner
gewählt ist als der Widerstand 115.
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Die Fig. 22 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel eines Verzögerungsgliedes
42. Als Zeitelement ist hier ein monostabiler Multivibrator 130, beispielsweise
Typ SN 74121 der Firma TexasInstruments USA, vorgesehen.
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Das Ausgangssignal dieses Multivibrators 130 wird zusammen mit dem
Eingangssignal, welches verzögert werden soll, einem UND-Tor 131 zugeführt. Am Ausgang
des UND-Tores 131 erscheint ausser dem verzögerten Eingangssignal jedoch auch noch
ein sehr kurzer Impuls, in dem Moment wo das Eingangssignal den Wert logisch 1 anni'u,n,t,
weil
im Multivibratbr 130 eine geringe Verzögerung auftritt. Dieser unerwünschte Impuls
am Ausgang des UND Tores 131 wird über ein RC-Glied 132 mit genügend grosser Zeitkonstante
einem Schmitt@@rigger 133 wie beispielsweise Typ SN 7413 von Texa instrwrcrts USA
zugeführt, welchem ein Inverter 134 nachz,eschattet ist.
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Die Fig. 23 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Zeitglied 47. Es
besteht lediglich aus einer integrierten Schaltung, beispielsweise einem monostabilen
Multivibrator, beispielsweise Typ SN 74121 der Firma mexas Instruments USA, mit
einer dazu gehörenden RC-Beschaltung 141.
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Schliesslich zeigt die Fig. 24 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung
55 zur Ueberwachung des Betriebsstroms (vergl. Fig. 9). Sie weist einen Stromwandler
150 auf, an dessen Sekundärseite über eine Gleichrichterbrücke i51 ein Relais 152
angeschlossen ist. Dabei wird das Uebersetzungsverhältnis des Stromwandlers 150
und der Anzugsstrom des Relais 152 so gewählt, dass das Relais 152 erst dann anzieht,
wenn' der Strom durch den Leitungszug 1 den maximalen Betriebsstrom überschreitet.
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Wie aus den verschiedenen beschriebenen Ausführungsbeispielen der
Erfindung, welche alle auf der Grundschaltung der Fig. 2 beruhen, ersichtlich ist,
kann die Erfindung in weitem Rahmen modifiziert werden. Die verschiedenen Varianten
lassen sich in verschiedene
Gruppen einteilen: A In einer ersten
Gruppe von Schaltungen wird das Ausnchaltsignal verzögert an den Schalterantrieb
17 weitergegeben. Ein Vorteil di@ er Massnahme besteht darin, dass hierdurch die
einzelnen Streckenschalter erst ausschalten, wenn der H1uptschalter schon ausgeschaltet
hat und damit keine Energie mehr zugeführt wird. Die Abschaltung der Streckenschalter
erfolgt deshalb in spannungslosem Zustand (vergl. Fig. 4, 5 und 10). Ein weiterer
Vorteil besteht darin, dass es bei dieser Anordnung einer länger dauernden Abweichung
des normalen Betriebszustandes bedarf bevor ausgeschaltet wird. Diese Eigenschaft
kann dann beispielsweise dazu ausgenützt werden, die Steuervorrichtungen 8 und 9
zusammen mit einem Haupt schalter zu verwenden, welcher mit einer sogenannten Schnelllridereinschalt-Vorrichtung
versehen ist.
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B Eine zweite Gruppe von Schaltungen, bei welchen nicht nur die Betriebsgrösse
Spannung sondern auch die Betriebsgrösse Strom überwacht wird. Diese Ueberwachung
des Stromes bietet folgende Vorteile: 1. Reduktion der Anzahl Schalterbewegungen,
indem durch entsprechende Verknüpfung dafür gesorge wird, dass nur jene Schalter
ausschalten, durch welche ein zu ,rosser Strom reflossen ist.(Fig. 12, 12; 13
2. Einsatz der Steuervorrichtungen 8 bzw. 9 in vermaschten und/oder
verzweigten Netzen.
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C Eine dritte Gruppe von Schaltungen, bei denen die Betriebsspannung
an beiden Seiten (Polen) des Streckenschalters überwacht wird. Dies erlaubt den
Einsatz der Steuervorrichtungen 8 bzw. 9 in Netzen bei welchen die Energieflussrichtung
nicht immer die gleiche ist (Fig. 15), wie dies zum Beispiel in vermaschten Netzen
der Fall ist.
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D Eine vierte Gruppe von Schaltungen, welche in Mehrphasennetzen angewendet
werden können. Die Betriebsgrösse Spannung und gegebenenfalls Strom können dabei
sowohl einphasig als auch mehrphasig überwacht werden, wobei das Unterschreiten
des Sollbereiches der Spannung und/oder das Ueberschreiten des Sollbereiches des
Stromes schon in nur einer Phase durch entsprechende logische Verknüpfung als Abweichung
des normalen Betriebszustandes bewertet wird'und die Auftrennung des bzw. der Leitungszüge
erfolgt.