DE2315496A1 - ARRANGEMENT FOR MONITORING A CURRENT FLOWING IN A CONDUCTOR - Google Patents
ARRANGEMENT FOR MONITORING A CURRENT FLOWING IN A CONDUCTORInfo
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Description
Pnordnung zur Uberwachung eines in einem Leiter fließenden Stromes Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Uberwachung eines in einem Leiter fließenden Stromes, vorzugsweise für Mittelspannungsschaltanlagen, bei der um den Leiter eine mit einem Ringkern versehene Spule angeordnet ist, die mit einer elektronischen Schaltung verbunden ist. Arrangement for monitoring a current flowing in a conductor The invention relates to an arrangement for monitoring a flowing in a conductor Current, preferably for medium-voltage switchgear, with a provided with a toroidal core coil is arranged with an electronic Circuit is connected.
Für den Kurzschlußschutz mehrerer in Reihe geschalteter Transformatoren und der zugehörigen Kabelatreckeh werden aus wirtschaftlichen gründen und bei bestimmten Netzschaltungen of Lastschalter mit Sicherungen verwendet. Ein entsprechender Schutz wurde auch schon für Freileitungsanordnungen angeregt. Ein Schutz mit Sicherungen ist nämlich besonders dann wichtig, wenn die Kabelquerschnitte für die Nennlast und nicht für einen Kurzzeitstrom des Netzes ausgelegt sind.For short-circuit protection of several transformers connected in series and the associated Kabelatreckeh are for economic reasons and with certain Mains circuits of load switches with fuses used. Appropriate protection has already been suggested for overhead line arrangements. Protection with fuses is especially important when the cable cross-sections for the nominal load and are not designed for a short-term current of the network.
Bei einer derartigen Schutzart eines Leiters ist das Verhalten von Hochspannungs-Hochleistungs-Sicherungen problemati-sch, wenn durch stromschwache Fehler die Arbeitskennlinie der Sicherungen in Strombereiche verschoben wird, in denen eine Gefahr der Überlastung der Sicherungen besteht. Dies ist besonders dann der Fall, wenn die Sicherungen, wie beispielsweise in raumsparenden Kompaktschaltanlagen, gekapselt sind. Bei Anlagen mit gekapselten Sicherungen besteht zudem die Gefahr einer thermischen Überlastung.With such a protection class of a conductor, the behavior of High-voltage, high-performance fuses are problematic if they are low-current Error in the working characteristic of the fuses shifted in current ranges in which there is a risk of overloading the fuses. This is special the case when the fuses, such as in space-saving compact switchgear, are encapsulated. There is also a risk in systems with encapsulated fuses thermal overload.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden-Erfindung, eine Anordnung anzugeben, die verhindert, daß eine Sicherung für eine längere Zeit mit einem für sie kritischen Strom betrieben wird, um dadurch eine Gefåhrdung der Sicherung und der zugehörenden Anlage zu vermeiden.It is therefore the object of the present invention to provide an arrangement which prevents a backup for a long time with a critical one Electricity is operated, thereby endangering the fuse and its associated Avoid attachment.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein am Ausgang der elektronischen Schaltung vorgesehenes Relais zur Betätigung eines Lastschalters und/oder eine Anzeigeeinrichtung in der Form einer Lampe oder eines Schauzeichens oder einer Fallklappe, wobei das Relais bzw. die Anzeigeeinrichtung nur bei Uberschreitung eines einzustellenden Schwellenwertstromes im Leiter ansprechen und kurzzeitige Stromspitzen nicht registrieren.This object is achieved according to the invention by an at the output of the Electronic circuit provided relay for actuating a load switch and / or a display device in the form of a lamp or a flag or a drop flap, the relay or the display device only when exceeded a threshold current to be set in the conductor respond and short-term Do not register current peaks.
Das Relais betätigt den Lastschalter oder das Schütz, so daß dieses bei Uberschreitung des durch die Netzschaltung und die jegliche maximale Last bedingten Stromes ausgelöst wird. Die Anzeigeeinrichtung dient zum gezielten Auffinden der Stromüberwaschung, beispielsweise auch nach der Beseitigung eines Überstromes.The relay operates the load switch or the contactor, so that this when the limit due to the mains circuit and any maximum load is exceeded Current is triggered. The display device is used to specifically find the Current monitoring, for example also after the elimination of an overcurrent.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die elektronische Schaltung aus der Serienschaltung eines Wechelspannungsverstärkers, eines Gleichrichters, eines Triggers, einer monostabilen Kippstufe, eines UND-Gatters und eines Transistors besteht, wobei die monostabile Kippstufe mit einem ersten Eingang und der Trigger direkt mit einem zweiten Eingang des UND-Gatters verbunden ist.A further development of the invention is that the electronic Circuit from the series circuit of an AC voltage amplifier, a rectifier, a trigger, a monostable multivibrator, an AND gate and a transistor consists, the monostable multivibrator with a first input and the trigger is directly connected to a second input of the AND gate.
Da-in vorteilhafter Weise zudem die Zeitkonstante der monostabilen Kippstufe einstellbar ist, schaltet das UND-Gatter in der Zeit nicht durch, in der die monostabile Kippstufe abläuft, so daß sichergestellt ist, daß beliebige kurzzeitige Laststöße keine Auslösung zur Folge haben. Die so ausgebildete elektronische Schaltung arbeitet außerdem mit sehr niedrigen Eingangsspannungen, so daß der Aufwand für die Anordnung insgesamt sehr gering ist.In addition, the time constant of the monostable is advantageous Flip-flop is adjustable, the AND gate does not switch through in the time in which the monostable multivibrator runs, so that it is ensured that any short-term Load surges do not result in tripping. The electronic circuit designed in this way also works with very low input voltages, so the effort for the overall arrangement is very small.
In einer Normalausführung sind für Jeden Abzweig drei Relais eingesetzt, die aus einem einstückigen, dreiphasigen, gießharzisolierten Aufsteckwandler mit drei Sekundärspulen versorgt werden. Auf diese Weise ist ein dreiphasiger Schutz mit drei Anordnungen möglich, die auf einer gemeinsamen Grundplatte angebracht sind.In a normal version, three relays are used for each branch, the one-piece, three-phase, cast resin-insulated plug-in transformer three secondary coils are supplied. This way there is a three phase protection possible with three arrangements that are mounted on a common base plate.
Die einstellbaren Schwellenwertströme der Anordnung kdnnen auf die Sicherungsnennstromstärken eingestellt werden, wobei bei einer gekapselten Ausführung festgelegt werden kann, daß ein Wert von 70 ffi der Nennstromstärke nicht überschritten wird.The adjustable threshold currents of the arrangement can be based on the Fuse ratings can be set, with an encapsulated Execution can be determined that a value of 70 ffi of the nominal current strength is not is exceeded.
Wenn die Zeitkonstante auf den niedrigsten Wert von 1 s eingestellt wird und nicht unterschritten werden kann, dann ist gewährleistet, daß im Kurzschlußfall die Sicherung schneller arbeitet als die erfindungsgemäße Überwachungsanordnung. Dabei sollte der zugeordnete Lastschalter Jedoch so ausgebildet sein, daß es auch im Bereich höherer Ströme bis etwa 400 A sicher unterbricht.When the time constant is set to the lowest value of 1 s is and cannot be fallen below, then it is guaranteed that in the event of a short circuit the fuse works faster than the monitoring arrangement according to the invention. The assigned load switch should, however, be designed in such a way that it also safely interrupts in the range of higher currents up to approx. 400 A.
Die erfindungsgemäße Anordnung benötigt in ihrer Normalausführung eine Fremdspannung, die Jedoch aus derselben Spannungsquelle entnommen werden kann, die auch für die Auslösung des Lastschalters vorgesehen ist.The arrangement according to the invention is required in its normal design an external voltage that can, however, be taken from the same voltage source, which is also provided for triggering the load switch.
Für den Fall, daß nicht der zugeordnete Lastschalter, sondern ein übergeordneter Leistungsschalter durch die erfindungsgemäße Anordnung ausgelöst werden soll, kann diese ab einem Strom von 45 A für eine direkte Energieversorgung durch eine Kondensatorentladung ausgelegt werden.In the event that not the assigned load switch, but a higher-level circuit breaker triggered by the arrangement according to the invention should be, this can be used from a current of 45 A for a direct energy supply be designed by a capacitor discharge.
Das Relais und die Anzeigeeinrichtung sind mit einer Rückstelltaste verbunden. Wird nach einem Auslösen der erfindungsgemäßen Anordnung und der Beseitigung der Ursache für dieses Auslösen die Rückstelltaste betätigt, so ist es möglich, dadurch das Relais und die Anzeigeeinrichtung in ihre Ausgangsstellung zurückzuscha Iten.The relay and the indicator are with a reset button tied together. Is after triggering the arrangement according to the invention and the elimination the cause of this triggering is pressed, it is possible to Because of Relay and the display device in their starting position to switch back.
Vorzugsweise ist die gesamte erfindungsgemäße Anordnung in einem Gehäuse vorgesehen.The entire arrangement according to the invention is preferably in one housing intended.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht noch in einer Verwendung der erfindungsgemäßen Anordnung zur ständigen Überwachung und für den Kurzschlußschutz von Schaltanlagen in Netzschaltungen, die insbesondere aus mehreren in Reihe geschalteten Transformatoren und zugehörigen Kabelstrecken und/oder Freileitungen bestehen, gegenüber stromschwachen Fehlern in Sicherungen der Lastschalter, so daß vor bzw. zu Beginn eines Ausfalls der Sicherungen ein wählbares Abschalten der Lastschalter bewirkt wird.A further development of the invention consists in a use the arrangement according to the invention for constant monitoring and for short-circuit protection of switchgear in network circuits, in particular from several series-connected Transformers and associated cable routes and / or overhead lines exist opposite low-current faults in fuses of the load switch, so that before or at the beginning a failure of the fuses causes a selectable disconnection of the load switch will.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figur näher erläutert, in der ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt ist.An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to FIG Figure explained in more detail, in which a block diagram of the arrangement according to the invention is shown.
Der in einem Leiter 1 -fließende Wechselstrom soll überwacht werden. Dabei soll bei einer einzustellenden Stromstärke beispielsweise ein Lastschalter geschaltet werden. Weiterhin soll bei Uberstrom eine Anzeigeeinrichtung (Lampe, Schauzeichen, Fall klappe) ansprechen, wobei Jedoch kurzzeitige Stromspitzen nicht registriert werden.The alternating current flowing in a conductor 1 should be monitored. A load switch, for example, should be used for an amperage to be set be switched. Furthermore, a display device (lamp, Indicator, fall flap), but not for short-term current peaks be registered.
Um den Leiter 1 ist ein Ringkern oder Eisenring 2 vorgesehen, in dem ein zu dem im Leiter 1 fließenden Wechselstrom proportionaler magnetischer Wechselfluß erzeugt wird. Dieser magnetische Wechselfluß erzeugt seinerseits eine dem Wechselstrom proportionale Wechselspannung in einer Spule 5, die um den Ringkern 2 -gewickelt ist. Diese Wechselspannung wird in einem Wechselspannungsverstärker 4 verstärkt, dessen Verstärkungsfaktor mittels eines Schalters oder Potentiometers einstellbar ist, damit bei verschiedenen wählbaren Stromstärken immer die gleiche Wechselspannung am Ausgang. des Wechse Istromverstärkers 4 liegt.To the conductor 1 a toroidal core or iron ring 2 is provided in which a magnetic alternating flux proportional to the alternating current flowing in the conductor 1 is produced. This alternating magnetic flux in turn generates an alternating current proportional alternating voltage in a coil 5, which is wound around the toroidal core 2 is. This alternating voltage is amplified in an alternating voltage amplifier 4, its gain factor can be adjusted by means of a switch or potentiometer is, so that the same alternating voltage is always used for different currents that can be selected at the exit. of the alternating current amplifier 4 is located.
Die am Ausgang des Wechselstromverstarkers 4 liegende Wechselspannung wird durch einen Gleichrichter 5 gleichgerichtet. Die am Ausgang des Gleichrichters 5 liegende Gleichspannung schaltet einen Trigger 6 beim Überschreiten eines Sollwertes. Die sprunghafte Spannungsänderung am Ausgang des Triggers 6 wird einmal in eine monostabile Kippstufe 7 eingespeist, deren Ausgang mit einem ersten Eingang eines UND-rraters 8 verbunden ist, und zum anderen in den zweiten Eingang des UND-5atters 8.The alternating voltage present at the output of the alternating current amplifier 4 is rectified by a rectifier 5. The one at the output of the rectifier 5 lying DC voltage switches a trigger 6 when a setpoint is exceeded. The sudden change in voltage at the output of the trigger 6 is once in a fed monostable multivibrator 7, the output of which with a first input of a AND-rraters 8 is connected, and on the other hand in the second input of the AND-5atters 8th.
Die Zeitkonstante der monostabilen Kippstufe 7 ist einstellbar, so daß in der Zeit, in der die monostabile Kippstufe abläuft, das UND-Gatter 8 nicht durchschaltet. Dadurch wird vermieden, daß das UND-Gatter 8 schaltet, wenn Stromspitzen im Leiter 1 in kürzeren Zeiten auftreten, als die Zeitkonstante der monostabilen Kippstufe 7 beträgt. Das UND-Gatter 8 schaltet einen Transistor 10, in dessen Kollektorkreis ein Relais 11 und/oder eine Anzeigeeinrichtung, wie beispielsweise eine Lampe, ein Schauzeichen oder eine Fallklappe, liegen. Das Relais 11 schaltet den Lastschalter des Leiters 1, wobei die Anzeigeeinrichtung zu einem gezielten Auffinden der Stromüberwachung beispielsweise auch nach der Beseitigung des Überstromes vorgesehen ist.The time constant of the monostable multivibrator 7 is adjustable, see above that in the time in which the monostable multivibrator is running, the AND gate 8 does not switches through. This avoids that the AND gate 8 switches when current peaks occur in conductor 1 in shorter times than the time constant of the monostable Flip-flop is 7. The AND gate 8 switches one transistor 10, in the collector circuit of which a relay 11 and / or a display device such as for example a lamp, a flag or a drop flap. The relay 11 switches the load switch of the conductor 1, whereby the display device becomes a Targeted finding of the current monitoring, for example, even after removal of the overcurrent is provided.
Die erfindungsgemäße Anordnung kann ihren Strom aus einem Netzteil, aus Batterien oder aus einem durch den Leiter gespeisten Stromwandler beziehen. Bei Batterien oder einem Stromwandler sind das Relais und die Anzeigeeinrichtung selbsthaltend bistabil) zu betreiben, damit lediglich während des kurzen Schaltvorganges ein hoher Strom entnommen wird. Für diese selbsthaltenden (bistabilen) Bauelemente kann eine Rückstelleinrichtung vorgesehen werden. Damit ist gewährleistet, daß die Anordnung in den übrigen Zuständen einen geringen Strom aufnimmt, so daß die Batterien eine lange Lebensdauer haben und nur selten gewartet werden müssen.The arrangement according to the invention can get its power from a power supply unit, from batteries or from a current transformer fed by the conductor. In the case of batteries or a current transformer, the relay and the display device are latching bistable), so only during the short switching process a high current is drawn. For these self-retaining (bistable) components a reset device can be provided. This ensures that the Arrangement in the other states draws a small current, so that the batteries have a long service life and rarely require maintenance.
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