DE2403903A1

DE2403903A1 - Elektrische schutzanordnung fuer elektrisches energiesystem

Info

Publication number: DE2403903A1
Application number: DE2403903A
Authority: DE
Inventors: Alan B Shimp
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1973-01-30
Filing date: 1974-01-28
Publication date: 1974-08-08
Also published as: JPS49105144A; FR2215736A1; ZA739581B; JPS54180245U; ES422574A1; CA1017048A; BR7400577D0; BE810339A; GB1462652A; AU6455074A; IT1005740B; AR209920A1; AR201365A1; US3846675A

Description

DiPL-ING. KLAUS NEUBECKER

Patentanwalt
4 Düsseldorf 1 ■ Schadowplatz 9 2403903

Düsseldorf, 26. Jan. 19 74

Westinghouse Electric Corporation
Pittsburgh, Pa., V. St. A.

Elektrische Schutzanordnung für
elektrisches Energiesystem

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Stromkreisunterbrecher-Steuer- bzw, Überwachungssysteme, insbesondere Stromkreisunterbrecher-Steuer- bzw. Überwachungssysteme, die · Energie und Information über Leitungs-Erfassungseinrichtungen gewinnen.

Bisher sind mehrphasige elektrische Systeme durch mehrpolige Stromkreisunterbrecher mit Steuer- bzw. überwachungssystemen geschützt worden, die in den meisten Fällen durch Stromwandler mit Energie versorgt werden, welche die Leiter des zu schützenden elektrischen übertragungssystems überwachen. Die den Zustand des elektrischen Stroms in einer oder allen Leitern bzw. Phasen des Übertragungssystems betreffende Information wird durch die Stromwandler geliefert.

Wenn der Betrag des Stroms in einer Phase des elektrischen Übertragungssystems nur., geringfügig größer als der normale Nennstrom ist, so wird ein verzögerter Auslösezyklus eingeleitet, so daß der Stromkreisunterbrecher zu einer vorgegebenen Zeit nach der ursprünglichen Erfassung der Erhöhung des elektrischen Stroms in den Übertragungsleitern ausgelöst wird. Wenn jedoch '

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der Strom in einer der übertragungsleitungen infolge eines Kurzschlusses extrem hoch ist, so reagiert das Überwachungssystem nahezu augenblicklich, um den Stromkreisunterbrecher auszulösen. Da bei Überwachungssystemen nach dem Stand der Technik sowohl Information als auch Speiseenergie durch denselben Stromwandler für jede Phase oder jeden Leiter geliefert werden, müssen die Wandler über einen weiten Bereich elektrischer Bedingungen betreibbar sein. Speziell bedeutet dies, daß der Wandler über einen großen Bereich des Stromverlaufs nicht sättigbar sein darf. Es ist allgemein bekannt, daß für Stromwandler, die über einen großen Bereich des Stromverlaufs betreibbar sein sollen, ohne in die Sättigung zu gehen, ein verhältnismäßig großer Magnetkern notwendig ist. Dadurch werden jedoch Probleme hinsichtlich Größe, Sperrigkeit, Gewicht sowie Kosten ausgelöst. In verhältnismäßig kleinen Stromkreisunterbrechern, wie sie sich typischerweise als Stromkreisunterbrecher mit geformtem oder gepreßtem Gehäuse darstellen, wirken sich große Transformatoren im Hinblick auf die Größe des Stro»kreisunterbrechers selbst einschränkend aus. Insofern wäre es wünschenswert, Energie und"Information zu einem Stromkreisunterbrecher-Überwachungssystem mit verhältnismäßig kleinen stromerfassenden Sättigungswandlern zu übermitteln.

Ein weiteres in Verbindung mit Stromkreisunterbrechungs-Überwachungssystemen nach dem Stand der Technik auftretendes Problem besteht in der Eichung, die schwierig und zeitraubend ist und darüber hinaus üblicherweise das Hindurchleiten eines verhältnismäßig hohen elektrischen Stroms durch die Auslöseeinheit erfordert. Der hohe Strom erwärmt die Auslöseeinheit beträchtlich, so daß deshalb Zeit zwischen den Eichvorgängen vergehen können muß, um jedes Element abzukühlen. Darüber hinaus ist es fast immer erforderlich, daß eine andere Auslöseeinheit verwendet wird, wenn die Einstellung des Abschaltstroms des Stromkreisunterbrechers geändert werden soll.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist die Schaffung einer Schaltung, die die vorerwähnten Probleme nach dem Stand der Technik vermeidet.

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Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine elektrische Schutzanordnung für ein elektrisches Energiesystem mit mindestens einem Leiter erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine Sättigungs-Stromwandler-Einrichtung zur überwachung eines sich zeitlich ändernden Stroms in dem Leiter, um so an ihren Ausgangsklemmen Energie in Verbindung mit einem Informationssignal abzugeben, wobei die Stromwandler-Einrichtung bei verhältnismäßig niedrigen Absolutwerten des sich zeitlich ändernden Stroms ungesättigt ist; eine mit der Stromwandler-Einrichtung energiemäßig gekoppelte elektrische überwachungsschaltung mit einer Einrichtung zur Antizipierung des Maximalwerts des zeitlich sich ändernden Stroms während einer Halbperiode davon bei Speisung durch den ungesättigten Teil der Energie-/Informationssignal-Zufuhr; sowie durch eine mit einem Teil des elektrischen Energiesystems verbundene elektrische Schutzeinrichtung, die auf die Anwesenheit des ungesättigten Teils der Energie-/Informa— tionssignal-Zufuhr anspricht, um so die Größe des elektrischen Stroms in dem elektrischen Leiter zu ändern, wenn der elektrische Strom einen vorgegebenen·Wert erreicht.

Erfindungsgemäß werden ein Stromkreis-Unterbrecher und ein Überwachungssystem dafür vorgesehen, um jeden Phasenleiter oder jede Phase eines mehrphasigen oder einphasigen elektrischen Übertragungssystems zu schützen. Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein sättigender Stromwandler zur überwachung einer Übertragungsleitung verwendet, um dem Überwachungssystem Energie zuzuführen. Der sättigende Stromwandler liefert elektrische Energie an das Stromkreisunterbrecher-Überwachungssystem, bis die Sättigung des Magnetkerns erreicht ist, worauf dann die von dem Stromwandler gelieferte Energie auf Null abfällt. Jedoch wird für den Anfangsteil jeder Halbwelle von Wechselstrom in der übertragungsleitung Energie an das Überwachungssystem abgegeben. Der Stromwandler ist mit einem Gleichrichter verbunden, der an einen Filterkondensator angeschlossen ist, wo die Energie gespeichert wird, so daß pulsierender Gleichstrom an das Überwachungssystem zu dessen Energieversorgung oder Aktivierung abgegeben wird. Gleichzeitig liefert ein Stromfühler, der von einem nichtsättigenden Wandler, einem Hall-Generator oder einem Luftkernwandler ge-

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bildet sein kann, Information betreffend den Zustand des Scheitelstroniniveaus in der zu schützenden und überwachenden Leitung. Wenn dieses Niveau einen vorgegebenen Wert erreicht, wird das Überwachungssystem betätigt, und die darin enthaltene Zeiteinheit läßt den Stromkreisunterbrecher entweder nach einer bestimmten vorgegebenen Verzögerung auslösen oder aber augenblicklich, je nach dem Wert des Überlaststroms in der überwachten Leitung. Diese Anordnung läßt sich entweder für ein Mehrphasen- oder auch für ein Einzelphasensystem einsetzen. In einem Mehrphasensystem wird jeder Leitungsstrang durch einen energieliefernden sättigenden Stromwandler sowie durch einen Stromfühler überwacht. Beispielsweise werden in einem Dreiphasensystem drei sättigende Stromwandler zur Energieabgabe und drei Stromfühler zur Informationsabgabe verwendet. In jedem Fall sind die drei Stromfühler so angeschlossen, daß sie den jeweiligen Höchstwert unter der Mehrzahl auftretender Werte ermitteln, und die drei energieabgebenden Wandler sind so angeschlossen, daß sie den jeweiligen Höchstwert ermittelnde Schaltungen bilden, so daß an das überwachungssystern jeweils nur ein einziges Informationssignal sowie ein einziges Energieniveau geliefert werden, wobei jeweils der höchste Wert des Stroms in einem der drei Phasenleiter das Informationssignal bzw. die Speiseenergie abgibt.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das aufgrund des Höchstwerts ermittelte Informat!onssignal an die Ausgangsklemmen eines Potentiometers abgegeben. Der Schleifer des Potentiometers ist an die Basis einer Darlington-Schaltung angeschlossen. Das ermöglicht eine Einstellung, um die Auslösekennwerte des Stromkreisunterbrechers zu eichen.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das zuvor beschriebene Eichverfahren vereinfacht werden, indem ein Spannungssignal mit verhältnismäßig niedrigem Niveau an die Eingangsklemmen des Potentiometers geliefert wird. Dieses Signal ergibt eine einem Überlaststrom in der Leitung äquivalente Wirkung. Diese Spannung, die so ausgebildet werden kann, daß damit ein überlast-

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stromzustand simuliert wird, kann der Darlington-Schaltung als Eingangssignal zugeführt werden, indem einfach der Schleifer des Potentiometers, dem das Signal zugeführt wird, entsprechend eingestellt wird. Infolgedessen kann der Stromkreisunterbrecher für jeden vorgegebenen Wert eines elektrischen Stroms in den Übertragungsleitungen leicht und bequem im Hinblick auf seine Auslösung geeicht werden.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein einziger sättigender Stromwandler für eine Phase oder einen Strang verwendet, um gleichzeitig sowohl die Energie als auch ein Informationssignal der Auslöseeinheit zuzuführen. Das bedeutet, daß nur ein Transformator je Phase oder Strang eines elektrischen übertragungssystems anstelle eines energieliefernden Stromwandlers einerseits und einer Stromerfassungs-Einrichtung andererseits je Phase verwendet werden muß. Der sättigende Stromwandler liefert Energie zur Speisung des überwachurigssystems des Stroirikreisunterbrechers in ähnlicher Weise wie zuvor im Hinblick auf die anderen Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert, und liefert Information an das Überwachungssystem zur Ermittlung oder überwachung, wann ein Auslösevorgang erfolgen sollte. Das geschieht durch Auswertung des Anfangsteils einer sinusförmigen Kurve, die genügend Information enthält, um den Scheitelwert dieser Sinuskurve zu extrapolieren oder vorauszuberechnen. Infolgedessen enthält die dem überwachungssystem vor der Sättigung des Stromwandlers oder der Stromwandler für eine Halbwelle des in den überwachten Leitungen fließenden Stroms zugeführte Informationsmenge genügend Information, um entweder ein augenblickliches oder ein verzögertes Auslösen des Stromkreisunterbrechers zu verursachen, ohne daß tatsächlich der · unverzerrte Scheitelbereich der Kurve überwacht werden müßte.. Es wurde gefunden, daß der Wert der Änderung des Stroms oder der Spannung in dem ersten Teil einer Halbwelle einer Sinuskurve Information enthält, die notwendig ist, um vorauszusagen, wie das Maximum oder der Scheitelwert der Sinuskurve während des restlichen Teils dieser Halbwelle aussehen wird. Das ist deshalb so, weil die in einer Periode durch die sättigenden Stromwandler

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vor dem Auftreten der Sättigung erreichte Scheitelspannung in einer bestimmten Beziehung zur Quadratwurzel des Scheitelwerts des in der Übertragungsleitung fließenden Stroms steht. In der Überwachungsschaltung ist ein elektronischer Steuerkreis vorgesehen, der diese Information auswertet, um das Auftreten eines Überlastzustands für eine beliebige Amplitude des LeitungsStroms zu projizieren.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines dreiphasigen Stromkreisunterbrecher-überwachungssystems nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 schematisch ein Schaltbild einer Ausführungsform eines einpoligen Stromkreisunterbrecher-überwachungssystems, bei dem erfindungsgemäß ein sättigender Stromwandler und ein Stromfühler Verwendung finden;

Fig. 3 ein Diagramm des Spannungsverlaufs, wie er an der Stelle XX des sättigenden Stromwandlers der Fig. gemessen wird;

Fig. 4 den Spannungsverlauf an der Stelle BB des Schaltkreises der Fig. 2;

Fig. 5 eine mathematische Nachbildung des Spannungsverlaufs der Fig. 4;

Fig. 6 eine Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Überwachungssystem für einen elektrischen Stromkreisunterbrecher zum Schutz eines dreiphasigen elektrischen Systems und in dem sättigende Strom-

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wandler sowie überwachende Luftkern-Stromwandler verwendet werden;

Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem sättigende Stromwandler anstelle der Luftkern-Wandler der Fig. 6 verwendet werden;

Fig. 8 schematisch eine Ausführung der Erfindung, bei der Hall-Generatoren anstelle der überwachenden Luftkern-Wandler "der Fig. 6 verwendet werden;

Fig. 9 eine Ausfuhrungsform der Erfindung, in der ein Eich-Potentiometer verwendet wird;

Fig. 9A eine Ausführungsform der Erfindung, bei der eine Steckeinheit mit veränderlichem Widerstand verwendet wird;

Fig. 9B eine Ausführungsform der Erfindung, in der ein nicht veränderlicher oder fester Einsteck-Widerstand verwendet wird;

Fig. 10 eine Ausführungsform der Erfindung, in der ein einzelner sättigender Transformator je Pol des Stromkreisunterbrechers verwendet wird, um sowohl Energie als auch Information an die Auslöseschaltung zu liefern;

Fig. 11 ein Stromkreisunterbrecher-überwachungssystem entsprechend Fig. 10, bei dem jedoch die Komponenten des Oberwachungssystems weiter ins einzelne gehend wiedergegeben sind;

Fig. 12 ein Diagramm der Auslösezeit in Abhängigkeit vom Strom für die Schaltung nach Fig. 10 bzw. 11; und

Fig. 13 zu analytischen Zwecken einen Teil der Schaltung

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nach Fig. 11.

Im einzelnen läßt Fig. 1 eine typische Überwachungsschaltung CC nach dem Stand der Technik erkennen. Die Übertragungsleitungen eines dreiphasigen elektrischen Systems sind mit 0A, 0B bzw. 0C bezeichnet. In diesen · Phasenleitern fließen elektrische Ströme IA, IB bzw. IC. Nicht in die Sättigung gehende elektrische Stromwandler TA, TB und TC überwachen die drei Phasenleiter. Der Stromwandler TA ist mit den Eingangsklemmen eines Vollweg-Brückengleichrichters BA verbunden, während der StromwandlerTB mit den Eingangsklemmen eines Vollweg-Brückengleichrichters BB und der Stromwandler TC mit den Eingangsklemmen eines Vollweg-Brückengleichrichters BC verbunden sind. Die Ausgangsklemmen der drei vorerwähnten Vollweg-Brückengleichrichter sind in Reihe mit einem Eingangswiderstand R der Überwachungsschaltung CC geschaltet. Das obere Ende des Eingangswiderstands R liegt an der Anode einer Diode D, deren Kathode mit dem einen Ende eines Kondensators C verbunden ist, der mit seinem anderen Ende an dem unteren Ende des Eingangswiderstands R liegt. Die Diode D und der Kondensator C wirken als Filter für das Ausgangssignal der drei in Reihe geschalteten Vollweg-Brückengleichrichter. Parallel zum Kondensator C ist eine Auslöseeinheit TU geschaltet. Parallel zu dieser liegt eine Reihenschaltung aus einer Auslösespule TC für einen Stromkreisunterbrecher (nicht gezeigt) und einem gesteuerten Siliziumgleichrichter bzw. Thyristor oder einem gleichartigen gegateten Schaltelement Q. Die Gate-Elektrode des Thyristors Q ist mit dem Ausgang w der Auslöseeinheit TU verbunden.

Im Betrieb hat jeder Stromwandler einen Ausgangsstrom, der seinem Primärstrom, d. h. IA, IB bzw. IC proportional ist. Die Vollweg-Brückengleichrichter und der Eingangswiderstand R sind so angeordnet, daß die Spannung am Eingangswiderstand R zu jedemZeitpunkt dem höchsten der drei Leitungsströme proportional ist. Der Kondensator C lädt sich auf eine Spannung gleich der Scheitelspannung auf. Die Auslöseeinheit TU kann eine elektronische Schaltung sein, die für die Spannung empfindlich ist bzw. auf diese anspricht, die an dem Kondensator C abfällt. Wenn die

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Spannung höher als ein vorgegebener Wert (üblicherweise eine Spannung entsprechend 100 - 120 % des Nennstroms) ist, so aktiviert die Auslöseeinheit die Gate-Elektrode des Thyristors Q, so daß dieser die Auslösespule TC erregt und somit der Stromkreisunterbrecher in eine geöffnete Stellung übergeht und der Überlaststrom unterbrochen wird.

Die Stromwandler TA, TB und TC müssen über einen weiten Bereich der Phasenströme nicht sättigend sein, so daß Energie für die Erregung der Auslösespule TC sowie die Erregung der elektrischen Komponenten der Auslöseeinheit TU stets zur Verfügung steht. Ferner muß die Information, die der Auslöseeinheit TU zugeführt wird, um eine Aktivierung des Thyristors Q zu verursachen, von demselben Wandler bzw. denselben Wandlern bezogen werden. Bei Überwachungsschaltungen nach dem Stand der Technik entsprechend der mit Pig. I veranschaulichten Bauart müssen nicht verzerrende oder nicht sättigende Wandler verwendet werden, so daß der Scheitel-Phasenstrom an die überwachungsschaltung als eine proportionale Spännungsänderung an dem Kondensator C weitergegeben werden kann und somit die Auslöseeinheit TU darauf anspricht und den Thyristor Q entweder sogleich oder nach einer geeigneten Zeitverzögerung leitend werden läßt. Die Zeitverzögerung hängt dabei von der Größe des zuvor erwähnten Überlaststroms ab.

Mit Fig. 2 ist ein Einzelpol- oder Einphasen-Überwachungssystem 10 gezeigt, das entsprechend der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist. Es versteht sich, daß das unter Bezugnahme auf das Überwachungssystem 10 zu erläuternde Prinzip sich in gleicher Weise auf ein mehrphasiges Überwachungssystem anwenden ließe und daß die Bezugnahme auf ein einphasiges Übertragungssystem lediglich mit Rücksicht auf die dadurch erzielbare größere Klarheit erfolgt. In diesem Fall führt die übertragungsleitung 0N einen elektrischen Strom IM sin Ut. IM entspricht dem Maximalwert des Stroms während einer Halbperiode. Wie leicht verständlich, ändert sich der Wert von IM je nach dem effektiven Mittelwert des in der Leitung 0N fließenden elektrischen Stroms (nicht dargestellt). Entsprechend einer Idealsituation ist

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IM gleich dem Nennwert. In anderen Fällen kann IM auf einen Wert ansteigen, der gleich 120 % - 150 % des Nennstroms ausmacht, und in weiteren Situationen kann IM beträchtlich größer als der vorgesehene Stromkreisunterbrecher-Strom sein. Im letztgenannten Fall kann dies zu einem augenblicklichen Auslösevorgang des Stromkreisunterbrechers führen, der zum Schutz der mit der übertragungsleitung 0N verbundenen elektrischen Schaltungseinrichtungen vorgesehen ist. Der übertragungsleitung 0N sind zwei Schaltelemente zugeordnet. Eines ist ein Sättigungs-Wandler TN mit einem Windungsverhältnis von 1:N. Der Sättigungs-Wandler TN hat Ausgangsklemmen X-X, die mit den Eingangsklemmen eines Vollweg-Brückengleichrichters BN verbunden sind, dessen Ausgangsklemmen an einem Filter- oder Speicher-Kondensator CA liegen. Die Ausgangsklemmen des Speicher-Kondensators sind mit B,B bezeichnet. Die Spannung am Kondensator CA ist mit VCA bezeichnet, während der aus dem oberen Bereich des Kondensators CA bei einem Entladevorgang fließende Strom mit IL bezeichnet ist.

Mit dem Phasenleiter 0N der übertragungsleitung ist ferner eine allgemein als Stromwandler CS bezeichnete Einrichtung verbunden. Der Stromwandler CS kann eine Ausgangsspannung VCB abgeben, die dem Eingangsstrom bzw, dem in dem Phasenleiter 0N fließenden Strom proportional ist, der auch als IM sinUt bekannt ist. Wenn der Strom IM sinUt in dem Phasenleiter 0N fließt, so ist die an den Ausgängen des Stromwandlers CS erzeugte Spannung -jedenfalls im wesentlichen sinusförmig ausgestaltet, oder aber sie hat die Gestalt einer gleichgerichteten Sinuskurve. Diese Spannung VCB liegt an den Anschlüssen A-A eines Eingangskondensators CB an. Der Kondensator CB ist mit seinem oberen Anschluß an die Basis eines Transistors QB eines Darlington-Paars, das die beiden Transistoren QA und QB aufweist, angeschlossen. Das untere Ende des Eingangskondensators CB ist mit dem unteren Ende einer Zeiteinheit TU verbunden. Das andere Ende der Zeit- bzw. Auslöseeinheit TU ist mit dem Emitter des Transistors QA der vorerwähnten Darlington-Schaltung verbunden. Die Kollektoren der Transistoren der Darlington-Schaltung liegen an dem oberen Anschluß des Kondensators CA, so daß in die Kollektoren der

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Darlington-Schaltung ein Strom IL fließt. Der Kollektor des Transistors QA ist mit dem oberen Anschluß B verbunden, aus dem der Strom IL fließt, und ferner steht er mit dem Kollektor des Transistors QB in Verbindung. Der Emitter des Transistors QA ist an die andere Seite der vorerwähnten Zeiteinheit bzw. Auslöseeinheit TU angeschlossen. Der Emitter des Transistors QB liegt an der Basis des Transistors QA, so daß sich die allgemein bekannte Darlington-Schaltung ergibt. Die Basis des Transistors QB ist, wie vorstehend schon erwähnt, mit dem oberen Ende des Kondensators CB verbunden. In dieser speziellen Ausführungsform der Erfindung liegt das untere Ende des Kondensators CA auf dem gleichen Potential wie das untere Ende des Kondensators CB.

Die Funktion des Überwachungssystems 10 läßt sich am besten unter Bezugnahme auf Fig. 3 und 4 in Verbindung mit Fig. 2 erläutern. Es sei angenommen, daß der in dem Phasenleiter 0N fließende Strom sinusförmig ist, so daß der Strom sich durch die Beziehung IM sin U> t definieren läßt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, folgt der Stromwandler TN bei niedrigen Werten des Phäsenleiterstroms im wesentlichen wiedergabetreu einer Spannung VXX, die dem Strom IM sinut proportional ist. Wenn jedoch der Augenblickswert des Phasenleiterstroms sich dem Scheitelwert der Stromkurve nähert, so geht der Wandler TN mit höchster Wahrscheinlichkeit in die Sättigung, wie das in dem Diagramm der Fig. 3 mit dem Punkt 12 angedeutet ist. Wenn der Stromwandler TN in die Sättigung geht, fällt die Spannung VXX, die an den Klemmen X-X erzeugt wird, unmittelbar auf Null ab, obwohl der Augenblickswert des Stroms in dem Phasenleiter 0N sich weiterhin dem Scheitelwert IM nähert. Wenn der Augenblickswert des Stroms der sinusförmigen Stromkurve in dem Phasenleiter 0Nsich dem Wert Null nähert und beginnt, sich umzukehren, wie das allgemein in Wechselstromleitungen der Fall ist, wird der Hysterese Effekt des magnetischen Kerns des gesättigten Stromwandlers TN umgekehrt und ein in gleicher Weise geformter Impuls 14 in entgegengesetzter Richtung erzeugt. Da die Sättigung der Stromwandler in Vs gemessen wird, läßt

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sich allgemein sagen, daß die Scheitelspannung 16 der Impulse und 14 der Fig. 3 umso höher und die Pulsbreiten ΔΡ umso geringer sind, je höher der Wert des Scheitelstroms IM in dem Phasenleiter 0N ist. Dadurch werden die Flächen 13A und 14A unter den Kurven des Impulses 13 bzw. 14 im wesentlich konstant gehalten. Dieser Bereich ist durch die Schraffierlinien der Impulse 13 und 14 angedeutet. Die Impulse 13 und 14 und gleichartige Impulse in einer Impulsfolge werden den Eingängen eines Vollweggleichrichters BN zugeführt, der am meisten rechts befindliche Impuls 14 der Fig. 3 wird gleichgerichtet und umgekehrt, so daß Impulse 13 und 14 an den Ausgängen B des Gleichrichters BN in der gleichen Richtung orientiert sind bzw. die gleiche Polarität haben. Diese Impulse werden dann dem Ladeoder Filter-Kondensator CA zugeführt, worauf die Ausgangsspannung VCA sich wie mit Fig. 4 gezeigt ergibt. Diese Ausgangsspannung pulsiert unidirektional oder als Gleichstromspannung.

Fig. 5 zeigt ein Äquivalent der Spannungskurve VBB. Die Dauer der sägezahnförmigen Periode ist mit T/2 bezeichnet, wobei die Zeit zwischen dem Spannungsanstieg von dem niedrigsten auf den höchsten Wert mit ti und die Zeit des Spannungsabfalls von dem höchsten Wert auf den niedrigsten Wert allgemein mit t2 bezeichnet ist. Der niedrigste Spannungswert ist mit VCA (MIN) und der höchste Spannungswert ist mit VCA (MAX) bezeichnet. Die Kurve der Flg. 5 erweist sich als nützlich für die mathematische Bestimmung der Werte der verschiedenen Elemente in der Schaltung der Fig. 2.

Die Darlington-Emitterfolgerschaltung der Fig. 2 erweist sich insofern als nützlich, als die Schwankungen der Spannung VBB ■ier Fig. 4 an der Kollektor-/Emitterstrecke des Transistors QA der Darlington-Schaltung abfallen. Infolgedessen folgt die Spannung zwischen dem Emitter der Darlington-Schaltung und der unteren Seite der Auslöse- oder Zeiteinheit TU allgemein wiedergabetreu der Spannung am Kondensator CB. Das bedeutet, daß die Spannung an der Auslöseeinheit bzw. Zeiteinheit TU im

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wesentlichen proportional dem Maximalwert des LeitungsStroms IM sin»Jt ist, wie er durch den Stromwandler CS gemessen wird. Infolgedessen ändert sich die Spannung an der Auslöseeinheit Tu im wesentlichen proportional, wenn der Wert des Phasenleiterstroms sich ändert, um dann entweder einen augenblicklichen Auslösevorgang oder einen 2eitverzögerten Auslösevorgang hervorzurufen. Das Überwachungssystem 10 der Fig. 2 ermöglicht die Verwendung eines verhältnismäßig kleinen, leichten sättigenden Stromwandlers TN, um Energie für die Speisung der elektronischen Bauteile des Überwachungssystems 10 zu liefern, während ein Stromfühler CS, bei dem es sich um einen nicht sättigenden Wandler oder eine ähnliche stromerfassende Einrichtung handeln kann, nur die Informationswerte zu liefern braucht, die bei Bedarf für die Auslösung eines Stromkreisunterbrechers (nicht gezeigt) sorgen. Da der Stromfühler CSkdne Energie, sondern nur allgemein ein Signal sehr kleiner Energie zu liefern braucht, das dem in dem Phasenleiter 0N fließenden Strom proportional ist, braucht es sich dabei um keinen großen Stromwandler zu handeln, obwohl er bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung nicht sättigend ist.

Fig. 6 zeigt eine elektrische Schaltung 20 ähnlich dem Überwachungssystem 10 der Fig. 2. Die elektrische Schaltung enthält komplementäre Paare von Stromwandlern, wobei jeweils ein Wandler eines Paares notwendig ist, um die Schaltung 20 mit Energie zu versorgen, während der andere Wandler zur Verfügung steht, um die Schaltung 20 mit Information zu speisen. Die Aufspaltung in eine Energieversorgungsfunktion einerseits und eine Informationsversorgungsfunktion andererseits ermöglicht insgesamt eine Verringerung der Größe der Wandler, wie sie notwendig sind, um Phasenleiter eines elektrischen Systems zu überwachen. Bei diesem speziellen Ausführungsbeispiel wird ein dreiphasiges elektrisches System geschützt. Die drei Phasen sind allgemein mit 0A, 0B, 0C bezeichnet, wobei durch diese Phasen elektrische Ströme IA, IB bzw. IC fließen. Die Energie liefernden oder sättigenden Stromwandler TA, TB und TC überwachen die drei Phasen 0A, 0B bzw. 0C, und auf einfachere Weise liefern nicht sättigende Luftkern-Stromwandler TXA, TXB und TXC das Informationssignal für die

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Schaltung 20. Die Stromwandler TXA, TXB und TXC liegen mit ihren Ausgängen an Widerständen RXA, RXB bzw. RXC, die ihre Sättigungswerte bestimmen. Die die Information überwachenden Stromwandler TXA, TXB und TXC sind jeweils mit den Eingängen von Vollweg-Brückengleichrichtern BXA, BXB bzw. BXC verbunden. Die Ausgänge dieser drei Vollweg-Brückengleichrichter sind parallel an die Klemmen AA eines Kondensators CB geführt. In gleicher Weise sind die sättigenden, Energie lieferenden Transformatoren TA, TB bzw. TC jeweils an die Eingänge von drei Vollweg-Gleichrichtern BA, BB bzw. BC geschaltet, deren Ausgänge parallel zu den Eingängen BB eines Filter- oder Speicherkondensators CA geführt sind. Der zuvor erläuterte Aufbau aus Darlington-Schaltung und Zeiteinheit ist zwischen die Anschlüsse BB und AA geschaltet, in der gleichen Weise wie das in Verbindung mit Fig. 2 erläutert wurde. Wenn daher in einem der drei Phasenleiter 0A, 0B oder 0C der Strom auf einen überlastungszustand oder ein vorgegebenes Niveau oberhalb des vorgesehenen Stromwerts ansteigt, so liefern die beiden diesem Phasenleiter zugeordneten Stromwandler sowohl Information als auch Energie an die entsprechenden Vollweg-Brückengleichrichter , so daß die Schaltung 20 anspricht und schließlich einen Stromkreisunterbrecher (nicht dargestellt) in einer Weise auslöst, wie das zuvor in Verbindung mit Fig. erläutert wurde.

Fig. 7 zeigt einen Teil eines Stromkreisunterbrecherirtjberwachungssystems wie mit Fig. 6 gzeigt, bei dem sättigende Informations-Wandler TYA, TYB und TYC die vorbeschriebenen nicht sättigenden Wandler TXA, TXB bzw. TXC ersetzen, um die Information der Phasenleiter 0A, 0B bzw. 0C zu überwachen, in denen die Ströme IA, IB bzw. IC fließen. Die drei vorerwähnten sättigenden Wandler liefern ihre Ausgangsenergie an die Eingänge der drei Gleichrichtereinheiten BYA, BYB bzw. BYC, deren Ausgänge an die Klemmen AA des vorerwähnten Speicherkondensators CB angeschlossen sind. In diesem Fall handelt es sich bei der den Klemmen AA zugeführten Information um gesättigte Information mit einem Kurvenverlauf ähnlich dem der Fig. 4, worauf weiter unten noch eingegangen wird.

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Mit Fig. 8 ist eine weitere Ausführungsform des informationserfassenden Teils der Schaltung der Fig. 6 wiedergegeben, wobei allgemein mit HGA, HGB bzw. HGC bezeichnete Hall-Generatoren im wesentlichen lineare Wiedergaben für die in den Phasenleitern 0A, 0B bzw. 0C fließenden Ströme an mit HAA, HAB bzw. HAC bezeichnete Verstärker liefern, deren Ausgänge Gleichrichter BHA, BHB bzw. BHC mit Strom speisen. Die Ausgänge der drei vorerwähnten Gleichrichter sind parallel zu den Klemmen AA des Kondensators CB der Fig. 6 geführt. Die Hall-Generatoren haben die besondere Eigenschaft einer genauen Reproduktion des erfaßten Signals.

Fig. 9 zeigt einen elektrischen Schaltkreis 22 ähnlich der Schaltung der Fig. 6, wie er zwischen den Klemmen BB und AA angeordnet sein kann. Wesentlich ist hinsichtlich des Schaltkreises 22 der Fig. 9 die Anordnung eines Potentiometers oder eines veränderlichen Widerstands RB zwischen den Klemmen AA, denen die Spannung VCB vom Ausgang des Stromfühlers, der die Zeiteinheit mit Information beliefert, zugeführt wird. Die Spannung VCB¹ zwischen dem Schleifer 23 des Potentiometers RB oder dem Punkt M und der unteren Seite der Zeiteinheit TU entspricht der Spannung, die der Darlington-Schaltung mit den Transistoren QA und QB und der emittergekoppelten Zeiteinheit TU zugeführt wird. Das bedeutet, daß unabhängig von dem Wert, der für den von der Zeiteinheit TU auszulösenden Stromkreisunterbrecher vorgesehen ist, oder unabhängig von dem Wert, der für die durch die verschiedenen Erfassungseinrichtungen überwachte Leitung vorgesehen ist, ein einziges Steuer- oder Überwachungssystera für alle vorgesehenen Werte eingesetzt werden kann. Es ist nur notwendig, den Klemmen AA ein Eichsignal zuzuführen, das für die Aus gangs spannung VCB während der vorgegebenen tiberlast-Zustände und die Einstellung des Potentiometer-Schleifers 23 repräsentativ ist, so daß die Auslösung erfolgt, wenn.dies gewünscht wird. Der Widerstand RB kann ebenfalls ein austauschbarer, mit einer Anzapfung versehener Widerstand sein, dessen Anzapfungsleitung zwischen den beiden Endanschlüssen liegt.

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Fig. 10 zeigt ein dreiphasiges elektrisches System mit den allgemein mit 0A, 0B bzw. 0C bezeichneten Leitungen, Leitern oder Phasen, welches durch einen Stromkreisunterbrecher CB mit trennbaren Hauptkontakten oder Polen A, B bzw. C geschützt ist. Der Stromkreisunterbrecher CB hat eine Auslösespule TC, die in Reihe mit einem Thyristor oder einem ähnlichen über eine Gate-Elektrode gesteuerten Schaltelement QC geschaltet ist, so daß bei überführung des Thyristors QC in den leitenden Zustand die Auslösespule TC₁ erregt wird und somit die vorerwähnten Kontakte A, B, C öffnen und Teile des vorerwähnten elektrischen Übertragungssystems voneinander trennen. In den Leitern 0A, 0B und 0C können Ströme IA, IB bzw. IC fließen. Das dreiphasige übertragungssystem wird durch sättigende Stromwandler TAS, TBS und TCS für die Leiter 0A, 0B bzw. 0C überwacht. Die sättigenden Stromwandler haben das Sättigungsniveau festliegende Widerstände RAS, RBS bzw. RCS. Die Ausgangsklemmen der drei vorerwähnten sättigenden und überwachenden Stromwandler TAS, TBS und TCS sind mit Vollweg-Rückengleichrichtern oder gleichartigen gleichrichtenden Elementen BAS, BBS bzw. BCS verbunden. Wie zuvor in Verbindung mit weitere Ausführungsbeispiele dieser Erfindung wiedergebenden Figuren beschrieben, sind die Ausgänge dieser drei Gleichrichter parallel an einen Eingangswiderstand oder ein Potentiometer RC geführt. Der Schleifer oder bewegliche Arm des Potentiometers RC ist mit der Anode eine Diode DA verbunden, deren Kathode an dem oberen Ende eines filternden Speicherkondensators CC liegt. Das untere Ende des Kondensators CC ist mit dem unteren Ende des Potentiometers RC verbunden. Ein Zeitkreis TU1 ähnlich dem in weiteren die Erfindung veranschaulichenden Figuren gezeigten Zeitkreis TU ist eingangsseitig zwischen das untere Ende des Speicherkondensators CC und einen Eingang IMT geschaltet. Der Ausgang IMO des Zeitkreises TU1 ist mit der Gate-Elektrode des vorerwähnten Thyristors QC verbunden. Die Bestandteile und Verbindungen der verschiedenen elektronischen Elemente des Auslöse- oder Zeitkreises TU1 werden nachstehend im Zusammenhang mit Fig. 11 beschrieben.

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Es wurde gefunden, daß ein sättigender Wandler verwendet werden kann, um die beiden vorerwähnten Funktionen zu verwirklichen, nämlich ein Steuer- oder Überwachungssystem mit Energie zu versorgen und außerdem diesem System die Steuerung der Auslösung betreffende Information zuzuführen. Für Größen mit sinusförmigem Verlauf wie die Ströme IA, IB und IC in dem vorerwähnten dreiphasigen elektrischen System kann allein aufgrund der Kenntnis der Form der sinusartigen Kurven während eines Teils davon, nämlich des ersten Teils,dafür eine Voraussage gemacht oder davon extrapoliert und dann auf elektronischem Weg oder rechnerisch ermittelt werden, wie groß der Scheitelwert des Stroms ist. Es versteht sich, daß dieser vorausgesehene Scheitelwert des Stroms maßgeblich dafür ist, wann das Auslösen des Stromkreisunterbrechers CB erfolgen sollte. Allgemein ist die Voraussage des Scheitelwerts der sinusförmigen Kurven möglich, wenn der Wert der zeitlichen Änderung des Stroms in dem ersten Bereich der Kurve in Nähe des Nullpunkts, d. h. di/dt bekannt ist. Wenn die Kurven in der Tat sinusförmig verlaufen und der Magnetkern der Wandler aus Material mit im wesentlichen rechteckiger Schleife besteht, so ist der Scheitel der an den Ausgängen erzeugten Spannung, wie das in Fig. 3 gezeigt und allgemein mit 16 bezeichnet ist, proportional der Quadratwurzel der Kurve mit dem Scheitelwert, oder, anders ausgedrückt, dieser Scheitelwert der Spannung steht in Beziehung zu dem höchsten Wert des Augenblickstroms während einer Halbperiode, wenn die Kurve sinusförmigen Verlauf hat. Das ist der Fall, weil die Vs-Charakteristik oder der schraffierte Bereich unter dem Impuls der Fig. 2 für einen gesättigten Transformator stets gleich sein müssen. Kennt man diesen Wert und wird der Potentiometerschleifer des veränderlichen Widerstands RC entsprechend eingestellt und werden die Bestandteile der Auslöseeinheit TU1 sorgfältig ausgewählt, so kann der Stromkreisunterbrecher CB dazu gebracht werden, entweder sofort oder aber nach einer vorgegebenen Zeitverzögerung auszulösen, indem ein einziger Wandler pro Pol verwendet wird, der sowohl Information als auch Energie liefert, wobei dies über einen weiten Strombereich möglich ist,

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ohne daß es erforderlich wäre, die tatsächlichen Ströme IA, IB bzw. IC zu Eichzwecken zu verwenden.

Fig. 9A zeigt einen Einsteckwiderstand RB¹, der einen festen oder vorgegebenen Wert haben und anstelle des Widerstands RB eingesetzt werden kann, indem er zwischen den Klemmen AA und M der Fig. 9 eingesteckt wird.

Wird entsprechend Fig. 9B ein einsteckbarer Festwiderstand RB" zwischen die Anschlüsse AA gebracht, so arbeitet die Schaltung in der gleichen Weise als wenn der Schleifer des Widerstands RB der Fig. 9 ganz bis zum oberen Ende verschoben würde. Wenn der Widerstand RB" entfernt wird, strömt der gesamte von den Vollweg-Brückengleichrichtern BYA, BYB und BYC der Fig. 7 her verfügbare Strom als Basisstrom ib in die Basis des Transistors QB, der dann das Darlington-Paar rasch sättigt und die Auslöseeinheit TU aktiviert. Dadurch wird für eine störungssicher arbeitende Schaltung gesorgt.

Die Steuereinheit CU1 dieser Ausführung der Erfindung weist eine Halbleiter-Auslöseschaltung auf. Die Halbleiter-Auslöseschaltung weist u. a. einen zeitverzögerten Auslösekreis TD sowie einen augenblicklich arbeitenden Auslösekreis IT, ferner einen überaugenblicklich arbeitenden Auslösekreis SIT auf. Der obere und der untere Ausgang der vorerwähnten Vollweg-Brückengleichrichter sind mit 34 bzw. 36 bezeichnet, wobei der Ausgang 36 allgemein die gemeinsame Systemleitung bildet, während der Ausgang 34 allgemein die Signalleitung des Systems darstellt. Zwischen die beiden Ausgänge 34 und 36 sind in Reihenschaltung drei Widerstände R1, R2 und R3 geschaltet. Der Widerstand R2 hat einen beweglichen Schleifer oder Arm 38, der mit den Anoden von Dioden D1 und D8 in Verbindung steht, wobei die Kathode der Diode D8 mit den Kollektoren von zwei Transistoren Q3 und Q4 verbunden ist, die als Darlington-Paar zusammengeschlossen sind. Die Kathode der Diode D1 liegt an einem Anschluß 40. Zwischen dem Anschluß 40

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und dem Ausgang 36 ist ein Kondensator C1 angeordnet.

Der augenblickliche Auslösekreis IT der Halbleiter-Steuereinheit CU1 enthält eine Reihenschaltung mit Widerständen R4, R5, R6, die dem Kondensator C1 parallelgeschaltet sind. Der Widerstand R5 ist ein Potentiometer mit einem beweglichen Schleifer C. Der bewegliche Schleifer C ist mit der Basis des Transistors Q3 der vorerwähnten Darlington-Schaltung verbunden. Der Emitter des Transistors Q3 ist mit der Basis des Transistors Q4 verbunden, während die Basis des Transistors Q4 an der Referenz-Seite einer Zenerdiode D5 liegt. Die andere Seite bzw. Anode der Zenerdiode D5 (bzw. eines ähnlichen spannungsregelnden Bauelements) ist mit der Gate-Elektrode eines Thyristors Q6 und dem Ausgang des zeitverzögerten Auslösekreises TD der Halbleiter-Steuereinheit CU1 verbunden.

Der zeitverzögerte Auslösekreis TD der Halbleiter-Steuereinheit CU1 enthält einen Widerstand R7, dessen eines Ende an dem Anschluß 40 und dessen anderes Ende an dem Emitter eines Transistors Q2 liegt. Der Kollektor des Transistors Q2 ist mit einem Ende eines Widerstands R8, einem Ende eines Zeitkondensators C2 sowie der Anode 42 eines Unijunction-Transistors Q5 verbunden. Die Kathode 44 des Unijunction-Transistors Q5 liegt an der zuvor erwähnten Gate-Elektrode des Thyristors Q6 und bildet somit den Ausgang des zeitverzögernden Auslösekreises TD. Der zeitverzögernde Auslösekreis TD enthält ferner eine Diode D2, deren Kathode an dem vorerwähnten Anschluß 40 liegt. Die Anode der Diode D2 ist mit der Basis eines pnp-Transistors Q1 verbunden, dessen Kollektor sowohl zu der Basis des vorerwähnten pnp-Transistors 02 als auch zu einem Verbindungspunkt a einer Reihenschaltung eines Spannungsteilernetzwerks mit Widerständen R9, R10 und R11 geführt ist, wobei der Verbindungspunkt der Verbindung zwischen den Widerständen R9 und R10 entspricht. Ein Verbindungspunkt b zwischen den Widerständen R10 und R11 liegt an der Gate-Elektrode

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des Unijunction-Transistors Q5. Das untere Ende des Spannungsteilernetzwerks mit den Widerständen R9, R1O und R11 liegt an dem Ausgang 36. Das andere Ende desspafinungstellernetzwerks ist mit dan Emitter des Transistors Q1 verbunden, wobei dieser Anschluß mit 46 bezeichnet ist. Zwischen dem Anschluß 46 und dem Ausgang 36 liegt ein Kondensator C3. Dieser Kondensator C3 ist somit dem Netzwerk mit dem drei in Reihe geschalteten Widerständen R9, R1O und R11 parallelgeschaltet. An dem Anschluß 46 liegt ferner die Kathode einer Diode D3, deren Anode am oberen Ende bzw. dem regulierenden Anschluß einer Zenerdiode D4 liegt. Die Anode der Zenerdiode D4 liegt an der Kathode oder dem regulierenden Ende einer weiteren Zenerdiode D7/ deren Anode an dem Ausgang 36 liegt.

Mit der Anode der Diode D3 und dem regdnden Ausgang der Zenerdiode D4 ist das eine Ende eines Widerstands R13 verbunden, dessen anderes Ende an der Auslösespule TC1 eines Stromkreisunterbrechers CB und am Ausgang 34 liegt. Das andere Ende der Auslösespule TC1 ist außerdem mit dem einen' Ende eines Widerstands R14, der Anode einer Diode D6 sowie der Anode des vorerwähnten Thyristors Q6 verbunden. Die Gate-Elektrode des Thyristors Q6 liegt außer an der Kathode des Unijunction-Transistors Q5 sowie der Anode der Zenerdiode D5 an dem einen Ende eines Widerstands R15,dessen anderes Ende mit dem Ausgang 36 in Verbindung steht. Die Kathode des Thyristors Q6 ist außerdem mit dem Ausgang 36 verbunden. Die Kathode der Diode D6 und das andere Ende des Widerstands R14 liegen am einen Ende eines Kondensators C4, dessen anderes Ende mit dem Ausgang 36 verbunden ist.

Der tiber-augenblickliche Auslösekreis SIT des Halbleiter-Auslösekreises TU1 enthält die Zenerdiode D8. Der regelnde Ausgang der Zenerdiode D8 ist mit dem Ausgang 34 verbunden, und die Anode der Zenerdiode D8 liegt an der Gate-Elektrode des Thyristors Q6.

Der zeitverzögerte Auslösekreis TD der Halbleiter-Steuereinheit CU1 wird betätigt, um den Stromkreisunterbrecher CB in einem Bereich der Ströme in einem der Phasenleiter 0A, 0B oder 0C auszu-

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lösen, der etwa 125 % bis 100 % des Nennstroms umfaßt. Der augenblickliche Auslösekreis IT kann veranlassen, daß der Stromkreisunterbrecher CB geöffnet wird, wenn es sich um tlberlastströme in den Phasenleitern 0A, 0B und 0C handelt, die im Bereich von 500 % bis 1OOO % liegen, und der tiber-augenblickliche Auslösekreis SIT sorgt für eine Auslösung des Stromkreisunterbrechers CB für den Bereich von überlastströmen von 1000 % oder mehr. Der zeitverzögerte Auslösekreis TD kann das Auslösen des Stromkreisunterbrechers CB um typischerweise bis zu 5 oder 10 Minuten oder auch mehr über den Zeitpunkt hinaus verzögern, zu dem ein überlaststrom erfaßt wird. Der augenblickliche Auslösekreis IT bewirkt die Auslösung des Stromkreisunterbrechers CB innerhalb weniger Perioden. Der über-augenblickliche Auslösekreis SIT bewirkt eine Auslösung des Stromkreisunterbrechers CB innerhalb einer Periode des Stroms IA, IB oder IC,.der in den Phasenleitern 0A, 0B bzw. 0C fließt.

Wirkungsweise der Halbleiter-Steuereinheit CUI

Wie zuvor beschrieben, wird den Ausgängen 34 und 36 eine Spannung eingeprägt, die der Quadratwurzel des höchsten Stroms in einem der Phasenleiter 0A, 0B oder 0C proportional ist. Diese Spannung wirkt auf das Spannungsteilernetzwerk mit den in Reihe geschalteten Widerständen R1, R2 und R3 ein. Es wird daher zwischen dem Schleifer oder Arm 38 und dem Ausgang 36 eine Spannung erzeugt, die der Quadratwurzel des höchsten Stroms in den Phasenleitern proportional ist, wie das zuvor erläutert wurde. Die Spannung am Arm 38 beaufschlagt über die in Durchlaßrichtung vorgespannte Diode D1 den Anschluß 40, von wo aus sie auf den Kondensator C1 einwirkt. Der Kondensator C1 kann somit mittels den Arm 38 und die Diode D1 durchfließenden Stroms auf eine Spannung aufgeladen werden, die der Quadratwurzel des höchsten Phasenleiter-Stroms proportional ist.

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Wirkungsweise des zeitverzögerten Auslösekreises TD

Solange wie der Strom in den Phasenleitern IA, IB oder IC fließt, wird an den Zenerdioden D4 und D7 eine Referenzspannung aufrechterhalten. Diese Referenzspannung wird geliefert, indem Strom von dem Ausgang 34 über den Widerstand R13 zu den beiden Zenerdioden D4 und D7 geführt wird. Infolgedessen wird eine verhältnismäßig feste oder vorgegebene Spannung an dem Stromkreis wirksam, der die Diode D3 und den Kondensator C3 enthält, d. h. zwischen dem Anschluß 46 und dem Ausgang 36. Beträgt der Strom in einem der Phasenleiter 0A, 0B oder 0C weniger als 1OO % des vorgesehenen Wertes, so ist die am Kondensator C1 oder zwischen dem Anschluß 40 und den Ausgang 46 wirksame Spannung, die als Informationssignal oder Informationsspannung bezeichnet werden kann, kleiner als die den Kondensator C3 beaufschlagende Spannung. Infolgedessen wird die Diode D2 in Durchlaßrichtung vorgespannt, und ebenso wird die Emitter-/Basisstrecke des Transistors Q1 in Durchlaßrichtung vorgespannt, so daß der Transistor Q1 gesättigt bzw. leitend wird und somit den Widerstand R9 im wesentlichen kurzschließt. Dadurch wird die Spannung zwischen dem Emitter und der Basis des Transistors Q2 groß genug, um diese Strecke in Sperrrichtung vorzuspannen und den Transistor Q2 im wesentlichen nichtleitend werden zu lassen bzw. zu sperren. Wenn jedoch der Phasenstrom 100 % des vorgesehenen Stromwerts geringfügig übersteigt bzw. einer der Ströme in den Phasenleitern 0A, 0B oder 0C geringfügig größer als der vorgesehene Wert ist, so wird der Transistor Q1 veranlaßt zu sperren, weil die Spannung am Anschluß 40 höher als die Spannung am Anschluß 46 wird, so daß die Emitter-/Basisstrecke des Transistors QI in Sperr!chtung vorgespannt wird. Wenn dieser Fall eintritt, wird der Widerstand R9 nicht mehr kurzgeschlossen, und die Spannung an der Basis des Transistors Q2 nimmt auf die Spannung am Verbindungspunkt a ab. Diese ist kleiner als die Spannung des Anschlusses 40, so daß der Transistor Q2 leitet. Das Auftreten des Potentials oder der Spannung am Kondensator C2 bez. zwischen dem Anschluß 40 und dem Ausgang 36 läßt den Strom durch den Widerstand R7 und den leitenden Transistor Q2 in den

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Kondensator C2 fließen. Es sei darauf hingewiesen, daß der Unijunction-Transistor Q5 zu diesem Zeitpunkt im wesentlichen nichtleitend ist und daß der Widerstand R8 eine erheblich größere Impedanz als der Kondensator C2 hat. Infolge des an der Basis des Transistors Q2 auftretenden basisgetriebenen Stroms ist der den Widerstand R7 und den Ladekondensator C2 durchfließende Strom im wesentlichen konstant, wenn man davon ausgeht, daß der Überlaststrom während der Ladung des Kondensators im wesentlichen auf dem gleichen Niveau bleibt.

Es ist allgemein bekannt, daß das Fließen eines konstanten Stroms in einen Kondensator zu einer linearen Zunahme der Spannung am Kondensator führt, wobei diese Zunahme zeitproportional zu der Amplitude des den Kondensator ladenden Stroms ist. Da die Amplitude des den Kondensator ladenden Stroms proportional der Spannung am Kondensator C1 ist und da die Spannung am Kondensator C1 proportional der Quadratwurzel des höchsten Werts des Stroms in einem der Phasenleiter 0A, 0B oder 0C ist, ist die Spannung am Kondensator C2 proportional der Quadratwurzel des in einem der vorerwähnten Phasenleiter fließenden Stroms. Wenn also der Scheitelwert eines der in den Phasenleitern 0A, 0B oder 0C fließenden Ströme sich von einem Niveau auf ein anderes Niveau ändert, so nimmt der Spannungsabfall am Kondensator C2 in Abhängigkeit von der Zeit linear proportional zu der Quadratwurzel des höchsten Stromes zu, der in den Phasenleitern fließt, die durch den Stromkreisunterbrecher geschützt werden sollen. Wenn der Spannungsabfall am Kondensator C2 den Triggerwert des Unijunction-Transistors Q5 (UJT) annimmt bzw. die Spannung an der Anode 42 des UJT-Q5 die Spannung an der Gate-Elektrode, die mit dem Verbindungspunkt b zwischen den Widerständen R1O und R11 in Verbindung steht, tibersteigt, so fließt ein Stromimpuls von der Kathode des UJT-Q5 in die Gate-Elektrode des Thyristors Q6, so daß dieser Thyristor Q6 leitend wird und Strom durch die Auslösespule TCI von entweder dem Ausgang 34 oder von einem Speieherkondensator C4 fließen läßt. Das veranlaßt den Stromkreisunterbrecher CB auszulösen, so daß die

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trennbaren Hauptkontakte A, B und C öffnen und verhindern, daß weiterer Strom in den Phasenleitern 0A, 0B bzw. 0C fließt. Die Zeitverzögerung vor der Auslösung des Stromkreisunterbrechers CD ist proportional der Quadratwurzel der Amplitude des höchsten überlaststroms, der in den Phasenleitern 0A, 0B bzw. 0C fließt und zwischen den Grenzen von etwa 120 % und 1000 % des überlaststroms liegen kann.

Wirkungsweise des augenblicklichen Auslösekreises

Da die Spannung zwischen dem Anschluß 40 und dem Ausgang 36 proportional zu der Quadratwurzel des in den vorerwähnten Leitern fließenden Stroms ist, ist auch der Spannungsabfall am Schleifer C des Potentiometers R5 in dem Spannungsteilerkreis mit den Widerständen R4, R5 und R6 dazu proportional. Wenn die Spannung zwischen dem Schleifer C und dem Ausgangs 36 um mindestens zwei Diodenspannungsabfälle größer als die Durchbruchspannung der Zenerdiode D5 ist, so werden die Transistoren Q3 und Q4 der Darlington-Schaltung leitend, so daß sie Strom vom Arm 38 führen und einen Triggerimpuls an den Thyristor Q6 abgeben. Wenn dies der Fall ist, wird die Auslösespule TC1 erregt und der Stromkreisunterbrecher CB ausgelöst. Man erkennt, daß in diesem Fall kein Zeitverzögerungs-Zyklus stattfindet, nachdem einmal der kritische Stromwert in der zu schützenden Leitung erreicht worden ist. In diesem Fall tritt die Auslösung des Stromkreisunterbrechers CB nahezu augenblicklich ein, zumindest jedoch innerhalb von drei oder vier Perioden nach der Erfassung eines überlaststroms. Dieses im wesentlichen augenblickliche Auslösen kann erfolgen, wenn die überlastströme allgemein größer als 500 %, aber niedriger als 1000% des Überlaststromes sind.

Wirkungsweise des über-augenblicklichen Auslösekreises SIT

Für den Fall, daß der Überlaststrom einen Wert von mehr als 1000 % des vorgesehenen Stromwerts (Nennstrom) erreicht, bricht die Zenerdiode D8 durch, äo daß Strom über die Zenerdiode D8 und den Widerstand R15 fließt und damit ein Signal oder einen Impuls an die

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Gate-Elektrode des Thyristors Q6 liefert, so daß dieser stromführend wird und für eine Aktivierung der Auslösespule TC1 und damit dafür sorgt, daß die Hauptkontakte A, B und C des Stromkreisunterbrechers CB geöffnet werden.

Unter bestimmten Umständen ist es möglich, daß das Triggersignal dem Thyristor Q6 um den Bruchteil einer Millisekunde zugeführt wird, ehe einer der Wandler TAS, TBS oder TCS in die Sättigung geht. Dies könnte dazu führen, daß von den Wandlern ein Strom abgegeben wird, der nicht ausreicht, um entweder die Auslösespule TC1 zu betätigen oder aber den Thyristor Q6 im eingeschalteten Zustand zu halten. Aus diesem Grunde ist der Kondensator C4 vorgesehen. Sobald der Thyristor Q6 einschaltet, entlädt sich der Kondensator C4 über den Widerstand R14 und den Thyristor Q6. Das stellt sicher, daß der Thyristor Q6 während der ersten Halbperiode nach dem Beginn der Aktivierung der Auslösespule TC1 im stromführenden Zustand bleibt, so daß die Auslösepule TC1 nach dem Beginn der nächsten Halbperiode mit Sicherheit vollständig erregt wird. Der Kondensator C4 sorgt auch für einen dv/dt-Schutz des Thyristors Q6 bzw. einen Schutz dieses Thyristors gegen sporadische Störspannungen. Der Kondensator C4 wird zunächst über die Auslösespule TC1 geladen, bis die an ihm abfallende Spannung im wesentlichen gleich der Spannung zwischen den Ausgängen 34 und 36 ist. Die Ladung erfolgt über die Diode D6, so daß sie sich rasch vollziehen kann, aber die Entladung des Kondensators C4 geschieht über den Widerstand R14, der die in Sperrichtung vorgespannte Diode D6 überbrückt.

Fig. 12 ist eine Aufzeichnung bzw, ein Diagramm im doppelt-logarithmischen Maßstab für die Prozentwerte des vorgesehenen oder eingestellten Stroms in bezug auf die Auslösezeit für den zeitverzögerten Auslösekreis TD der Fig. 11. Die eingetragene Ideal-

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kurve ist mit It= Konstante bezeichnet. Ebenfalls ist die Kurve •/"ΐ⁷t = Konstante gezeigt. Die letztgenannte Kurve repräsentiert die Zeitkennwerte des zeitverzögerten Auslösekreises TD1. Wie er-

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sichtlich, schneidet diese Kurve die Idealkurve an einem Punkt 45. Wegen der Schwellwert-Kennwerte des Transistors Q1 und der Relativeins te llung des Potentiometer-Arms 38 kann unterhalb eines beliebigen oder vorgegebenen Wertes des Oberlaststroms, der im vorliegenden Fall 125 % des vorgesehenen Stroms beträgt, jedoch jedem geeigneten gewünschten Wert entsprechen kann, keine Auslösung erfolgen. Dies ist mit der vertikalen Linie 50 veranschaulicht. Somit ist die ideale Arbeitsweise des zeitverzögerten Auslösekreises TD durch die Kurve-^f¹1 = Konstante und die vertikale Linie 50 veranschaulicht, die diese im Punkt 55 schneidet. Somit läßt sich sagen, daß zumindest an den beiden Punkten 45 und 55 die Auslöse-Kennwerte oder Werte des zeitverzögernden Auelösekreises und der idealen Schaltung gleich sind. Praktisch kommen sich jedoch die Kennwerte des zeitverzögernden Auslösekreises und der Idealschaltung bzw. der Kurve i^t ⁼ Konstante im gekrümmten Bereich der mit 70 bezeichneten Kurve näher. Dieser gekrümmte Bereich tritt auf, weil die idealen Kennwerte der -/P t = Konstante-Kurve und der Kurve 50 praktisch nicht erfüllt werden können. Das ist darauf zurückzuführen, daß die Einschaltzeiten des Transistors Q2 nicht ideal sind. Bei der Bestimmung der Einschalt-Kennwerte des Transistors Q2 wurde davon ausgegangen, daß die Spannung zwischen dem Anschluß 40 und dem Ausgang 36 die einzige Speisespannung für den Strom 12 ist, der den Kondensator C2 durchfließt, wie das in Pig. 12 gaeigt ist. Wenn jedoch der Wert der Spannung zwischen dem Anschluß 40 und dem Ausgang 36 sich dem Wert der Spannung zwischen dem Verbindungspunkt a und dem Ausgang 36 des Spannungsteilers mit den Widerständen R9, R10 und R11 nähert, so wird die zuvor beschriebene Annäherung in der Praxis weniger genau. Dies ist der Grund für die leicht geneigte Kurve im Bereich 70 der Fig. 11. Infolgedessen ist ersichtlich, daß durch Verwendung der Zeitverzögerungs-Kennwerte des Auslösekreises TD in Fig. 11 eine Annäherung für die -/"i¹1 =Konstante-Auslösekennwerte, wie sie für Stromkreisunterbrecher wünschenswert sind, vorgesehen werden kann. Wenn die Zeit-Kennwerte des zeitverzögerten Auslösekreises TD mehr den idealen Zeit-Kennwerten gleichen sollen, wie

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sie mit der I t =Konstante-Linie veranschaulicht sind, dann können

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ein Widerstand 78 und eine Zenerdiode D7A in Reihenschaltung parallel zu dem Widerstand R7 der Fig. 11 geschaltet werden. Dies erzeugt den Teil der in Fig. 12 gezeigten Kurve 78. Die Zuschaltung mehrer Widerstände und Zenerdioden parallel zum Widerstand R7 sorgt für eine noch bessere Annäherung an die ideale Zeitver-

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zögerungskurve It= Konstante.

Fig. 13 zeigt einen Teil des zeitverzögernden Auslösekreises TD mit dem Kondensator C2 und dem Widerstand R8. Der Widerstand R8 bildet einen Entladungs- oder Rücksetzweg für den Kondensator C2, falls die Einwirkung eines Überlaststroms auf das Stromkreisunterbrecher-überwachungssystem noch vor Beginn der Auslösung aufgehoben wird. Andernfalls wird der Widerstand R8 verwendet, um kleine Leckströme nebenzuschließen, die im Transistor Q2 fließen können, wenn dieser sich im normalen gesperrten bzw. geöffneten Zustand befindet. Dadurch wird der Aufbau einer Spannung am Kondensator C2 verhindert, die sonst zu einer sporadischen Auslösung der Stroirikreisunterbrecher CB führen könnte.-Allgemein ist hinsichtlich der sättigenden Wandler der verschiedenen Ausführungsbeispiele davon auszugehen, daß sie innerhalb eines Bereiches von weniger als 30° vom Stromnullpunkt für alle Ströme, die über 120% des vorgesehenen Stromwerts liegen, in die Sättigung gehen. Es sei auch darauf hingewiesen, daß die Scheitelspannungen einer Spannungskurve, wie sie mit Fig. 3 veranschaulicht ist, unabhängig von der Zahl der Windungen der Wandler-Sekundärwicklung sind. Die Windungen können daher so gewählt werden, daß sie genügend Strom liefern, um eine Auslösespule zu betätigen, selbst wenn ein Minimum von 120 % des vorgesehenen Stroms durch die zu schützenden Leiter fließt. Da außerdem die Spulenimpedanzen im Vergleich zu • den Werten der Kernwiderstände RAS, RBS und RCS niedrig sind, gehen die Stromwandler nicht in die Sättigung, wenn die Auslösespule so betätigt wird, daß sie Strom führt. Die Konstruktionsgesichtspunkte der sättigenden Wandler sind wichtig. Es ist davon auszugehen, daß die Wandler aus Eisen hergestellt werden, das im wesentlichen die magnetischen Eigenschaften einer Rechteckschleife hat oder diesen zumindest möglichst nahe kommt. In der Praxis

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wurde jedoch gefunden, daß gewöhnliche 350 ,u-Siliziumstahl-Schichtbleche für diesen Zweck in zufriedenstellender Weise arbeiten. Die geschichteten Eisenbleche sollen dabei wenige oder gar keine Luftspalte enthalten. Es versteht sich, daß trotz der Beschreibung eines einphasigen bzw. eines dreiphasigen elektrischen Systems Anzahl und Typ der zu schützenden elektrischen Leiter verhältnismäßig unwesentlich sind.

Ebenso versteht es sich, daß trotz der Tatsache, daß bestimmte Stromwerte für die Auslöse-Kennwerte zuvor erläutert wurden, jeder vorgesehene Strombereich auf den geändert werden kann, der als wünschenswert erachtet wird. Es versteht sich ferner, daß, wenngleich sinusförmige Spannungen und Ströme in den zu schützenden Leitern wünschenswert sind, geringfügige Abweichungen von einer solchen Sinusform zulässig sind, ohne daß es dadurch zu einer nennenswerten Beeinträchtigung des übervechungssystems des Stromkreisunterbrechers käme. Wenngleich auch die Auslöseeinheiten oder Auslöseelemente dahingehend beschrieben wurden, daß sie sowohl augenblicklich wirksame als auch mit Zeitverzögerung wirksame Auslösekennwerte haben, so kann dennoch in den beschriebenen Ausführungsbeispielen mit einer der beiden Kennwertkategorien allein gearbeitet werden. Ferner sind weitere Anordnungen außer den beschriebenen Typen von Wandteranordnungen bzw. Stromfühler-Anordnungen möglich, die die gleichen Wirkungen hervorrufen wie im Hinblick auf die speziellen Ausführungsbeispiele erläutert. Die Bauart der Stromwandler für die Lieferung von Information an die überwachungsschaltung muß nicht auf die speziell beschriebene beschränkt sein. Als Stromftihler können unterschiedliche Elemente kombiniert werden, d. h. beispielsweise für ein und dieselbe überwachungsschaltung ein Hallgenerator für die eine Phase und ein nichtsättigender Wandler für eine weitere Phase.

Der Aufbau und die Schaltungen nach der vorliegenden Erfindung haben viele Vorzüge. Ein Vorzug ist in der Tatsache zu sehen, daß bei einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung lediglich eine einzige Potentiometerverstellung notwendig ist, um das gesamte

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Stromkreisunterbrechersystem an Änderungen in den überlast-Zuständen in einem oder allen Phasenleitern anzupassen, so daß es entbehrlich wird, die gesamte Auslöseeinheit auswechseln zu müssen. Ein weiterer Vorteil liegt in der Tatsache begründet, daß ein Unterbrecher die gleichen Zeit-Strom- und Augenblicks-Auslöse-Kennwerte in % des vorgesehenen Stroms haben kann, unabhängig von dem Wert der Einstellung des vorgesehenen Stroms oder der Art des Fehlers. Ein weiterer Vorteil ist es, daß die sättigenden Wandler sich leicht so konstruieren lassen, daß sie klein genug sind, um ein gesamtes Auslösesystem innerhalb des Unterbrechergehäuses eines StromkreisUnterbrechers mit geformtem oder gepreßtem Gehäuse unterbringen zu können. Als weiterer Vorteil ist es anzusehen, daß die sättigenden Stromwandler so ausgelegt werden können, daß sie genügend Energie liefern, um das Auslösen eines Stromkreisunterbrechers selbst beim Auftreten einphasiger Fehlströme mit geringer Amplitude zu veranlassen. Ferner kann die Ausgangsspannung der sättigenden Stromwandler auf sichere Werte beschränkt werden, die zu keiner Gefährdung der Auslöseschaltung oder des . Personals führen, selbst beim Auftreten eines sehr hohen Fehlerstroms. Einen weiteren wichtigen Vorteil stellt es dar, daß der vorgesehene Strom eines Stromkreisunterbrechers sich über einen weiten Bereich einfach dadurch ändern läßt., daß die Einstellung eines Potentiometers RB entsprechend abgewandelt wird. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß bei einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung eine sehr genaue Unterscheidung zwischen 100 % des vorgesehenen Stroms, bei dem noch keine Auslösung stattfinden soll, und 125 % des vorgesehenen Stroms, bei dem mit Sicherheit eine Auslösung erfolgen soll, erzielbar ist. Ein weiterer Vorteil liegt Irvfler Tatsache, daß die Zeitverzögerungs-Auslösezeit in Abhängig-

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keit vom Strom einer klassischen It= Konstante-Kurve stark angenähert werden kann. Ein weiterer Vorteil liegt in der Tatsache, daß die erläuterten Auslöseschaltungen beim Auftreten hoher Fehlerströme innerhalb eines Bruchteils einer Millisekunde arbeiten, so daß minimale.Auslösezeiten gewährleistet sind. Als weiterer Vorteil ist es anzusehen, daß Änderungen in der Umgebungstemperatur oder weiterer Umweltfaktoren auf die Auslöseschaltung nur eine

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vernachlässigbare Wirkung haben. Damit ist die Auslöse-Charakteristik genauer und besser reproduzierbar als solche, die mit thermischen magnetischen Kennwerten arbeiten. Ein weiterer Vorzug liegt in der Tatsache, daß die Auslöseschaltung verhältnismäßig einfach ist. Weitere Vorzüge lassen sich bei den Ausführungsbeispielen feststellen, bei denen die stromerfassenden Bauteile von den Wandlern gesondert sind, die die Schaltung mit Energie versorgen. Das ermöglicht eine erheblich kleinere Bauweise des gesamten Systems, was üblicherweise auch zu niedrigeren Kosten führt. Ein weiterer Vorteil liegt in der Tatsache, daß eine vernachlässigbare Belastung der Stromfühler erfolgt. Als weiterer Vorteil ist es anzusehen, daß zwischen dem Phasenleiterstrora und dem Strom in dem Auslöseelement über einen weiten Bereich der Phasenleiterströme eine im wesentlichen lineare Beziehung besteht« Ein weiterer Vorteil ist in der Tatsache begründet, daß der Strom in dem Auslöseelement für einige Ausführungsbeispiele der Erfindung im wesentlichen ein reiner GleichstBom ist. Als zusätzlicher Vorteil ergibt sich, daß die Eichung des Auslöseelements einfach und schnell durchgeführt werden kann, weil keine hohen Ströme für die Eichung erforderlich sind. Ein weiterer Vorteil ist es, daß der Eichwiderstand RB ersetzt oder leicht ausgewechselt werden kann. Schließlich stellt es einen Vorteil dar, daß die Zeiteinheit die Stromwandler und weiteren Fühler nicht belastet.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche ;

Elektrische Schutzanordnung für ein elektrisches Energiesystem mit mindestens einem Leiter, gekennzeichnet durch eine Sättigungs-Stromwandlereinrichtung (TAS, TBS, TCS) zur Überwachung zeitlich sich ändernder elektrischer Ströme in dem Leiter, um so an ihren Ausgangsklemmen Energie in Verbindung mit einem Informationssignai abzugeben, wobei die Stromwandlereinrichtung bei verhältnismäßig niedrigen Absolutwerten des sich zeitlich ändernden Stroms ungesättigt ist; eine mit der Stromwandlereinrichtung energiemäßig gekoppelte elektrische überwachungsschaltung (RC, DA, CC, TU1) mit einer Einrichtung (CC, TU1) zur Antizipierung des Maximalwerts des zeitlich sich ändernden Stroms während einer Halbperiode davon bei Speisung durch den ungesättigten Teil der Energie-Zlnformationssignal-Zufuhr; sowie durch eine mit einem Teil des elektrischen Energiesystems verbundene elektrische Schutzeinrichtung (QC), die auf die Anwesenheit des ungesättigten Teils der Energie-/ Informationssignal-Zufuhr anspricht, um so die Größe des elektrischen Stroms in dem elektrischen Leiter (0A) zu ändern, wenn der elektrische Strom eien vorgegebenen Wert erreicht.
2. Elektrische Schutzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitlich sich ändernde Strom Wechselstrom und die elektrische Schutzeinrichtung (QC, CB) einen Stromkreisunterbrecher (CB) mit einer mit der elektrischen überwachungsschaltung elektrisch gekoppelten Auslöseeinrichtung (QC) aufweist, daß der Stromkreisunterbrecher mit dem elektrischen Leiter elektrisch verbundene trennbare Hauptkontakte (A, B, C) hat und daß das Informations-Ausgangssignal die Auslöseeinrichtung (QC) betätigt, um so den Stromkreisunterbrecher (CB) derart zu betätigen, daß die trennbaren Hauptkontakte unter Unterbrechung des elektrischen Stroms öffnen.

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3. Elektrische Schutzanordnung für ein elektrisches Energiesystem mit mindestens einem elektrischen Leiter, gekennzeichnet durch eine Sättigungs-Stromwandlereinrichtung (TAS, TBS, TCS; BAS, BBS, BCS) zur überwachung zeitlich sich ändernder elektrischer Ströme in dem Leiter (0A) und damit zur Abgabe von Energie an ihren Ausgangsklemmen; eine Stromerfassungeinrichtung (RAS, RBS, RCS) zur überwachung zeitlich sich

. ändernder elektrischer Ströme in dem Leiter und damit zur Abgabe eines Informations-Ausgangssignals an ihren Ausgangsklemmen, das in einer bestimmten Beziehung zu der Größe des elektrischen Stroms steht; eine mit ersten Eingangsklemmen über die Ausgangsklemmen der Sättigungs-Stromwandlereinrichtung energiemäßig an diese angekoppelte sowie mit zweiten Eingangsklemmen über die Ausgangsklemmen der Stromerfassungseinrichtung informationsmäßig an diese angekoppelte elektrische überwachungsschaltung (RC, DA, CC, TO1); sowie durch eine mit einem Teil der elektrischen überwachungsschaltung verbundene elektrische Schutzeinrichtung (QC, CB), die auf die Anwesenheit des Informations-Ausgangssignals anspricht, um so die Größe des elektrischen Stroms in dem elektrischen Leiter (0A) zu ändern, wenn der elektrische Strom einen vorgegebenen Wert erreicht.
4. Elektrische Schutzanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromerfassungeinrichtung einen Luftkernwandler aufweist.
5. Elektrische Schutzanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromerfassungseinrichtung einen Hall-Generator (HGA, HGB, HGC) aufweist.
6. Elektrische Schutzanordnung nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Schutzeinrichtung einen elektrischen Stromkreisunterbrecher (CB) mit einer mit der elektrischen überwachungsschaltung gekoppelten Auslöse-

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einrichtung aufweist, daß der Stromkreisunterbrecher mit dem elektrischen Leiter verbundene trennbare Hauptkontakte hat und daß das Informations-Ausgangssignal die Auslöseeinrichtung so betätigt, daß der Stromkreisunterbrecher die trennbaren Hauptkontakte (A, B, C) öffnet und damit die Größe des elektrischen Stroms im wesentlichen auf Null ändert.
7. Elektrische Schutzanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslöseeinrichtung eine Einrichtung zur im wesentlichen augenblicklichen öffnung der trennbaren Hauptkontakte aufweist, wenn der vorgegebene Wert des elektrischen Stroms in einem diesen Strom führenden elektrischen Leiter erreicht wird.
8. Elektrische Schutzanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslöseeinrichtung eine Einrichtung aufweist, um das öffnen der trennbaren Hauptkontakte allgemein um eine vorgegebene Zeit zu verzögern, nachdem der vorgegebene Wert des elektrischen Stroms in dem elektrischen Leiter erreicht worden ist.
9. Elektrische Schutzanordnung nach einem der Ansprüche 3-8, dadurch gekennzeichnet, daß der sich zeitlich ändernde elektrische Strom einen Wechselstrom aufweist.
10. Elektrische Schutzanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sättigungs-Stromwandlereinrichtung (BAS, BBS, BCS, TAS, TBS TCS) einen sättigenden Stromwandler aufweist, dessen Ausgangsklemmen elektrisch mit den Eingangsklemmen eines

sind Vollweg-Brückengleichrichters (EfAS, BBS, BCS)verbunden, dessen beide Ausgangsklemmen parallel zu einem Filterkondensator (CC) geschaltet sind, den der Vollweg-Brückengleichrichter mit einem unidirektionalen elektrischen Strom speist, und daß der Filterkondensator (CC) elektrisch mit den Ausgangsklemmen der Sätti·" gungs-Stromwandlereinrichtung so verbunden ist, daß einen .

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. pulsierenden Gleichstrom enthaltende elektrische Energie an die elektrische überwachungsschaltung geliefert wird.
11. Elektrische Schutzanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Wechselstroms in dem elektrischen Leiter für einen bestimmten Teil jeder Halbwelle des Wechselstroms periodisch größer als der Wert des Stroms ist, der notwendig ist, um den sättigenden Stromwandler zu sättigen, so daß ein Ausgangssignal an die Eingangsklemmen des Vollweg-Brückengleichrichters nur für einen Teil jeder Halbwelle des Wechselstroms abgegeben wird, und daß der Filterkondensator (CC) das Brückengleichrichter-Ausgangssignal so filtert, daß von den Ausgangsklemmen der Sättigungs-Stromwandlereinrichtung pulsierender Gleichstrom abgegeben wird.
12. Elektrische Schutzanordnung nach einem der Ansprüche 6 - 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslöseeinrichtung eine Einrichtung aufweist, um das öffnen der trennbaren Hauptkontakte allgemein um eine vorgegebene Zeit zu verzögern, nachdem der vorgegebene Wert des elektrischen Stroms in dem elektrischen Leiter erreicht worden ist.
13. Elektrische Schutzanordnung nach einem der Ansprüche 6-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslöseeinrichtung zusätzlich eine Einrichtung aufweist, um eine im wesentlichen augenblickliche Öffnung der trennbaren Hauptkontakte zu veranlassen, wenn ein zweiter vorgegebener Wert des elektrischen Stroms in dem elektrischen Leiter erreicht ist.
14. Elektrische Schutzanordnung nach einem der Ansprüche 3 - 13, gekennzeichnet durch ein Potentiometer (RC) mit festen Eingängen und beweglichem Ausgang, wobei die festen Eingänge des Potentiometers mit den Ausgangsklemmen der Stromerfassungseinrichtung verbunden sind, so daß das Ausgangs-Informationssignal dem Potentiometer (RC) ein Spannungssignal zuführen kann, das der Amplitude des elektrischen Stroms in dem elek-

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trischen Leiter proportional ist, sowie dadurch, daß die zweiten Eingangsklemmen der elektrischen überwachungsschaltung mit dem beweglichen Ausgang des Potentiometers bzw. einem festen Eingang davon verbunden sind, so daß das Niveau des der elektrischen überwachungsschaltung zugeführten Informationssignals zur Eichung eingestellt und damit der vorgegebene Wert des elektrischen Stroms in dem elektrischen Leiter gewählt werden kann, bei dem die Schutzeinrichtung anspricht, um die Amplitude des Stroms zu ändern.
15. Elektrische Schutzanordnung nach einem der Ansprüche 3- 14, dadurch gekennzeichnet, daß der sich zeitlich ändernde elektrische Strom einen Wechselstrom aufweist, daß die Stromerfassungseinrichtung einen zweiten sättigenden Stromwandler aufweist, der ein Informations-Ausgangssignal abgibt, wenn er nicht gesättigt ist, wobei der zweite Stromwandler für niedrige Absolutwerte des Augenblicks-Stroms während eines Teils jeder Halbwelle des Wechselstroms nicht gesättigt ist, und daß die elektrische überwachungsschaltung eine Einrichtung zur Antizipierung des Maximalwerts des elektrischen Stroms jeder Halbwelle bei Speisung nur durch das nichtgesättigte Informations-Ausgangssignal während jeder Halbwelle aufweist.
16. Elektrische Schutzanordnung für ein elektrisches Energiesystem mit mindestens einem elektrischen Leiter, gekennzeichnet durch eine Sättigungs-Stromwandlereinrichtung (TAS, TBS, TCS; BAS, BBS, BCS) zur Überwachung eines sich zeitlich ändernden Stroms in dem Leiter und damit zur Abgabe von Energie an ihren Ausgangsklemmen; eine Stromerfassungeinrichtung zur Überwachung eines sich zeitlich ändernden Stroms in dem Leiter und damit zur Abgabe eines Informations-Ausgangssignals an ihren Ausgangsklemmen, das in einer bestimmten Beziehung zu der Größe des elektrischen Stroms steht; sowie durch eine zur Betätigung einer elektrischen Schutzeinrichtung und damit zum Schutz des Leiters dienende, mit ersten Eingangsklemmen über die Ausgangs-

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klemmen der Sättigungs-Stromwandlereinrichtung energiemäßig an diese angekoppelte sowie mit zweiten Eingangsklemmen über die Ausgangsklemmen der Stromerfassungeinrichtung informationsmäßig an diese angekoppelte elektrische überwachungsschaltung (RC, DA, CC, TU1).

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