DE2502343C3 - Überlastungs-Schutzvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Überlast-Schutzvorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es ist bereits bekannt, zur Verbesserung des

Leistungsfaktors und damit auch zur Verbesserung der Wirkleistung, einen Kondensator einer elektrischen Starkstromschaltung, bspw. einer Starkstromüberlandleitung, einer Stromverteilerleitung oder einer Stromschiene in Reihe zu schalten. Wenn dann im elektrischen Netz ein Fehler, wie bspw. ein Kurzschluß, ein mehrphasiger Erdschluß oder dergleichen, auftritt, so würde ein hoher Strom durch den Kondensator fließen, der wiederum einen Anstieg der Klemmenspannung am Kondensator auf derart hohe Werte zur Folge hätte, daß der Kondensator durch diese beschädigt oder zerstört würde. Um einen derartigen Defekt zu vermeiden, wird bekannterweise eine Funkenstrecke als elektrischer Überspannungsableiter parallel zum Reihenkondensator geschaltet, um eine Entladung des Kondensators zu ermöglichen, wenn eine über der Nennspannung des Kondensators liegende Spannung an seinen Klemmen ansteht. Der Kondensator ist damit gegen eine zu hohe Spannungsbelastung geschützt Weil die Elektrodenflächen des Überspannungsabieiters durch die starke Erwärmung, bedingt durch den hohen Entladestrom sowie die Austrittsarbeit der Elektroden, beschädigt werden und sich abnutzen, ist darüber hinaus zum Kurzschließen der Kondensatorklemmen dem Überspannungsableiter ein Überbrückungsschalter par allel geschaltet worden, der beim Auftreten eines durch den Überspannungsableiter fließenden Entladestromes geschlossen wird. Nach einem ausreichend großen Zeitintervall oder nach Beheben des Fehlers in der Stromübertragungsleitung wird der Überbrückungs schalter wieder geöffnet.

Aus der DE-PS 6 04 912 ist eine Schutzschaltungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, bei der dem Kondensator ein Relaiskontakt parallel geschaltet ist, der den Kondensator beim Unterschreiten eines vorbestimmten Spannungsabfalles überbrückt Hierzu ist in Reihe mit der Funkenstrecke eine Solenoidspule vorgesehen, die im Falle ihrer Erregung einen Magnetkern in sich hineinzieht und dabei den Überbrückungskontakt schließt. Ein derart aufgebautes Schütz vermag nur relativ langsam zu schalten, so daß wesentliche Teile der im Kondensator anstehenden Energie bereits über die Funkenstrecke entladen sind, ehe der Überbrückungskontakt schließt.

Aus der DE-AS 11 04 041 ist weiterhin eine solche Vorrichtung bekannt, bei der die Funkenstrecke und der Überbrückungsschalter eine kompakte Einheit bilden. Ein Stromwandler betätigt beim Auftreten eines Entladungsstromes ein einer Druckmitielquelle nachgeordnetes Ventil und beaufschlagt damit einen den Überbrückungsschalter betätigenden Druckmittelzylinder. Das Ansprechen des Masse behafteten Magnetventils und der Druckaufbau im Druckmittelzylinder erfordern jedoch eine gewisse Ansprechzeit, so daß vor dem Wiiiöamwerden des Überbrückungsschalter die Elektroden des Überspannungsabieiters bereits gefährdet sein können.

Der Erfindung \iegt die Aufgabe zugrunde, eine Überlast-Schutzvorrichtung der angegebenen Gattung zu schaffen, die durch ihre Ausgestaltung ein beschleunigtes Kurzschließen der Funkenstrecke erlaubt Damit ergibt sich im Falle ihres Ansprechens ein geringerer Verschleiß derselben und damit eine weitgehende Wartungsfreiheit der Funkenstrecke.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst Sie sichern ein schnelles Ansprechen des Überbrückungsschalter und damit die gewünschte Schonung der Elektroden der Funkenstrecke.

Die Patentansprüche 2 bis 7 enthalten weitere Ausgestaltungen der Erfindung.

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Überlast-Schutzvorrichtung näher erläutert Es zeigt hierbei

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Überlast-Schutzvorrichtung für einen Phasenschieberkondensator nach der Erfindung,

Fig.2 einen Schnitt durch die Überlast-Schutzvorrichtung der F i g. 1,

Fig.3 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der Überlast-Schutzvorrichtung nach Fig. 1 und 2,

Fig.4 eine vereinfachte Darstellung einer weiteren Ausführung der Überlast-Schutzvorrichtung und

Fig.5 einen Schnitt durch die Überlast-Schutzvorrichtung der F i g. 4.

In F i g. 1 ist eine Starkstromleitung 1 dargestellt, in die ein zum Zwecke der Phasenschiebung vorgesehener Kondensator 2 eingeschaltet ist. Über eine Drossel 3 ist dem Kondensator 2 eine in einem Gehäuse 7 vorgesehene Überlast-Schutzvorrichtung parallelgeschaltet Zu dieser gehört weiterhin eine dem Kondensator 2 paralleigeschaltete Überwachungsvorrichtung 4, die bei Überschreitung eines vorgegebenen Wertes der Klemmenspannung des Kondensators 2 einen Hochspannungsimpuls erzeugt, welcher der Steuerelektrode 39 der Funkenstrecke 36 der Überlast-Schutzvorrichtung aufgeschaltet ist. Die Überlast-Schutzvorrichtung weist weiterhin einen unteren Schaltkontakt 15 sowie einen oberen Schaltkontakt 18 auf, die gemeinsam den Schalter BS bilden, mittels dessen die Funkenstrecke 36 überbrückt werden kann. Über die Verbindungsstange 45 und einen Schleifer ist der obere Schaltkontakt 18 mit der Drossel 3 verbunden, während der untere Schaltkontakt 15 über die Verbindung 44 und einen Schleifer mit dem unteren Pol des Kondensators 2 verbunden ist

Während des Betriebes wird der obere Schaltkontakt 18 mittels eines schwenkbaren Riegels 24 in seiner in der Figur dargestellten oberen Ausgangslage gehalten. Über ihm ist eine magnetische Rückstoßvorrichtung MR angeordnet, die aus einer auf dem oberen Ende des Schaltkontaktes 18 vorgesehenen Scheibe 28 und einer darüber angeordneten Primärspule 32 besteht Die Primärspule ist mit dem am Schaltkontakt 18 aufliegenden Schleifer verbunden, und ihr anderer Anschluß liegt an der Elektrode 36" der Funkenstrecke 36, deren gegenüberliegende Elektrode 36' mit einem Schaltkontakte und Funkenstrecke umgebenden elektrisch leitenden Zylinder 40 verbunden ist, der seinerseits mit dem am Schaltkontakt 15 aufliegenden Schleifer und über die Verbindung 44 mit dem Kondensator 2 verbunden ist Um die Zeichnung übersichtlicher zu halten ist vom elektrisch leitenden Zylinder 40 nur dessen linke Schnittfläche dargestellt

Unterhalb des Schaltkontaktes 15 ist eine Antriebsvorrichtung 8 dargestellt, die im Ausführungsbeispiel als Druckmittelzylinder ausgebildet ist dessen Kolbenstange die axiale Bewegung des Schaltkontaktes 15 bestimmt Die Figur zeigt daß die Antriebsvorrichtung 8, die Schaltkontakte 15 und 18, der magnetische Rückstoßantrieb MR sowie die Funkenstrecke 36 gleichachsig vertikal übereinander angeordnet sind.

Steigt während des Betriebes der Starkstromleitung 1 die am Kondensator 2 anstehende Klemmspannung, bspw. infolge eines durch Kurzschluß bedingten überstarken Stromflusses oder des überstark angestiegenen Belastungsstromes in der Starkstromleitung 1, unzulässig an, dann spricht die an den Klemmen des Kondensators liegende Überwachungsvorrichtung 4 unmittelbar auf die überhöhte Spannung an und gibt einen Hochspannungs-Auslöseimpuls auf die Steuerelektrode 39 der Funkenstrecke 36. Diese Überwachungsvorrichtung 4 kann in üblicher Schaltung ausgeführt sein und bspw. eine Trigger-Funkenstrekkenvorrichtung aufweisen, in denen evakuiertem, wetterfesten Gehäuse drei Elektroden untergebracht sind, von denen zwei durch eine Hilfsgleichspannung vorgespannt sind und nach Zündung durch die dritte ein auf die Hilfsgleichspannung aufgeladener Kondensator über einen !mpulsübertrager entladen wird, dessen Hochspannungs-Sekundärwicklung den Auslöseimpuls auf die Steuerelektrode 39 überträgt Die hierbei entstehende Entladung zwischen der Elektrode 36" und der Steuerelektrode 39 zündet zunächst eine Teilstrecke der Funkenstrecke 36 und leitet durch die hierbei auftretende Ionisierung auch die Entladung zwischen den Elektroden 36" und 36', so daß nunmehr die Entladung über die Funkenstrecke 36 den Kondensator 2 entlädt und dessen Klemmenspannung absenkt

Die Entladungsenergie des Kondensators 2 ist relativ hoch, und der Entladungsstrom fließt hierbei über die der Funkenstrecke 36 vorgeordnete Primärspule 32 des Rückstoßantriebes MR, die Funkenstrecke 36 und den leitenden Zylinder 40 sowie die Verbindung 44 ab. Die Leitungswege sind hier so gegenläufig geführt, daß eine geringe Induktivität erreicht wird, die wie F i g. 3 zeigt, einen starken, schnellen Stromanstieg erlaubt Dieser bewirkt auch eine starke Erregung der Primärspule 32, die entsprechend starke Ströme in der elektrisch leitenden Scheibe 28 bzw. in einer in dieser angeordneten, nicht dargestellten kurzgeschlossenen Sekundärspule bewirkt. Damit wird durch Erregung der Primärspule 32 und den durch diese induzierten starken Induktionsstrom der Scheibe 28 eine erhebliche elektromagnetische Rückstoßkraft zwischen der Primärspule 32 und der Scheibe 28 bewirkt die sich äußerst schnell aufbaut. Durch diese starke Kraft wird der Schaltkontakt 18 unter Lösen des schwenkbaren Riegels 24 nach unten gepreßt, bis er sich auf den

Schaltkontakt 15 auflegt und damit sowohl den Kondensator 2 als auch die Funkenstrecke 36 kurzschließt. Damit erlischt sehr kurz nach der Erregung der Funkenstrecke 36 der aufgebaute Lichtbogen, und ein merkbarer Verschleiß bzw. ein Verbrennen der Elektroden 36' und 36" wird unterbunden. Nach Behebung der Umstände, die zum Ansteigen der Klemmenspannung des Kondensators 2 führten, bspw. eines aufgetretenen Fehlers, wird der Schaltkontakt 15 durch die Antriebsvorrichtung 8 nach oben verschoben und nimmt hierbei den auf ihm aufliegenden Schaltkontakt 18 mit, bis dieser in seiner oberen Position durch Einrasten des schwenkbaren Riegels 24 festgehalten wird. Durch Rückfahren des Kolbens der Antriebsvorrichtung 8 wird daraufhin auch der Schaltkontakt i5 in seine dargestellte Lage zurückgeführt, so daß nunmehr der durch die Schaltkontakte 15 und 18 gebildete Schalter BS wieder geöffnet und damit die Überlast-Schutzvorrichtung wieder betriebsbereit ist. Zum Zeitpunkt des öffnens des Schalters BS durch Wiederabsenken des Schaltkontaktes 15 sollten die Kontakte nur eine übliche oder geringe Strombelastung aufweisen; gegebenenfalls kann im Zeitpunkt des öffnens des Kontaktes ein Gasstrom ausgelöst werden, der einen gegebenenfalls entstehenden Lichtbogen schnell unterbricht

Eine praktische Ausführung der Überlast-Schutzvorrichtung ist im Vertikalschnitt in F i g. 2 gezeigt. Das Gehäuse 7 ist hier als metallischer Behälter ausgeführt, der im Betriebe geerdet und mit einem Niederdruck-Isoliergas, bspw. mit SFe, gefüllt ist Nach unten ist der Behälter 7 durch eine Platte 5 und eine Kappe 6 geschlossen, und seitlich sind zum Einführen der Verbindung 44 und der Verbindungsstange 45 Isolierbuchsen 10 und 11 angeordnet Eine weitere Isolierbuchse 13 nimmt eine Stange 19' auf, die zur Steuerelektrode 39 führt, und nach oben ist das Gehäuse 7 durch eine Abdeckung 14 abgeschlossen.

Auf der Platte 5 des Behälters 7 ist ein Hochdruckgasbehälter 9 angeordnet der durch den Anschluß 16 gespeist wird. An der Unterseite des Hochdruckgasbehälters 9 ist die Antriebsvorrichtung 8 vorgesehen, die im Zylinder 17 einen auf eine Kolbenstange 23 wirkenden Kolben aufweist. Manuell oder elektrisch von einer hier nicht dargestellten Steuertafel aus können die Ventile 19 und 20 betätigt werden, welche die Speisung der Zylinderräume bewirken. Auf der Oberseite des Hochdruckgasbehälters 9 ist eine ebenfalls als Druckmittelzylinder ausgebildete Dämpfungsvorrichtung 22 angeordnet Über eine Isolierstange 26 steht die Kolbenstange 23 mit dem Schaltkontakt !5 in Verbindung. Auf dem Hochdruckgasbehälter 9 ist weiterhin ein Isolierrohr 27 angeordnet das nach oben durch einen Flansch 55 mit einer Gasaustrittsöffnung 29 abgeschlossen ist der einen elektrisch leitenden Zylinder 40 trägt Weiterhin gehalten werden das freie Ende der Verbindung 44 und ein diese mit dem Schaltkontakt 15 verbindender Schleifer 64.

Auf den Flansch 55 ist ein weiteres Isolierrohr 30 aufgesetzt das nach oben durch einen Zwischenflansch 33 abgeschlossen ist der einen stationären, rohrförmigen, den Schaltkontakt 18 umschließenden Hilfskontakt 31 trägt Der Zwischenflansch 33 hält weiterhin einen metallischen Behälter 4!, dessen unteres Ende mit einem Ventilsitz für ein Ventilelement 34 ausgestattet ist das auf einer mit dem Schaltkontakt 18 verbundenen Stange 35 angeordnet und durch eine Schraubenfeder 66 gegen seinen Sitz vorgespannt ist Das obere Ende der Stange 35 wird in der Arbeitsstellung vom Riegel 24 festgehalten. Der Mantel des Behälters 41 ist durch ein Gleitstück 70 mit der Verbindungsstange 45 verbunden. Von dem das Ventilelement 34 aufweisenden Ventil ist eine Leitung für die Zuführung von Hochdruckisoliergas zur Funkenstrecke 36 geführt. Der elektromagnetische Rückstoßantrieb MR wird am oberen Ende des Behälters 41 von einem Rahmen 48 getragen, der die Primärspule 32 durch eine Halterung 49 gestützt

ίο aufweist.

Eine elektromagnetische Scheibe 28, in die eine Sekundärwicklung eingelassen ist ist direkt unter der Primärspule 32 angeordnet. Mit der Scheibe 28 ist eine Stange 43 verbunden, die in den schwenkbaren Riegel

ι 5 24 derart eingeführt ist, daß diese arretiert ist und die Stange 35 nicht freigibt. Die Scheibe 28 wird durch eine Schraubenfeder 46 entgegen ihrem Eigengewicht und das der Stange 43 in der gekennzeichneten Stellung gehalten. Die oberste Position der Scheibe 28 wird durch eine Stange 47 begrenzt, die sich von der Halterung 49 aus nach unten erstreckt.

Innerhalb des Isoliergehäuses 50, das von dem Behälter 41 gehalten wird, befindet sich die Funkenstrecke 36, zu der ein weiteres Isoliergehäuse 53 gehört, deren obere und untere Enden jeweils mit den Gasaustrittsfhnschen 51 und 52 verschlossen sind. Die ebenfalls zur Funkenstrecke gehörenden Elektroden 36' und 36" sind jeweils an den oberen und unteren Gasaustrittsflanschen 51 und 52 angebracht. Die

3n Steuerelektrode 39 ist an einem Ende des Ventils 19 gleitend angeordnet.

Der untere Gasaustrittsflansch 52 hat einen Flansch 71, der in die Halterung 49 eingreift und dadurch eine elektrische Verbindung zwischen der Primärspule 32

is und der unteren Elektrode 36" herstellt

An der Abdeckung 41 ist eine elektrisch isolierende Buchse 56 befestigt, die von einer Platte 57 abgedeckt ist, die von einem elektrostatischen Abschirmring 72 umgeben ist In die Platte 57 ist eine Öffnung 73 eingearbeitet, die eine Stange 54, die sich vom oberen Gasaustrittsflansch 51 nach oben erstreckt aufnimmt

Der Hochdruckgasdurchlaß 42 ist über das Isoliergehäuse 5C und über den unteren Gasaustrittsflansch 52 bis zur Funkenstrecke 36 geführt so daß bei öffnung des Ventilelementes 34 Isoliergas von der Innenseite des Zwischenflansches 33 bis zur Funkenstrecke 36 gelangt und sich blasend auf den Luftspalt zwischen den Elektroden 36' und 36" auswirkt

Bei dem metallischen Zylinder 40 ist die Stange 54

->» durch das obere Ende des Zylinders 40 geführt wohingegen dessen unteres, offenes Ende am Flansch 55 befestigt ist Damit dient der Zylinder 40 als eine Ableitung zwischen der Funkenstrecke 36 und dem Schaltkontakt 15, sobald ein Lichtbogen zwischen den Elektroden 36' und 36" entsteht

Fließt ein übermäßig starker Strom durch den Kondensator 2, dann wird von der Überwachungsvorrichtung ein Impuls erzeugt der der Steuerelektrode 39 zugeführt wird. Das führt zur Ionisierung des Hauptluft-

nc. spaltes zwischen den Elektroden 36' und 36" und zum Beginn der Entladung des Kondensators Z Der Entladungspfad verläuft von der oberen Klemme des Kondensators 2 aus zur unteren Klemme dieses Kondensators Z und zwar über die Drossel 3, über die

ft Verbindungsstange 45, über den Behälter 41, über die Primärspule 3Z über die untere Elektrode 36", über die obere Elektrode 36', über die Stange 54, über den Zylinder 40 sowie über die Verbindung 44, zur unteren

Klemme des Kondensators 2. Der Entladungspfad besteht somit aus zueinander parallel angeordneten Strompfaden. Durch die Parallelanordnung der beiden Strompfade wird die Impedanz des Stromkreises wirkungsvoll derart verringert, daß die übermäßig hohe Klemmenspannung am Kondensator 2 sehr schnell und rapide abgebaut wird, d. h. die Kondensator-Entladezeit für den Kondensator 2 ist sehr verkürzt.

Durchfließt der Entladungsstrom die Primärspule 32, wird zwischen der Spule 32 und der Scheibe 28 eine elektromagnetische Rückstoßkraft aufgebaut, durch die die Scheibe schnell von dieser Spule abgestoßen wird. Dabei kommt es zu einer Verschiebung der Scheibe 28 und der Stange 43. Da sich hierdurch die Stange 35 aus dem Riegel 24 löst, schließen die Schaltkontakte 18 und 15.

Damit wird der Kondensator 2 kurzgeschlossen, wobei die Elektroden 36' und 36" der Funkenstrecke 36 ebenfalls überbrückt werden, so daß der Lichtbogen erlischt

Durch die Abwärtsbewegung der Stange 33 wird das Ventilelement 34 geöffnet, so daß nun das unter Druck stehende Gas über den Hochdruckdurchlaß 42 in die Funkenstrecke 36 strömt und schließlich die Gasaustrittsflanschen 51 und 52 austritt und in die Niederdruck- atmosphäre des Gehäuses 7 gelangt.

Ist in der Starkstromleitung 1 der Fehler behoben worden, wird durch öffnen des Ventils 19 Hochdruckgas unter den Kolben 21 geführt. Durch die Rückstellung des Kolbens 21 werden die hierdurch beeinflußten Elemente wieder in ihre Ausgangsstellungen gebracht.

Während der Zeit, in der sich der Kontakt 15 nach unten bis auf den Flansch 55 bewegt, fließt das unter Druck stehende Gas durch den rohrartigen Kontakt 15, um dann durch die Gasaustrittsöffnung 29 zu entweichen. Das aber bedeutet, daß während des öffnens der Kontakt 15 und 18 das unter Druck stehende Gas auf den elektrischen Lichtbogen zwischen den Kontakten 15 und 18 geblasen wird und diesen Lichtbogen zum Verlöschen bringt. Fällt der durch die Kontakte 15 und 18 fließende Strom auf einen normalen Wert ab oder wird sogar gleich NuIL dann läßt sich die Stromunterbrechung leicht bewerkstelligen.

Es sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, daß bei der beschriebenen Vorrichtung die Funkenstrecke 36, die Kontakte 18 und 15, der elektromagnetische Rückstoßantrieb MR und die Antriebsvorrichtung 8 mit dem Kolben 21 alle übereinander angeordnet sind, so daß sie in den Abmessungen klein und kompakt ist

Weil sich weiterhin alle wichtigen Teile in der zuvor beschriebenen Weise in einer Atmosphäre aus Hochdruckgas mit einer höheren Durchschlagfestigkeit befinden, und darüber hinaus auch noch als eine Baugruppe wiederum innerhalb des Gehäuses 7 in einer Atmosphäre aus Niederdruck-Isoliergas, kann die Gesamtabmessung der Vorrichtung klein gehalten werden.

Fig.4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Bei dieser Ausführung ist der obere Kontakt 18" des Oberbrückungsschalters BS stationär und mit der m> unteren Elektrode 36" der Funkenstrecke 36 verbunden. Der untere Kontakt 15" wird zum Schließen des Schalters BS von der Antriebsvorrichtung 8 bewegt Der schwenkbare Riegel 24 und die Scheibe 28 sind dem Kontakt 15" zugeordnet Die Primärspule 32" des elektromagnetischen Rückstoßantriebes MR befindet sich unter der Scheibe 28 und steht sowohl mit dem unteren Ende des konzentrisch angeordneten und elektrisch leitenden Zylinders 40 als auch mit dem Gleitteil des beweglichen Kontaktes 15" in Verbindung.

Kommt es bei dieser Ausführung zu einer Entladung über die Funkenstrecke 36, dann fließt der Entladungsstrom des Kondensators 2 von der oberen Elektrode 36' über den Zylinder 40, durch die Primärspule 32" zum beweglichen Kontakt 15", wobei dann die magnetische Rückstoßkraft auf die Scheibe 28" einwirkt und verursacht, daß sich der bewegliche Kontakt 15" nach oben bewegt und den Schalter ÖS schließt

Gegenüber dem Beispiel nach F i g. 1 ist der Bewegungsablauf in einigen Punkten anders. Zwischen dem Antrieb 8 und einer Antriebsstange für den beweglichen Kontakt 15" ist eine Freilaufkupplung 60 derart angeordnet, daß eine durch elektromagnetischen Rückstoß verursachte Aufwärtsbewegung des Kontaktes 15" durch die Antriebsvorrichtung 8 nicht beeinträchtigt wird. Bei dieser Aufwärtsbewegung gibt der schwenkbare Riegel 24" den beweglichen Kontakt 15" frei.

Auch dann, wenn der durch die Primärspule 32" fließende Strom schwächer wird, wird zur Überbrükkung der Elektroden 36' und 36" der Kontakt 15" in seiner oberen Position festgehalten. Nach dem Verlöschen des Lichtbogens zwischen den Elektroden 36' und 36" wird der bewegliche Kontakt 15" von der Antriebsvorrichtung nach unten bewegt und der Schalter ÄS geöffnet

Eine ausführliche Darstellung der Kondensator-Schutzvorrichtung nach Fig.4 zeigt nun Fig.5. Die Kontakte 15 und 18 sind in einem Isolierrohr 30 einander gegenüber angeordnet Ein Metallgehäuse 86 besitzt die Funkenstrecke 36. Dieses Gehäuse ist mit der Verbindungsstange 45 gleitend gekuppelt Die zum stationären Kontakt 18 gehörende Stange 75 bildet ein zylindrisches Ventil 76, das in einem Rohr des Metallgehäuses 86 sitzt und den Gasdurchlaß 77 verschließt Der bewegliche Kontakt 15 ist in einem Zwischenflansch 78 gelagert Durch den Außenteil 79 kann das Isoliergas austreten. Der Kontakt 15 ist im oberen Teil einer Stange 80 angeordnet die eine Führung 81 besitzt mit der sie in einem Zylinder 82 gleitet Die Stange 80 ragt normalerweise mit ihrem verdickten Teil 83 in den schwenkbaren Riegel 24 hinein.

Die Scheibe 28 ist an einer Hülse 84 befestigt, die die Stange 80 umgreift Die Hülse 84 hat einen erweiterten Teil, mit dem sie normalerweise den schwenkbaren Riegel 24 hält und zwar derart, daß der im Durchmesser größere Teil 83 der Stange 80 in der dargestellten Position festgehalten wird.

Zwischen dem unteren Ende des Metallgehäuses 85 und dem als Rohr 89, das oben auf einem Isolierrohr 90 befestigt ist ist eine Isolierbuchse 88 montiert Das untere Ende der Stange 80 ragt durch den elektromagnetischen Rückstoßantrieb MR und endet in der Freilaufkupplung 60.

Diese Kupplung 60 befindet sich in einem rohrförmigen Gehäuse 93. Oberhalb der Freilaufkupplung 60 ist an einem Teil der Stange 80 ein Flansch 91 befestigt Eine zwischen dem Flansch 91 und dem Boden des Gehäuses 93 angeordnete Schraubenfeder 92 drückt die Stange 80 normalerweise nach oben.

Ähnlich F i g. 2 ist ein Hochdruckgasbehälter 9 auf der Platte 5 befestigt Diesem Hochdruckgasbehälter 9 wird ein Hochdruck-Isoliergas durch einen Anschluß 16 zugeführt

Eine zur Antriebsvorrichtung 8 gehörende Kolben-

stange 94 ist mit ihrem oberen Ende mit einer Isolierstange 101 verbunden, die ihrerseits wiederum mit der Freilaufkupplung 60 in Verbindung steht.

Der Kolben 95 der Antriebsvorrichtung 8 ist an der Kolbenstange 94 befestigt. Durch eine zwischen dem Kolben 95 und dem Boden der Antriebsvorrichtung 8 angeordnete Schraubenfeder 96 wird die Kolbenstange 94 normalerweise nach oben gedrückt. Das Innere des Gehäuses 7 weist eine Füllung aus Niederdruck-Isoliergas auf und steht mit einer Niederdruckgasatmosphäre über eine Rohrleitung in Verbindung, die durch den Hochdruckgasbehälter 9 und über eine öffnung 98 in der Kappe 6 geführt ist

Zur hydraulischen Antriebsvorrichtung 8 gehört ein impulsgesteuertes Ventil 99, das einen Durchlaß 100 zur Innenseite der Vorrichtung 8 öffnet und schließt. Dieser Durchlaß 100 stellt die Verbindung zur Niederdruckatmosphäre in der Kappe 6 her.

Das Ventil 99 verschließt normalerweise nicht den Durchlaß 100, da auf die obere und untere Fläche des 2u Kolbens 95 der gleiche Gasdruck wirkt.

Dadurch kann von der Schraubenfeder 96 die Kolbenstange 94 in der gezeichneten Stellung gehalten werden. Dabei nimmt die Freilaufkupplung 60 die in F i g. 4 dargestellte Position ein, um eine Aufwärtsbewegung der Stange 80 zu ermöglichen.

Fließt ein übermäßig starker Strom durch den Kondensator 2, dann wird zwischen den Elektroden 36' und 36" der Funkenstrecke 36 ein Lichtbogen erzeugt. Der Kondensator-Entladungsstrom fließt dann über die Verbindungsstange 45, das Metallgehäuse 86, die Elektroden 36' und 36" den Vorsprung 54, den Metallzylinder 40, das Rohr 89, durch die Primärspule 32 und über das Metallgehäuse 85 zur Verbindung 44.

Dieser Kondensatorstrom-Entladepfad weist ebenfalls parallele Strompfade auf, über die der Kondensator 2 sich schnell entladen kann.

Die sich zwischen der Primärspule 32 und der Scheibe 28 entwickelnde elektromagnetische Kraft verschiebt die Scheibe 28 zusammen mit der Stange 80, so daß diese angehoben wird und dabei den oberen Flansch der Hülse 84 aus den unteren Klauen des schwenkbaren Riegels 24 löst Gleichzeitig gelangt der einen größeren Durchmesser aufweisende Teil 83 der Stange 80 zwischen die oberen Klauen des schwenkbaren Riegels 24, so daß nun die Stange 80 frei angehoben werden kann. Durch das Anheben der Stange 80 wird der Schalter BS geschlossen. In diesem Falle tritt das Gas aus von der Oberfläche der Führung 81 im Zylinder 82, und zwar durch den Ventilsitz des Zwischenflansches 78, der mit dem Hochfahren des beweglichen Kontaktes 15 geöffnet wird.

Durch die Aufwärtsbewegung des Kontaktes 15 wird die Stange 75 mit dem Ventil 76 angehoben, so daß das Gas in die Funkenstrecke 36 geblasen wird. Dadurch wird der zwischen den Elektroden 36' und 36" vorhandene Lichtbogen gelöscht

Der bewegliche Kontakt 15 wird in seiner oberen Position dadurch erhalten, daß ein Gasdifferenzdruck auf den Kontakt 15 wirkt, indem einerseits ein Gasdruck auf die untere Fläche der Führung 81 einwirkt und daß andererseits die Kraft auf den Flansch 91 wirkt, die durch die Feder 92 übertragen wird.

Auf diese Weise wird der Kondensatorstrom vom Schalter BS vollständig überbrückt. Nach der Beseitigung des durcli den Kondensator fließenden Fehlerstromes wird das Ventil 99 nach links gedrückt, um die Innenseite des Zylinders 8 zur Niederdruckatmosphäre hin durch öffnen des Durchlasses 100 durch das Ventil 99 freizugeben. Dadurch wird auch der Kolben 95 nach unten bewegt, weil nun ein hoher Druck auf seine Oberfläche einwirkt. Vom Kolben 95 wird auch die Isolierstange 101 zu einer Abwärtsbewegung veranlaßt Wie aus F i g. 4 klar zu erkennen ist, bewegt sich auch nach dem Ineinandergreifen der beiden zur Freilaufkupplung 60 gehörenden beiden Konstruktionselemente die Stange 80 nach unten, was ebenfalls dazu führt, daß der Schalter BSgeöffnet wird.

Bei der Abwärtsbewegung des Kontaktes 15 bildet sich ein Durchlaß für das Gas über eine obere öffnung des Kontaktes 15, die Innenseite und durch die untere öffnung dieses Kontaktes sowie über die öffnung im Zwischenflansch 78, so daß ein elektrischer Lichtbogen, der sich zwischen den Kontakten 15 und 18 gebildet hat, in den beweglichen Kontakt 15 hereingeblasen wird und zum Erlöschen gebracht wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Oberlast-Schutzvorrichtung für einen in eine elektrische Starkstromleitung in Reihe geschalteten Phasenschieberkondensator mit einer dem Kondensator parallel geschalteten Funkenstrecke, die beim Überschreiten eines vorgegebenen Wertes der Klemmenspannung des Kondensators einen Stromentladungspfad für den Kondensator bildet, sowie mit einem als Überbrückungsschaltung ausgeführten Schalter, der beim Auftreten eines Entladungsstromes an der Funkenstrecke mittels einer Betätigungsvorrichtung, die eine vom Strom durch die Funkenstrecke durchflossene Primärspule enthält, betätigt wird und die Funkenstrecke kurzschließt, dadurch gekennzeichnet, daß koaxial zu dem als Schließer wirksamen der Schaltkontakte (15,18) des Schalters (BS) die Primärspule (32) und eine vor dieser angeordnete, auf den Schaltkontakt (18) einwirkende, eine Kurzschlußwindung aufweisende Scheibe (28) als Rückstoßantrieb (MR) desselben angeordnet sind, daß die Schaltkontakte (18, 15) und der elektromagnetische Rückstoßantrieb (MR) vertikal übereinander liegen und unterhalb der Funkenstrecke (36) angeordnet sind, daß die sich ergebende vertikale Anordnung von einem elektrisch leitenden Zylinder (40) umgeben ist, der einen eine geringe Induktivität aufweisenden Teil des Strompfades über Funkenstrecke (36) und Rückstoßantrieb (MR) bildet, und daß den Schaltkontakten (18,15) eine weitere Antriebsvorrichtung (8) zur Trennung der Schaltkontakte nach ihrer Betätigung und zur Rückführung derselben in ihre Ausgangsstellung zugeordnet ist

2. Überlast-Schutzvorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Funkenstrecke (36) auf einem metallischen Behälter (41) angeordnet ist, der über eine Verbindungsstange (45) mit einer Anschlußklemme des Kondensators (2) verbunden ist, und daß der elektrisch leitende Zylinder (40) an seinem oberen Ende geschlossen ist und über eine Stange (54), die durch eine Öffnung des geschlossenen Endes geführt ist, derart elektrisch angeschlossen ist, daß er einen Strompfad über die Funkenstrecke (36) sowie das metallische Gehäuse (41) bildet, der eine geringe Induktivität für den Kondensator-Entladestrom aufweist.

3. Überlast-Schutzvorrichtung nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkenstrecke (36), der elektromagnetische Rückstoßantrieb (MR) und die Schaltkontakte (15, 18) in separaten Gehäusen (53,50,30) untergebracht sind, wobei das die Schaltkontakte aufweisende Gehäuse ein unter Druck stehendes Isoliergas enthält.

4. Überlast-Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventil vorgesehen ist, das beim Schließen der Schaltkontakte (15, 18) zwischen den Elektroden (36', 36") der Funkenstrecke (36) einen Gasstrom bewirkt.

5. Überlast-Schutzvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der durch den elektromagnetischen Rückstoßantrieb (MR) bewegbare Schaltkontakt (18) mit einem Ventilelement (34) versehen ist, das beim Schließen der Kontakte (15 und 18) einen Gasdurchlaß öffnet und den Gasstrom bewirkt.

6. Überlast-Schutzvorrichtung nach einem der

Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung (8) bei Betätigung den unteren Kontakt (15) nach oben verschiebt und damit den oberen Kontakt (18) hochstößt, bis der obere Kontakt in seine Ausgangsposition zurückgestellt worden ist, und daß beim Rückhub des Antriebes der untere Kontakt (15) nach unten in eine Ausgangsposition gefahren wird.

7. Überlast-Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kontakt (15") und der Antriebsvorrichtung (8) eine Freilaufkupplung (60) angeordnet ist, so daß der Kontakt (15") durch die elektromagnetische Rückstoßvorrichtung (MR) zum Schließen des Schalters unabhängig von der Antriebsvorrichtung (8) bewegt und verschoben werden kann.