DE254367C - - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

- JV* 254367 -KLASSE 21C GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 15. Dezember 1911 ab.

Für diese Anmeldung ist bei der Prüfung gemäß dem Unions vertrage vom

20. März 1883

die Priorität

14. Dezember 1900 auf Grund der Anmeldung in den Vereinigten Staaten von Amerika vom 15. Dezember 1910 anerkannt.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schütze der elektrischen Hochspannungsleitungen gegen die Störungen, welche infolge eines vorübergehenden oder unvollständigen Erdschlusses entstehen können. Derartige Erdschlüsse entstehen oft, indem sich ein Flammenbogen, z. B. zwischen einer Oberleitung und dem Mast über die Oberfläche des die Oberleitung tragenden Isolators oder bei seinem Defektwerden durch seinen Körper bildet. Sie können ferner durch fremde Körper verursacht werden, z. B. durch Vögel, durch Berührung dör Baumzweige mit den Leitungen u, dgl. Diese temporären, sogenannten. Flammenbogenerd-Schlüsse verursachen oft große SpannurigsstÖße im betreffenden Leitungssystem, die zur Beschädigung der Isolation und der elektrischen Apparate und zu dauernden Verlusten führen können.

Man kann zwecks Vermeidung der oben angeführten Übelstände die Anordnung so treffen, daß jeweils beim Eintreten des Flammenbogenerdschlusses einer Leitung diese automatisch vollkommen an die Erde angeschlossen wird, wodurch die übermäßigen Überspannungen verhindert werden. Diese Anordnung besitzt nun den Mangel, daß sie nicht aiif den Charakter des jeweils zu bekämpfenden Flammenbogenerdschlusses Rücksicht nimmt;-' die··vollkonimen geerdete Leitung bleibt nämlich bei dieser Anordnung dauernd geerdet, was in der Regel nicht nötig und nicht erwünscht ist. Wenn nämlich der Flammenhogenerdschluß nach der Bildung des vollkommenen, diesem parallelen Erdschlusses erlischt und nach der Aufhebung des vollkommenen Erdschlusses nicht wieder auftritt/so braucht auch der vollkommene Erdschluß nur so lange zu dauern, als dies zum Verschwinden des Flammenbogens an der Stelle des unvollständigen Erdschlusses nötig ist. \Venn dagegen die durch den Flammenbogen verursachte Zerstörung so weit vorgeschritten ist, oder wenn der den Flammenbogen verursachende Körper so eingeklemmt ist, daß der Flammehbogen entweder auch nach der vollständigen Erdüng der betreffenden Leitung nicht erlischt oder nach der Aufhebung der Erdung sofort wieder entsteht, da muß die Erdung auch so lange dauern, bis die Ursache des Flammenbogenerdschlusses beseitigt ist. -50

Die Erfindung besteht nun darin/daß die vollständige Erdung der betreffenden Leitung je nach dem Charakter des Flammenbogenerdschlusses sich selbsttätig auf die nötige Dauer einstellt, d. h. die vollkommene Erdung ist nur eine vorübergehende, wenn durch sie der Flammenbogen-vernichtet wird und nach ihrer Aufhebung nicht gleich wieder entsteht, in entgegengesetztem Falle aber 1st sie* eine dauernde.

Nachstehend sind zwei Alisführungsbeispiele des Erfindungsgedankens beschrieben.

In der Zeichnung zeigt Fig. ι die allgemeine Schaltanordnung der Ausführung gemäß dem ersten Beispiel. Fig. 2 stellt einen Teil dieser Anordnung etwas ausführlicher und im größeren Maßstab dar. Fig. 3 zeigt eine Abänderung der Schaltung gemäß Fig. 1.
Die allgemeine Schaltanordnung des zweiten Ausführungsbeispieles ist in Fig.; 4 und ein Teil derselben etwas ausführlicher und in größerem Maßstab in Fig. 5 dargestellt.

Die auf dieselben Teile bezüglichen Bezugszeichen sind bei Fig. 1 bis 3 die gleichen, ebenso bei Fig. 4 und 5.

In der nachstehenden Beschreibung ist ein Dreiphasensystem vorausgesetzt; doch ist die Phasenzahl für die Erfindung belanglos, sie ist bei jeder Phasenzahl in gleicher Weise verweridbar.

In Fig. ι bedeuten 1, 2 und 3 die drei Zuleitungen eines Drehstromnetzes. Diese werden durch passende Isolatoren / getragen, von denen in Fig. ι nur einer dargestellt ist. Es ist vorteilhaft, solche Tragisolatoren zu verwenden, bei welchen der Isolationswiderstand über die Oberfläche kleiner ist als durch den Isolationskörper, so daß die Entladungen eher über die Oberfläche als durch das Material des Isolators entstehen. An die drei Netzleitungen i, 2, 3 sind durch die Zuleitungen i', 2', 3' drei Schalter A, B₁C angeschlossen, deren jeder die vollständige Erdung der betreffenden Leitung bewirken kann. Bei der Erdung wird ein zu der betreffenden Leitung gehöriger Kontakt 4 durch einen Hebel 6 des entsprechenden Erdungsschalters A bzw. B bzw. C, der die Kontakte 4' und 5' besitzt, mit einem zugehörigen, in G geerdeten Kontakt 5 verbunden. In Reihe mit den Zuleitungen 1', 2', 3' können, falls dies aus Sicherheitsrücksichten erwünscht ist, noch Schmelzsicherungen i²,2², 3² angeordnet werden.
Die Betätigung der Erdungsschalter erfolgt durch einen Relaisapparat D, der wie folgt beschaffen sein kann. Sein beweglicher Teil besitzt drei Arme η_χ, j_t, γ₃, die starr miteinander verbunden und mittels eines Kugelgelenkes 8 an der festen Stütze 9 drehbar befestigt sind, so daß einer oder ein Paar derselben aufwärts oder abwärts bewegt werden kann. An diesen Armen sind vermittels Anhängeglieder io_x', 1O₂', IO3' Magnetkerne 1O₁, io₂, io₃ angehängt, die durch entsprechende Solenoide H₁, H₂, H₃ bei deren. Erregung betätigt werden können. Die Erregung der obigen Soienoide kann z.B., wie in Fig. 1 gezeigt, mittels primär an das Nets angeschlossener und im Sternpunkte geerdeter Transformatoren Ι2_υ i2₂, I2_a oder auch direkt vom Netz aus erfolgen. Dieser letztere Fall ist in Fig. 3 dargestellt, gemäß welcher jedes von den Solenoiden des Relaisapparates D, z.B. H₁, mit dem einen Ende in G geerdet und mit dem anderen Ende zweckmäßigerweise über eine Schmelzsicherung F und einen Widerstand R an die entsprechende Netzleitung ι angeschlossen ist.

Da die Erdungsschalter A, B und C gleich beschaffen sind und von dem Relaisapparat D in gleicher Weise betätigt werden, so genügt es zur Erläuterung der in Frage stehenden Anordnung, die Konstruktion und die Wirkungsweise nur eines Erdungsschalters und des diesen betätigenden Teiles des Apparates D zu beschreiben.

Der Magnetkern 1O₁ beeinflußt einen Schalter, welcher aus einem beweglicheil, mit dem Magnetkern verbundenen Teil I3_t und einem festen Teil X^₁ besteht. Dieser Schalter ist durch die Zuleitungen IS₁,1O₁ mit einer Energiequelle, beispielsweise Batterie Iy₁, und einer Relaisspule 18 des Erdungsschalters A verbunden. Der Stromkreis des Solenoides 18 wird durch den Schalter I3_X geschlossen, wenn der Magnetkern 1O₁ sich senkt.

Eine der Zuleitungen i5_x, 1O₁ der Kontakte Ι3_Χ, Ι4_Χ liegt in Reihe mit zwei Verriegelungsschaltern IS₁ ², IS₁ ³, welche durch die beweglichen Organe I3₂ und 133 nur bei deren oberer Lage geschlossen sind, so daß, wenn eines derselben durch den zugehörigen Magnetkern io₂ bzw. io₃ nach unten gesenkt ist, der Stromkreis des Solenoides 18 nicht geschlossen werden kann.

.Der bewegliche Schalter 1^₁ steuert in gleieher Weise Verriegelungskontakte 15*2 und 15¹S, so daß, wenn er im Eingriff mit dem festen Kontakt i4_t steht, der Stromkreis der Relaisspule 18 geschlossen ist,; während die entsprechenden, zu den Erdungsschaltern B und C gehörigen Relaisspulen nicht erregt werden können.

Der Antrieb des Erdungsschalters kann am besten an Hand der Fig. 2 erläutert werden.

Das den Erdschluß bewirkende bewegliche Organ 6 trägt zwei miteinander durch elektrisch leitendes Material 6¹ verbundene Kontakte 4', 5', welche zwecks Erdung der zugehörigen Netzleitung mit entsprechenden festen Kontakten 4 bzw. 5 in Eingriff gebrach+ werden, normalerweise aber diese nicht berühren. Das bewegliche Organ 6 ist auf einer drehbaren Welle 19 befestigt, welche außerdem auf ihrem Ende mit einem doppelarmigen Hebel 20 fest verbunden ist, welcher die Welle in bestimmten Stellungen verriegeln kann. Ferner ist die Welle 19 noch mit einem Ende einer Feder 21 verbunden, deren anderes Ende mit. einem lose auf der Welle 19 sitzenden Rad 24' ! verbunden ist, so daß die Feder beispielsweise iao mittels einer Handkurbel 22 und Kettenübertragung 24 angespannt werden kann. Die Rück-

drehung der Feder 21 und Welle 19 wird einer- ' scits durch ein Sperrad mit Sperrklinke 23 und ; andererseits durch eine Sperrvorrichtung 32 verhindert. In Verbindung mit der Welle 19 kann noch eine Anzeigevorrichtung stehen, welche den Entspannungsgrad der Feder anzeigt. Diese Anzeigevorrichtung ist von einem auf der Welle 19 fest aufgekeilten Kettenrad 25 und einer Kette 26 betätigt. Die Kette treibt ein avif der

■10 Welle 31. der Handkurbel 22 lose sitzendes Rad 27 an. Das Rad 27 dreht mittels zweier Stifte 28 eine Schraubenmutter 29 mit, welche mit den besagten Stiften auf solche Weise lose verbunden ist, daß sie von diesen zwar gedreht wird, sich aber dabei in länglicher Richtung mittels Schraubengewindes 30 auf der Welle 31 verschieben kann.

' Die Wirkungsweise der soeben beschriebenen Anzeigevorrichtung besteht im folgenden: Wäh-

ao rend die Feder 21 durch die Drehung der Handkurbel 22 aufgezogen wird, dreht sich auch das Schraubengewinde 30 mit und schiebt die Miitter 29, die durch die Stifte am Drehen verhindert ist, zu dem lose auf der Welle 31 sitzenden Rad 27 hin, welches durch die Kette 26 festgehalten wird. Jedem bestimmten Anspannungsgrad der Feder 21 entspricht eine bestimmte Lage der Mutter 29, deren kleinster Abstand von dem Rad 27 der maximalen Anspannung der Feder entspricht. Wenn dann später die Welle von dem Gesperre 32 freigegeben und durch die gespannte Feder 21 gedreht wird, so dreht dabei das Kettenrad 25 durch die Kette 26 das Kettenrad 27 und die Stifte 28 die Schraubenmutter 29 in der entgegengesetzten Richtung als die, in welcher diese vorher von der Welle 31 angetrieben war. Da die Welle 31 dabei durch die Sperrklinke 23 festgehalten ist, so verschiebt sich jetzt die Schraubenmutter 29 von dem Rad 27 her zurück.

Die eigentliche Verriegelurigs- und Auslösevorrichtung des Erdungsschalters ist wie folgt beschaffen:

Normal wird der Sperrhebel 20 des Erdungsschalters durch einen Nocken 32 * der Sperrvorrichtung 32 verriegelt, welche ihrerseits durch das Gesperre 34 verriegelt ist. Das Gesperre 34 ist mit einem Magnetkern 33 verbunden, der unter der Wirkung des Solenoides 18 entgegen der Wirkung einer Feder 35 eingezogen wird und das Gesperre 34 freigibt. Beim unerregten Solenoid 18 nehmen die Sperrorgane 34 und 32 die in der Zeichnung dargestellte Lage ein. Der Hebel 20 sucht unter der Wirkung der Feder 21 das Sperrorgan 32 entgegen der Wirkung der Feder 32" zu heben. Nach der erfolgten Auslösung der Sperrvorrichtung 34 durch das Solenoid 18 wird die Spe.rr-

stange 32 durch den Hebel 20 gehoben und schnellt dann, nachdem der Hebel 20 den Nocken 32* freigelassen hat, unter der Wirkung der Feder 32² nach unten Z₁UrUcU, um den Hebel 20 nach einer halben Umdrehung desselben wieder abzufangen. 37 ist eine zweite Sperrvorrichtung, bestehend aus einer ■ Stange mit zwei Sperrnocken 38 und 39. Das eine Ende der Sperrstange steht in Verbindung mit einer Verzögerungsvorrichtung 40, bestehend aus einer Feder 41 und einem Luftpuffer 42. Das andere Ende der Sperrstange 37 kann verriegelt werden durch eine Relaisvorrichtung 37¹, welche der oben beschriebenen, von dem -Solenoid 18 betätigten Vorrichtung ähnlich ist und von einem Solenoid 36 gesteuert wird, welches, wenn erregt, seinen Magnetkern 43 entgegen der Kraft der Feder 44 einzieht. Der Stromkreis des Solenoides 36, welches seine Erregung beispielsweise von einem primär an zwei Netzleitungen angeschlossenen Transformator 45 (Fig. 1) erhält, kann durch einen Schalter. 46 geöffnet oder geschlossen werden. Ferner ist noch eine weitere Verzögerungsvorrichtung 47 vorgesehen, die mit einem Anschlaghebel 48 verbunden ist, auf welchen der Sperrhebel 20 bei seiner Bewegung stößt, so daß er eine Zeitlang dadurch aufgehalten wird.

Die Gesamt vorrichtung arbeitet nun wie folgt: Der Relaisapparat D ist so angeordnet, äaß, wenn keine der Netzleitungen einen Erdschluß hat, sein beweglicher Teil mit den drei Armen 7i> 7i· 7% ^sowi^e die Magnetkerne 1O₁, io₂, io₃ die in Fig. ι dargestellte Lage haben und dabei die Erdungsschalter A, B, C nicht betätigen können. Die Schaltorgane 6 der Erdungsschalter haben das Bestreben, unter dem Einfluß des auf die Welle 19 ausgeübten Drehmomentes der angespannten Feder 21 (s. Fig. 2) sich in der Uhrzeigerrichtung zu drehen, werden aber infolge der Verriegelung der Sperrhebel 20 durch die Nocken 32¹ in solcher Stellung festgehalten, daß die den Erdschluß vermittelnden festen Kontakte 4 und 5 durch die am Schalthebel· 6 angebrachte leitende Brücke 6¹ nicht verbunden werden können. Die Transformatoren 12,. 12^, I2₃ sind. im gleichen Maße erregt und bilden daher ein symmetrisches System. Die Schalter 4.6 sind geöffnet.

Wenn nun in einer Netzleitung, z. B. der Leitung 1, ein Erdschluß entsteht, so werden nur die Primärwicklungen der Transformatoren I2₂ und I2₃ vom Strom durchflossen, nicht aber die Primärwicklung des Transformators I2₁₍ da diese durch die Erdung kurzgeschlossen ist. Dadurch wird das Solenoid ii, aberregt. Die erregt bleibenden Solenoide H₂ undH₃ ziehen ihre Magnetkerne ΐο₂ bzw. io₃ aufwärts ein, die Arme 7s,, 7a heben sich, der Arm 7, senkt sich, mit diesem senkt sich auch der Magnetkern 1O₁ und schließt die Kontakte ^₁ und 14,. iao Dadurch schließt sicli der Stromkreis, welcher die Zuleitungen i5j und.iö, sowie die Erreger-

quelle Xy₁ enthält, das Solenoid 18 des Erdungsschalters A wird erregt und entriegelt das Gesperre 32. Die elastische Kraft der aufgezogenen Feder 21 veranlaßt die Welle 19, sich in der

'5 ' Uhrzeigerrichtung zu drehen,' bis die Brücke 6¹ die Kontakte 4 und 5 ■ miteinander verbunden hat, so daß die Netzleitung r dadurch vollkommengeerdet ist. In dieser Lage wird der Schalthebel 6 und die Welle 19 eine Zeitlang durch die zweite Verriegelungsvorrichtung aufgehalten, und zwar durch den Anschlag des Sperrhebels 20 an dem Nocken 38. Der Hebel 20 sucht den Nocken 38 in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung zu schieben. Seine Bewegung wird aber durch die Feder 41 und den Luftkatarakt 42 nach Maßgabe der Einstellung der Feder und des Luftkataraktes verlangsamt.

Nachdem der Sperrhebel den Nocken 38

schließlich verlassen hat, setzt er seine Drehung fort. Aber bevor sein eines Ende in, Berührung mit dem Nocken 32¹ kommt, stößt sein anderes Ende auf den mit Luftdämpfer 47 versehenen Hebelte und wird dadurch wiederum eine Zeitlang aufgehalten. Nach Überwindung dieses Hindernisses kommt der Sperrhebel wieder in Eingriff mit dem Nocken 32 * und wird angehalten, falls die Sperrvorrichtung 34 inzwischen in ihre Anfangslage zurückgekehrt ist. Das wird immer der Fall sein, wenn die Erdung des Kontaktes 4 die Vernichtung des zu bekämpfenden Flammenbogenerdschlusses herbeigeführt hat; denn der Relaisapparat D wird sich dann innerhalb der Zeit, während welcher der Hebel 20 durch den Sperrnocken 38 und danach durch den Hebel 48 aufgehalten wird, aufrichten, d, h. die in der Zeichnung dargestellte Anfangsläge wieder einnehmen, wodurch das Solenoid 18 stromlos wird.

Es sei hier bemerkt, daß die Verzögerungs-· vorrichtung 47,48 lediglich dazu dient, den Zeitabstand zwischen zwei aufeinander folgenden Berührungen des Hebels 20 mit dem Nocken 32* zu verlängern, da die verzögernde Wirkung der Dämpfervorrichtung 40 in Verbindung mit der zweiten Sperrvorrichtung 37 allein nicht immer genügt, urn dem Apparat D Zeit zu geben, nach der Beseitigung des Flammenbogenerdschlusses in seine normale Lage zurückzugelangen, noch bevor der Sperrhebel 20 an die dem Anschlag an dem Nocken 32¹ entsprechende Stelle gekommen ist.

Wenn der Flammenbogenerdschluß aber trotz der yorbeschriebenen Verzögerungen nicht beseitigt werden konnte, so bleibt das Solenoid 18 unter der Wirkung des Relaisapparates D dauernd erregt, die Sperrvorrichtung 32 bleibt dauernd entriegelt, der Sperrhebel 20 geht an dieser vorbei, indem er sie anhebt und wieder freigibt, und wird erst durch die andere Sperrvorrichtung 37, und zwar durch deren Nocken 39 abgefangen und dauernd aufgehalten. Dies geschieht gerade dann, wenn die Kontakte 4 und 5 durch die Brücke 6¹ wieder in Verbindung gebracht werden, wodurch die Netzleitüng wiederum vollkommen geordet wird.

Damit der Sperr hebel 20 von dem Nocken 39 abgefangen werden kann, muß der Luftdämpfer 42 so eingestellt werden, daß die Sperrstange 37 in ihre Anfangsläge (nach rechts) sehr langsam zurückgezogen wird, so daß, nachdem der Hebel 20 den Nocken 38 verlassen hat, die Sperrstange 37 bis zur nächstfolgenden Annäherung des Hebels 20 nur einen so kleinen Weg nach rechts zurücklegt, daß der Hebel noch an den Nocken 39 anstoßen kann. In dieser Lage wird der Hebel 20 und somit die Welle 19 dauernd verriegelt, und die Netzleitung 1 ist dauernd vollkommen geerdet. Die Erdung kann nur durch die Betätigung der zweiten, durch das Solenoid 36 gesteuerten Sperr- und Auslösevorrichtung aufgehoben werden, wozu die die Anlage beaufsichtigende Person den Schalter 46 schließen muß. \

Durch die oben beschriebene Anordnung wird ■ in vollkommener Weise die Aufgäbe gelöst, bei eintretenden temporären Erdschlüsen die Anlage vor Störungen zu schützen, so daß diese vorübergehenden Erdschlüsse sich oft wiederholen können, ohne die Anlage zu beschädigen. Wenn z. B. die Flarnmenbögenkurzschlüsse an go den Trageisolatoren entstehen, und wenn diese so gebaut sind, daß der Isolationswiderstand über die Oberfläche kleiner ist als durch das Material des Isolators, so bilden sich bei eventuell vorkommenden Spannungsstößen die Flammenbogeiierdschlüsse über die Oberfläche des Isolators, ohne daß sein Körper durchgeschlagen wird, und diese werden gleich durch die Bildung eines vollkommenen Erdschlusses mittels der oben beschriebenen Einrichtung gelöscht. Die vollkommene Erdung der betreffenden Netzleitung ist, wie oben beschrieben, zunächst eine vorübergehende und wird nach Verschwinden des Flammenbogenerdschlusses selbsttätig aufgehoben, so daß die Anlage dann in ihren An- fangszustand kommt und dem eventuell wieder eintretenden Flammenbogenerdschluß wieder in gleicher Weise entgegentreten kann.

Wenn aber der zu bekämpfende Flammenbogenerdschluß so bedeutend ist, daß er durch uo die zunächst vorübergehend hergestellte vollkommene Erdung der betreffenden Zuleitung nicht gelöscht werden kann, oder wenn er sich sofort nach der Aufhebung dieser Erdung wieder einstellt, so bleibt das Solenoid 18 dauernd erregt. Die Sperrvorrichtung 32 bietet dem Durchgang des Sperrhebels keine Verriegelung mehr, dieser wird daher weiter gedreht und erst durch den Nocken 39 festgehalten, wobei dann die Netzleitung so lange vollkommen ge- ύο erdet bleibt, bis die die Aufsicht habende Person nach Beseitigung der Ursache der Störung

die Sperrvorrichtung 37 durch die Betätigung des Schalters 46 entriegelt.

Da die Stellung der Schraubenmutter 29 von der Drehung der Welle 19 zwangläufig ab-

.5 hängig ist, so kann man ihre Bewegung dazu benutzen, um die die Anlage beaufsichtigende Person durch irgendeine Signalabgabe bei einem dauernden Erdschluß auf diesen aufmerksam zu machen.

Es ist klar, daß, wenn in mehreren Netzleitungen ein Flammenbogenerdschluß gleichzeitig auftritt, durch die oben beschriebene Vorrichtung nur eine Netzleitüng, nicht aber zwei oder drei zugleich vollkommen geerdet wird, so daß ein Kurzschluß im Netz nicht auftritt; denn derjenige von den Schaltern 13^ i3₄, 133, welcher zuerst abfällt^ unterbricht die Stromkreise der beiden nicht zu seiner Phase gehörigen Solenoide 18, so daß die beiden diesen

ao Phasen entsprechenden Erdungsschalter verriegelt bleiben.

Ein anderes. Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens ist in Fig. 4 und 5 dargestellt. Hier bedeuten 1,2 und 3 wie vorher die Netzleitungen, die mittels der Zuleitungen i', 2' und 3' an die Erdungsschalter A B, C angeschlossen sind. Jeder Erdungsschalter wird durch je einen besonderen Motor 4 mittels eines mechanischen Getriebes betätigt, wobei die sämtlichen Motoren 4 so gegenseitig elektromechanisch verriegelt sind, daß immer nur einer arbeiten kann, nicht aber zwei zugleich. Die ganze Anordnung ist wie bei der vorher beschriebenen von einem Relaisapparat JD überwacht, hier z. B. von einem elektrostatischen Relais, welches auf eine unsymmetrische Ladung anspricht. Die sämtlichen Erdungsschalter sind gleich beschaffen und arbeiten in gleicher Weise. Es genügt daher, im nachstehenden

das elektrostatische Relais D in Verbindung mit einem von den Erdungsschaltern, z. B. -dem Schalter A, in der mechanischen Anordnung und Wirkungsweise zu beschreiben.

Wie aus der Fig. 5 ersichtlich ist, besteht das elektrostatische Relais D aus einem beweglichen System von miteinander verbundenen und in G geerdeten metallischen Platten und einem fest angeordneten System von metallischen Platten, welche zu den ersteren Platten im elektrostatisch-induktiven Verhältnis stehen und an die .Netzleitungen angeschlossen sind. Das bewegliche System besteht aus drei Plätten 5, 6 und 7, die an den äußeren Enden der entsprechenden radialen Arme 5', 6' und 7' befestigt sind. Diese Arme sind miteinander starr verbunden und im Mittelpunkt des Teiles 8 aufgehängt, z. B. an einem in der Zeichnung nicht dargestellten flexiblen Faden, so daß sie sich in der horizontalen Ebene verschieben können. Die zu den beweglichen Platten im elektrostatisch-induktiven Verhältnis stehenden Platten, wie 7², sind zweckmäßigerweise in je einen passenden Isolator, wie 7^s, eingebettet. Jede von den festen Platten ist an eine entsprechende Netzleitung angeschlossen, so z. B. die feste Platte 7² an die Netzleitung 3 über einen metallischen Bolzen 11 und Zuleitung 3^a. Die zu je einer festen Platte gehörigen Bolzen 9,10 und 11 dienen zugleich als Träger für die Isolatoren 5^S _; 6³ und 7* und sind an den entsprechenden, auf den Isolatoren 9², io²,11² angeordneten Metallplatten o/. 10', 11' befestigt. 12 sind auf den Isola- · toren 5³,6^S, 7* befestigte Anschläge, die gleichfalls aus einem isolierenden Material bestehen; TS sie dienen zur Begrenzung des Ausschlages der beweglichen Platten 5, 6 und 7· ■ .

Der Mittelteil 8 des beweglichen Armsternes 5', 6', 7' ist von den Armen isoliert und kann einen Steuerstromkreis zwischen einer Leitung 13 und jeder von den Leitungen 14,15 und 16 schließen, wobei die Leitung 13 elektrisch mit dem Mittelteil 8 und die Leitungen 14,15 und 16 mit den in der Nähe des Mittelteiles 8 und in seinem Wege befindlichen Kontakten 14', 15' und 16' verbunden sind. Die Leitungen 13 bis 16 liegen im Steuerstfomkreis der nachstehend beschriebenen Verriegelungsvorrichtung, welcher von irgendeiner Energiequelle, z. B; von Gleichstromleitungen 17,18, gespeist wird. Die Leitung 13 ist an die Leitung 18 angeschlossen. Die Leitung 14 liegt im Steuer-Stromkreis des Erdungsschalters A, die Leitung 15 bzw. 16 im Steuerstromkreis des Erdungsschalters B bzw. C (Fig. 4).

Die Leitung 14 ist an einem Endpunkt der einen Elektromagneten 19 erregenden Spule angeschlossen, deren anderer Endpunkt über einem Schalter 21 mit einem Ende der einen zweiten Elektromagneten 20 erregenden Spule verbun- too den ist. Das andere Ende der letzteren Spule ist mittels einer Leitung 22 mit der Gleichstromleitung 17 verbunden. Der Magnetkern 19 trägt auf seinem oberen Teil zwei Kontaktbrücken 23 und 24, welche bei der unteren Lage des Magnetkernes 19 die entsprechenden, im Hauptsteuerstromkreis der Erdungsschalter B bzw. C liegenden Kontakte überbrücken, bei dem gehobenen Kern 19 aber diese Stromkreise unterbrechen, so daß, wenn der gehobene Kern in der unten beschriebenen Weise die Bewegung des den Erdungsschalter /4 betätigenden Motors 4 veranlaßt, die die übrigen Erdungsschalter B tind C betätigenden Motoren nicht in Drehung versetzt werden können. Die Kontaktbrücken 23 Und 24 können zweckmäßig in bekannter Weise auf dem zugehörigen Kern nachgiebig angeordnet sein. Ein um die Achse 27 drehbarer Hebel 26, dessen längerer Arm durch einen Anschlag 25' in seiner Abwärtsbewegung begrenzt ist, trägt eine Kontaktbrücke 26', die dazu dient, zur bestimmten

Zeit in der unten näher angegebenen Weise Kontakte 25 zu schließen. Der Eisenkern des Elektromagneten 20 wird normalerweise von der Feder 28 hochgehalten. Er trägt auf seinem unteren Ende eine Stange 29, deren Finger in den Ausschnitt eines an dem Schalter 21 drehbar befestigten Armes 30 eingreift, so daß der Arm 30 bei der Abwärtsbewegung des Magnetkernes 20 horizontal gelegt wird.

Ferner ist noch ein dritter Elektromagnet 31 vorgesehen, dessen Eisenkern an seinem oberen Ende eine Kontaktbrücke 32 trägt. Diese schließt Kontakte 33, wenn der Eisenkern durch seine Erregerspule nach oben eingezogen wird.

Das untere Ende des Kernes 31 ist gelenkig verbunden mit einem um 35 drehbaren Hebel 34. Der rechte Arm dieses Hebels ist in seiner Abwärtsbewegung durch einen Anschlag 36 begrenzt; sein linker Arm ist mit einer Feder 37 verbunden, die normal den Hebel 34 in horizontaler Lage hält.

Der Motor 4 treibt mittels einer elektromagnetischen Kupplung 39 und eines Schneckengetriebes 40 eine Steuerwelle 38 an. Diese Steuerwelle besitzt einen auf ihr festsitzenden Sperrhebel 41, welcher normalerweise die Welle verhindert, sich gegen den Uhrzeiger zu drehen, indem er an das freie Ende des Hebels 34 anstößt. Ferner trägt die Steuerwelle 38 eine Scheibe 46 mit darauf befestigten Kontaktsegmenten 43, 44 und 45, welche so angeordnet sind, daß sie zu bestimmten Zeiten in bestimmter Reihenfolge auf bestimmte Dauer Kontakte 43', 44' und 45' schließen. Die Welle 38 trägt noch eine weitere Scheibe 47 mit einer Nase 48, welche bei jeder Umdrehung der Welle mit dem freien Ende des Hebels 26 in Eingriff kommt, dessen Bestimmung später näher erörtert wird.

Der. Erdungsschalter A stellt irgendeine bekannte Konstruktion dar. Sein beweglicher Teil, welcher auch in öl untergebracht sein kann, besteht z.B. aus zwei an ihren oberen Enden durch eine Querverbindung 50 zusammengefügten Stäben 49, welche bei der Schließung des Erdungsschalter die beiden festen Kontakte 51 miteinander verbinden. Zur Begrenzung des Erdschlußstromes auf einen bestimmten Wert kann zwischen einem festen Kontakt 51 und der Erde ein entsprechender Widerstand 73 vorgesehen werden und außerdem ein weiterer Widerstand 74^ welcher größer als" der erstere ist, so angeordnet werden, daß er nur vorübergehend in den Stromkreis eingeschaltet und sodann kurzgeschlossen wird, und dessen Bestimmung ist, eine durch die Schließung des Erdungsschalters bewirkte plötzliche Änderung in den statischen Verhältnissen des Systems etwas abzudämpfen. Die Widerstände 74 sind zwischen entsprechenden Kontakten 51 und 75 angeordnet. Durch die Kontakte 75 werden die Schaltstäbe 49 aufgenommen, bevor sie bei der Einschaltbewegung die Kontakte 51 erreichen. Die Stäbe 49 werden von einem mit diesen gelenkig verbundenen Hebel 52 bewegt, welcher seinerseits von der Welle 38 über eine Kurbel 54 und eine Schubstange 53 betätigt wird. Zur Führung des Hebels 52 und der Schubstange 53 dient ein gelenkiges Hebelsystem 55. Ein Hebel 55' dieses Systems ist so angeordnet, daß er bei der oberen bzw. unteren Grenzlage der Schaltstäbe 49 durch die Feder 56 bzw. 56' aufgenommen wird, welche beide eine dämpfende Wirkung auf das Arbeiten des Schalters ausüben und zugleich das Ausschalten sowie die Anfangsbewegung beschleunigen. Es ist dabei noch zu bemerken, daß die Kurbel 54 so angebracht ist, daß die Feder 56 die Welle 38 gegen den Uhrzeiger zu drehen sucht, so daß die Welle 38 an der Verdrehung im Uhrzeigersinne verlim*· dert ist.

Die Wirkungsweise der oben beschriebenen Anordnung ist nun folgende:

Falls in einer Netzphase, z. B. in der Phase 1, ein Flammenbogenerdschluß entsteht, so wird dadurch die Anzugskraft zwischen der beweglichen Platte 5 und der entsprechenden, in der Zeichnung nicht sichtbaren, an diese Phase angeschlossenen festen Platte 5² geschwächt, und das aufgehängte, gegen die Störung der Symmetrie der elektrostatischen Kräfte empfindliche System der beweglichen Platten schwingt aus seiner Mittellage nach links aus und schließt den Kontakt zwischen 8 und 14' Nun fließt der Strom aus der positiven Leitung 18 über die Leitung 13, die Kontakte 8 und 14', die Leitung 14, die Erregerspule des Elektromagneten 19, den Schalter 21 und die Erregerspule des Elektromagneten 20 in die negative Leitung 17. Der Eisenkern des Elektromagneten 19 wird gehoben und hebt die Kontaktbrücken 23 und 24 mit, so daß diese die zugehörigen, im Steuerstromkreis der Erdungsschalter B und C liegenden Kontakte verlassen, wodurch ein gleichzeitiges Arbeiten von zwei Erdungsschaltern verhütet wird. Sodann schließt die Brücke 24 die im Stromkreis des Elektromagneten 31 liegenden Kontakte 57, und infolgedessen fließt der Strom von der positiven Leitung 18 durch die Leitung 58, die Kontakte 57, die Leitung 59, die Kontaktbrücke 24' beim Erdungsschalter B (s. Fig. 4), die Leitung 60, die Kontaktbrücke 23* beim Erdungsschalter C, die Leitung 61, die Kontakte 43' und Segment 43 der Scheibe 46, die Leitung 62 und die Spule des Elektromagneten 31 in die negative Leitung 17, wodurch der Elektromagnet 31 erregt wird und seinen Eisenkern einzieht. i»o

Somit werden im Stromkreis des Motors 4 die Kontakte 33 geschlossen. Dieser Strom-

kreis besteht aus der positiven Leitung iS, der Leitung 63, den Kontakten 33, der Leitung 64, der elektromagnetischen Kupplung 39, der Leitung 65, dem Motor 4, der Leitung 66 und der negativen Leitung 17. Gleichzeitig hebt der Kern 31 den Hebel 34 entgegen der Kraft der Feder 37 an, wodurch der Arm 41 entriegelt und die Welle 38 freigegeben wird. Der Motor 4, zuerst noch durch die Feder 56 unterstützt, treibt nun die Welle 38 gegen den Uhrzeiger an. Nach einem Bruchteil einer Umdrehung der Welle 38 verläßt die Brücke 43 die Kontakte 43', ,wodurch der Erregerstromkreis des Elektromagneten 31 unterbrochen wird, sein Kern abfällt und den über die Kontakte 33 führenden Stromkreis unterbricht. Zugleich wird aber ein anderer Stromkreis über den Motor 4 hergestellt, nämlich von der positiven Leitung 18 durch die Leitungen 63 und 67, die Kontakte 44' und die Brücke 44, die Leitung 68, die Kupplung 39, die Leitung 65, den Motor 4 und die Leitung 66 zu der negativen Leitung 17; es wird somit das Arbeiten des Motors nicht unterbrochen. Nach-

«5 dem die Welle 38 etwa eine halbe Umdrehung vollendet hat, wird der Schalter A' geschlossen und dadurch parallel zu dem zu unterdrückenden Flammenbogenerdschluß ein vollkommener Erdschluß der Phase 1 hergestellt. Bei dieser Lage der Welle 38 schließt die Brücke 43 die Kontakte 45'; dadurch wird der EIetromagnet 31 aufs neue erregt, und zwar über den Stromkreis, bestehend aus der positiven Leitung 18, der Leitung 69, dem Schalter 70, welcher mittels einer isolierenden Querverbindung mit dem Schalter 21 gelenkig gekuppelt ist, ferner aus der Leitung 71, den Kontakten 45', der Leitung 62, der Erregerspule des Elektromagneten 31 und der negativen Leitung 17.

Der Kern des Elektromagneten 31 zieht den rechten Arm des Verriegelungshebels 34 wieder mit herauf, so daß der Arm 41 wie am Anfang frei vorbeigehen kann; zugleich schließt der Magnet 31 wieder die Kontakte 33 im Motor-Stromkreis, welcher auch weiterhin geschlossen bleibt, da seine anderen Kontakte 44' von der Brücke 44 auf die Brücke 45 übergehen. Der Motor arbeitet weiter, und der Schalter A' wird wieder geöffnet. Ferner verlaßt die Brücke 43 die Kontakte 45', der Erregerstromkreis des Elektromagneten 31 wird wieder unterbrochen, und der Magnetkern fällt wieder in seine in der Zeichnung dargestellte normale Lage, welche dann die Verriegelung der Welle 38 bedingt.

Falls der Flammenbogenerdschluß der Phase 1 durch den gegen die Mitte der ersten Umdrehung der Steuerwelle 38 über den Erdungsschalter A hergestellten vollkommenen Erdschluß unterdrückt wurde und nicht bei der Weiterbewegung der Welle 38 sofort wieder entstand, hat der Relaisapparat D noch vor der Vollendung der ganzen ersten Umdrehung der Steuerwelle die Kontakte 8 und 14' bereits getrennt und somit den Elektromagneten 20 aberregt; der Eisenkern des letzteren hat daher unter der Wirkung der Feder 28 den Ausschaltarm 30 aus dem Wege der Nase 72 der Scheibe 46 entfernt und in die in der Zeichnung dargestellte Lage gebracht. Die Steuerwelle 38 wird nach der Vollendung der ersten Umdrehung verriegelt, der Motor 4 ausgeschaltet, und das ganze Getriebe hat somit seine Anfangslage eingenommen und kann wieder auf einen neuen eventuell auftretenden Flammenbogenerdschluß in der oben beschriebenen Weise ansprechen.

Falls der Flammenbogenerdschluß durch die oben beschriebenen Vorgänge nicht unterdrückt werden konnte, bleiben die Elektromagnete 19 und 20 auch nach der erfolgten Öffnung des Schalters A' erregt, und der von der Spule 20 nach unten entgegen der Wirkung der Feder 28 eingezogene Magnetkern hält den Ausschaltarm 30 in der ungefähr horizontalen Lage. In diesem Falle stößt gegen Ende der ganzen Umdrehung der Scheibe 46 eine auf dieser vorgesehene Nase 72 an das freie Ende des ihr bei seiner horizontalen Lage im Wege stehenden Ausschaltarmes 30 und drückt die beiden Schalter 21 und 70 heraus, so daß die Spülen 19 und 20 aberregt und die entsprechenden, durch die Kontakte 57 bzw. durch den Schalter 70 führenden Erregerstromkreise des Elektromagneten 31 geöffnet werden. Der Kern des Magneten 20 wird durch die Feder 28 wieder emporgezogen und nimmt den Arm 30 mit; eine Bewegung der Schalter 21 und 70 erfolgt hierdurch jedoch nicht. Bei der weiteren Umdrehung, der Welle 38 kommt, wie auch vorher, die Nase 48 der Scheibe 47 in Eingriff mit dem freien Ende des Hebels 26 und hebt dadurch die Brücke 26' aufwärts, so daß diese die Kontakte 25 schließt, jetzt aber einen neuen Stromkreis durch die Magnetspule 31 herstellt. Dieser Stromkreis besteht aus der positiven Leitung 18, der Leitung 13, den Kontakten 8 und 14', den Leitungen 14 und 14·, den Kontakten 25, der Leitung 59, der Kontaktbrücke 24' beim Erdungsschalter B, der Leitung 60, der Kontaktbrücke 23² beim Erdungsschalter C, der Leitung 61, den Kontakten 43' und Segment 43 der Scheibe 46, der Leitung 62, der Spule 31 und der negativen Leitung 17. Die Erregung des Elektromagneten 31 hindert jetzt die Verriegelung des Armes 41 und schließt den Stromkreis des Motors 4 in der oben beschriebenen Weise; der geschlossen bleibt, solange die Brücke 44 an den Kontakten 44' schleift. Das Getriebe arbeitet also noch weiter fort bis an das Ende der ersten iao Hälfte der zweiten Umdrehung der Steuerwelle 38. In dieser Lage wird der Schalter A'

wieder geschlossen und bleibt dauernd geschlossen, da der Elektromagnet 31 wegen der Öffnung. des Schalters 70 nicht wieder erregt werden kann, der Motor 4 also ausgeschaltet ist und der Arm 41 durch den Hebel 34 wieder gesperrt wird.

Ist der Erdschluß beseitigt, dann geht der Relaisapparät D in seine Ruhelage zurück und trennt die Kontakte 8 und 14'. Der Schalter .70 (und 21) wird von Hand wieder geschlossen und der Motor 4 hierdurch, wie oben beschrieben, eingeschaltet. Das Getriebe vollführt dann die erwähnten Bewegungen, bis die Anfangslage wieder erreicht ist.

Der ganze Arbeitsvorgang wird vollbracht während einer bestimmten einstellbaren Zeitdauer, welche „von der eingestellten Geschwindigkeit des Motors 4 und der Übersetzung des Schneckengetriebes 40 abhängig ist.

Wenn in zwei Phasen zugleich die Flammenbogenerdschlüsse entstanden sind, so wird trotzdem nur ein Erdungsschalter betätigt, und zwar derjenige, welcher zuerst angetrieben wurde. Die übrigen werden durch Unterbrechung der

as in ihren Stromkreisen liegenden Kontakte an den Brücken .23 und 24 verriegelt.

Man kann diese Verriegelung noch dadurch vervollständigen, daß man die Kontakte 14', 15', 16' so ausbildet, daß kein Paar derselben gleichzeitig geschlossen werden kann.

Claims (12)

Patent-An Sprüche:

1. Verfahren zum Schütze von Hochspannungsleitungen gegen Flammenbogenerdschlüsse, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung, in welcher ein derartiger Erdschluß entsteht, selbsttätig, zunächst vorübergehend, vollkommen geerdet wird und dann, falls nach der selbsttätigen Aufhebung des vollkommenen Kurzschlusses der Flammenbogenerdschluß noch besteht, wieder selbsttätig, aber diesmal dauernd geerdet wird.

2. Anordnung zur Ausübung des Ver-. fahrens nach Anspruch i, gekennzeichnet durch ein beim normalen Betrieb ausbalanciertes elektrostatisches Relais (D in Fig. 4 und 5), bei welchem beim Entstehen eines. Flammenbogenerdschlusses das Gleichgewicht der auf den beweglichen Teil des Relais einwirkenden elektrostatischen Kräfte gestört wird, derart, daß der bewegliche Teil in der Richtung, welche der jeweils gefährdeten Phase entspricht, ausschlägt und dadurch die Kontakte des den Erdungsschalter der betreffenden Phase antreibenden Mechanismus schließt und so lange geschlossen hält, wie der Flammenbogenerdschluß dauert.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder einen Erdungsschalter (A,B, C) einer Phase betätigende, beim normalen Betrieb in seiner der öSnung des Erdungsschalters entsprechenden Anfangslage durch ein Gesperre (34, 41) verriegelte Motor (4), beim Entstehen eines Flammenbogenerdschlusses in der betreifenden Phase durch das elektrostatische Relais (D) über Kontakte (33) an Spannung (17,18) gelegt und zugleich entriegelt wird, durch seine Drehung den Erdungsschalter zuerst schließt, dann ihn wieder öffnet und bei Erreichung der nächsten, der äußersten öfinungslage des Erdungsschalters entsprechenden Stellung entweder —- beim unterdrückfen Flammenbogenerdschluß — durch das erwähnte Gesperre wieder Verriegelt wird oder — beim weiterbestehenden Flammenbogenerdschluß — durch diese Stellung hindurchgeht und bei. seiner weiteren Drehung eine Schaltung (Öffnung des Schalters 70) vorbereitet, durch die das obige Gesperre den Motor bei nächster Schließungsstellung des Erdungsschalters verriegelt hält.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entriegelung des Gesperres (34, 41) und gleichzeitige Schließung der in Reihe mit dem Motor (4) liegenden Kontakte (33) durch Erregung eines Solenoides (31) geschieht, welches etwa bei der äußersten Öffnungslage des .Erdungsschalters nur dann erregt werden kann, wenn ein Flammenbogenerdschluß besteht, und welches etwa bei der äußersten Schließungslage des Erdungsschalters beim erstmaligen Ankommen in diese Lage wieder erregt wird, beim zweimaligen dagegen unerregt bleibt.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (4) ein Kontaktsegmente (43, 44, 45) tragendes Organ (46), an welchem drei Kontaktpaare (43', 44', 45') schleifen, antreibt, derart, daß bei den Öffnungslagen bzw. bei den Schließuiigslägen des Erdungsschalters je ein Kontaktpaar (43' bzw. 45') in Reihe mit dem Solenoid (31) geschlossen wird und bei den Zwischenstellungen des Erdungsschalters das dritte, parallel zu den in Reihe mit dem Motor liegenden Kpntakten (33) angeordnete Kontaktpaar (44') geschlossen wird, so daß der Motor den Erdungsschalter über die Übergangsstellungen hinaus antreiben kann

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß über das der öffnungslage des Erdungsschalters entsprechende Kontaktpaar (43') das Solenoid (31) nur dann erregt wird, wenn andererseits sein Stromkreis infolge des bestehenden Flammenbogenerdschlusses durch Schließung eines iao weiteren Kontaktes (bei 57 oder 25) vervollständigt wird.

7· Anordnung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei der ersten Schließung des der Schließungslage des Erdungsschalters entsprechenden Kontaktpaares (45'} ein in ihrem Stromkreise liegender Schalter (70) geschlossen bleibt, so daß das Solenoid (31) erregt wird und den Motor entriegelt, bei der zweiten Schließung des Kontaktpaares (45') dagegen dieser Schalter ,{70) bereits geöffnet ist, so daß das Solenoid (31) unerregt und der Motor verriegelt bleibt.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (70) beim Durchgang des Erdungsschalters durch die Öffnungslage selbsttätig (mittels der Nase 72 und des Schaltarhies 30) geöffnet wird, falls der Flammenbogenerdschluß noch besteht.

ao

9. Anordnung nach Anspruch S, dadurch

gekennzeichnet, daß das die öffnung des Schalters (70) bewirkende Schaltorgan (30) durch ein Solenoid (20) derart gesteuert wird, daß es (30) beim unterdrückten Flammenbogenerdschluß aus dem Wege einer mit dem Erdungsschalter bewegten Vorrichtung (Nase 72) entfernt wird, beim bestehenden Flammenbogenerdschluß dagegen in den Weg dieser Vorrichtung (72) gelegt wird, so daß durch letztere die Öffnung des Schalters (70} herbeigeführt wird.

10. Anordnung nach Anspruch q, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Schalter (70) ein zweiter Schalter (21 j zwangläufig und gleichsinnig bewegt wir<d', welcher im Stromkreise des das Schaltorgan (30) steuernden Solenoids (20) und eines weiteren, den einen Kontakt (bei 57) für das die Einschaltung des Motors (4) bewirkende Solenoid (31) schließenden Solenoids (19) liegt.

11. Anordnung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Hilfskontaktvorrichtung (25, 26), über welche das die Einschaltung des Motors (4) bewirkende Solenoid (31) nach der Ausschaltung des zweiten Schalters (21) und der dadurch erfolgten Unterbrechung des genannten Kontaktes (bei 57) vorübergehend erregt wird.

12. Anordnung nach Anspruch 3 bis it, dadurch gekennzeichnet, daß die Strom- 5* kreise der einzelnen Antriebsmechanismen der Erdungsschalter gegeneinander elektrisch verriegelt sind, derart, daß bei Schließung des Kontaktes (bei 57) zum.Antrieb des einen Erdungsschalters weitere, in den entsprechenden Stromkreisen der anderen Erdungsschalter liegende Kontakte (23,24) geöffnet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.