DE2738087A1

DE2738087A1 - Strombegrenzungsschalter mit hilfskontakten

Info

Publication number: DE2738087A1
Application number: DE19772738087
Authority: DE
Inventors: Andre Ducluzaux
Original assignee: Merlin Gerin SA
Current assignee: Merlin Gerin SA
Priority date: 1976-09-21
Filing date: 1977-08-24
Publication date: 1978-03-23
Also published as: GB1576877A; FR2365229B1; FR2365229A1; IT1090867B; JPS5339475A

Description

MERLIN GERTN, Grenoble (Frankreich)

STROMBEGRENZUNGSSCHALTER MIT HILFSKONTAKTEN.

Die Erfindung betrifft einen Strombegrenzungsschalter mit einem in der Schliessstellung eines ersten Stromkreises beanspruchten beweglichen Kontakt, einer elektrodynamischen Betätigungsvorrichtung zur Schnellöffnung des Schalters und einer Verriegelungsvorrichtung der beweglichen Teile des Schalters in offener Stellung.

Strombegrenzungsschalter dieser Art bewirken durch eine Schnellöffnung der Kontakte eine betrachtliche Strombegrenzung, aber sind für den Selektivschutz in elektrischen Netzen nicht geeignet. Es wurde schon vorgeschlagen, alle in Serie geschalteten Strombegrenzungsschalter eines Stromversorgungsnetzes bei einem Kurzschluss gemeinsam abzuschalten und die Selektivität durch ein gesteuertes Wiedereinschalten zu gewährleisten, aber diese Vorrichtungen sind nicht einfach oder bewirken häufige und lange Stromunterbrechungen.

Die Erfindungsaufgabe ist es, diese Nachteile zu vermeiden, und der Strombegrenzungsschalter nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung die beweglichen Kontaktteile nach Öffnung des ersten Stromkreises in die Schliessstellung eines zweiten Stromkreises bewegt, wo sie durch eine Sperre zurUck-

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gehalten werden, so dass die beweglichen Kontaktteile wahlweise drei verschiedene Stellungen einnehmen, eine Schliessstellung des ersten Stromkreises, eine Schliessstellung des zweiten Stromkreises und eine offene Stellung des ersten und des zweiten Stromkreises..

Die elektrodynamische Betätigungsvorrichtung des Schalters bewirkt eine Schnellöffnung der Kontakte des ersten Stromkreises mit Bildung eines Lichtbogens und ein Schnellschliessen des zweiten Stromkreises zum Einschalten eines Strombegrenzungswiderstandes während einer vorbestimmten Zeitdauer, die zum selektiven Ausschalten der anderen Leistungsschalter genügt. Der durch den Widerstand bestimmte Reststrom im Netz ermöglicht es, einer Strommesseinrichtung des Schalters das Abschalten oder das Bestehen des Kurzschlusses zu melden und das Wiedereinschalten oder das endgültige Abschalten des Schalters zu steuern.

Der Reststrom wird durch eine Verzögerungsvorrichtung während einer vorgegebenen Dauer aufrechterhalten, und diese Dauer kann in Abhängigkeit von dem Stromwert im Schalter geändert werden.

Ein einziger Strombegrenzungsschalter auf der Stromversorgungsseite des Netzes bewirkt die Strombegrenzung im ganzen Netz, und das SchaltvermfJgen aller anderen Schalter kann also kleiner gewählt werden. Die elektrodynamische Betätigungsvorrichtung beruht auf dem Abstossen durch Thomson-Effekt und wird durch eine Schwellwertlogik gesteuert.

Der Begrenzungsschalter hat vorteilhafterweise Haupt kontakte., die sich in bekannter Weise vor den Abbrennkontakten öffnen. Eir anderes

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Anwendungsgebiet des Schauers gemäss der Erfindung ist das Schnei 1 umschalten auf eine Notstromversorgungsquelle beim Ausfallen der normalen Stromquelle, um jegliche bedeutende Stromunterbrechung zu vermeiden.

Die Erfindung wird in folgender Beschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es bedeutet 10 ein elektrisches Netz mit zwei durch Sammelschieneri 12 verbundenen Stufen A und B. Die Stufe A hat eine durch einen Transformator 16 gespeiste Leitung 16, und die Stufe B mehrere parallel geschaltete Abzweigleitungen 18, 20, 22 ... mit je einem Leistungsschalter 24, 26, 28. In der Leitung 14 befindet sich ein Strombegrenzungsschalter mit einem Hauptstromkreis 30 und festen 50, 52 und beweglichen 32 Hauptkontakten, die durch eine Betätigungsvorrichtung 34 in die offene Stellung bev/egbar sind. Die Betätigungsvorrichtung 34 wird durch eine Schwellwertlogik 36 mit einem Stommessgerät 38 gesteuert in Abhängigkeit von dem Strom in der Leitung 14. Eine Scheibe 54 der Betätigungsvorrichtung liegt gegenüber einer Ringspule 56 und wird beim Entladen von Kondensatoren (nicht gezeichnet) durch Thomson-Effekt zurUckgestossen. Die Bewegung der Scheibe 54 wird durch ein Stössel 58 auf den beweglichen Hauptkontakt 32 übertragen und eine Verriegelungsvorrichtung 60, z.B. gemäss dem französischen Patent Nr. 2.247.118, verriegelt den beweglichen Hauptkontakt 32 und den Stössel 58 in offener Lage. Bei Entriegelung werden die beweglichen Teile durch Federn 62 in die Schliessstellung zurückgebracht. Die Schwellwertlogik 36 steuert ebenfalls die Verriegelungsvorrichtung 60, und zwar beim Überschreiten eines gegebenen Schwellwertes wird durch

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Erregung der Spule 56 der Schalter D geöffnet, und beim Unterschreiten dieses Schwellwertes wird die Verriegelungsvorrichtung 60 entriegelt zum Schliessen des Hauptstromkreises 30.

Parallel zum Hauptstromkreis 30 ist ein Nebenstromkreis 64 mit festen Abbrennkontakten 66, 68 und einer beweglichen Kontaktbröck« 70 geschaltet, ähnlich wie in der deutschen Offenlegungsschrift Nr. 2.653.077. Eine Steuerstange 72 der Kontaktbrücke 70 steht gegenüber dem beweglichen Hauptkontakt 32 mit einem leichten Spie] "d", so dass sich die Abbrennkontakte 66, 68, 70 in bekannter Weise erst nach Öffnen der Hauptkontakte 50, 52, 32 öffnen. Löschkammern 74, 76 umgeben die Abbrennkontakte 66, 68, 70, und zwei Widerstände 42, 44 sind in einem Parallelnebenstromkreis 40 mit festen Hilfskontakten 78, 80, die durch die Kontaktbrücke 70 überbrückt werden, geschaltet. Die Kontaktbrücke 70 kann also drei verschiedene Stellungen einnehmen :

a, eine Schliessstellung der Abbrennkontakte 66, 68, 70 (in starken Strichen gezeichnet),

b, eine offene Stellung, in welcher die Steuerstange 72 durch den offenen Hauptkontakt 32 gehalten wird (gestrichelt),

c, eine Schliessstellung der Hilfskontakte 78, 80, 70, in welcher die Steuerstange 72 durch eine verzögerte Sperre zurückgehalten wird (in feinen Strichen).

Die bewegliche Kontaktbrücke 70 dient einerseits in den Stellungen a und b als Abbrennkontakt und in der Stellung c als Widerstandseinscha]tkontakt.

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Die Wirkungsweise des Strombegrenzungsschalters ist folgende :

Im normalen Betriebszustand fliesst der Strom hauptsächlich von dem Transformator 16 Über den Hauptstromkreis 30 nach den Abgängen 18, 20, 22. Erreicht der Strom den Ansprechwert der Schwellwertlogik 36, z.B. bei einem Kurzschluss auf dem Abgang 18, wird die Spule 56 erregt und die Hauptkontakte 50, 52, 32 werden geöffnet. Nach Aufnahme des Spiels "d" stösst der bewegliche Hauptkontakt gegen die Steuerstange 72 und bewegt diese und die Kontaktbrücke 70 in die Stellung b mit Zündung von zwei Lichtbögen an den Abbrennkontakten 66, 68, 70. Der Hauptkontakt 32 bleibt in dieser Stellung, verriegelt durch die Verriegelungsvorrichtung 60, während sich die Kontaktbrücke JO nach der Stellung c weiterbewegt, wo sie durch die Verzögerungssperre 82 zurückgehalten wird. Das Einschalten der Widerstände 42, 44 trägt zur Löschung der Lichtbögen bei, und nach einer Zeitdauer tp befreit die Sperre 82 die Kontaktbrücke 70* die nach der Stellung b oder a zurückkommt, je nach der Stellung des Hauptkontaktes 32. 'Wenn die Schwellwert logik 36 den Hauptkontakt 32 in der offenen Stellung zurückhält, kommt die Kontaktbrücke 70 in die offene Stellung b. Wurde inzwischen durch die Schwellwertlogik 36 der Hauptkontakt 32 entriegelt und geschlossen, kommt die Kontaktbrücke 70 in die Schliessstellung a.

In der gezeichneten Selektivschutzeinrichtung, die die Vorzugsanwendung des erfindungsgemässen Schalters bildet, ist die Verzögerungsdauer tp grosser als die Auslösedauer t-, der anderen Leistungsschalter 24, 26, 28, und die Widerstände 42, 44 bewirken eine Strombegrenzung, z.B. von 5 I_n, wobei I_n der Nennstrom des Schalters ist, und einen Spannungsabfall kleiner als 10 bis 20 %

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der Nennspannung des Netzes, wenn die Widerstände 42, 44 durch den Nennstrom I_n durchflossen werden.

Beim Abschalten des Strombegrenzungsschalters D bei Kurzschluss wird der Strom zuerst während einiger Millisekungen durch die beiden Lichtbögen an den Abbrennkontakten 66, 68, 70 und danach durch die Widerstände 42, 44 begrenzt. Gleichzeitig spricht der Leistungi schalter 24 an und öffnet in t-^ mit Unterbrechung des Reststromes. Das Strommessgerät 38 meldet das Ende des Uberstromes, und die Schwellwertlogik 36 steuert die Verriegelungsvorrichtung 60 zur Schliessung der Hauptkontakte 50, 52, 32 und Speisung der übrigen Teile des Netzes. Wird danach zum Zeitpunkt tp die Kontaktbrücke 70 befreit, kommt diese in die Anfangsstellung a zurück.

Es wird bemerkt, dass das Einschalten der Widerstände drei Zwecke hat, nämlich :

1. den Kurzschlussstrom zu begrenzen,

2. die Speisung der gesunden Netzteile mit einem Spannungsabfall kleiner als 20 %. Ein bedeutender Spannungsabfall dauert nur einige Millisekunden, die Zeit, die zum Einschalten des Parallelnebenstromkreises 40 nötig ist,

3. das Aufrechterhalten eines begrenzten Reststromes, der dem Strommessgerät 38 die Gelegenheit gibt, das Bestehen des Kurzschlusses oder das Abschalten des Kurzschlusses durch einen Leistungsschalter zu melden.

Bemerkt wird, dass die Leistungsschalter 24, 26, 28 nur einen begrenzten Strom unterbrechen und dass das Schilessen der Hauptkontakte 50, 52, 32 nur nach Abschalten des Kurzschlusses und Absinker

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ORIGINAL INSPECTEC

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des Uberstromes unter den gegebenen Schwellwert der Logik 36 eintreten kann.

Resteht der Kurzschluss auf der Sammelschiene 12, kann er nicht durch Ausschalten eines Leistungsschalters 24, 26, 28 der Stufe B beseitigt werden, und das Strommessgerät 38 meldet das Bestehen des Kurzschlusses. Die Hauptkontakte $0, 52, 32 bleiben offen und wenn die Kontaktbrücke 70 nach der Zeit t₂ befreit wird, stösst die Steuerstange 72 auf den beweglichen offenen Hauptkontakt 32, und die Kontaktbrücke 70 kommt in die offene Stellung b mit Unterbrechung des Reststromes. Die Zeitdauer tp kann regelbar sein, z. B.in Abhängigkeit von der Stromstärke, um einen bedeutenden Kurzschluss nicht zu lange zu speisen. Es ist möglich, einen Strombegrenzungsschalter D ohne Hauptkontakte 50, 52, 32 zu benutzen, wenn die Kontaktbrücke 70 zum Leiten des Hauptstromes fähig ist.

Der Schalter D ist natürlich für andere Anwendungen geeignet, z.B. zum Schnellumschalten auf eine Notstromversorgungsquelle beim Ausfallen der normalen Versorgungsquelle. In dieser Anwendung sind die Hauptkontakte 50, 52, 32 nicht unentbehrlich, und der Stromkreis 64 verbindet die Last mit der normalen Stromversorgungsquelle (nicht gezeichnet). Der Stromkreis 40 verbindet die Last mit der Notstromversorgungsquelle, und es ist leicht zu verstehen, dass das durch ein Messgerät gemeldete Ausfallen der normalen Stromversorgung die Betätigungsvorrichtung zum Offnen der Kontakte 66, 68, 70 und zum Schliessen der Kontakte 78, 80, 70 in der oben beschriebenen Weise steuert. Die Sperre 82 hält die Kontaktbrücke 70 in dieser Stellung so lange die normale Stromversorgungsquelle ausfällt.

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Claims

IN!

ULUDt.RvJ H

MERLIN uERTI', Grenoble (Frankreich)

Patentansprüche :

!..'Strombegrenzungsschalter mit einem in der Schliessstellung eines ersten Stromkreises beanspruchten beweglichen Kontakt, einer elektrodynamischen Betätigungsvorrichtung zur Schnellöffnung des Schalters und einer Verriegelungsvorrichtung der beweglichen Teile des Schalters in offener Stellung, dadurch gekennzeichnet, dass di Betätigungsvorrichtung (54, 56) die beweglichen Kontaktteile (58, 72, 70) nach Öffnung des ersten Stromkreises (64) in die Schliessstellung eines zweiten Stromkreises (40) bewegt, wo sie durch eine Sperre (82) zurückgehalten werden, so dass die beweglichen Kontakt teile (58, 72, 70) wahlweise drei verschiedene Stellungen (a, b, c einnehmen, eine Schliessstellung (a) des ersten Stromkreises (64), eine Schliessstellung (c) des zweiten Stromkreises (40) und eine offene Stellung (b) des ersten und des zweiten Stromkreises.
2. Strombegrenzungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne dass derselbe bewegliche Kontakt (70) in den beiden Endstellungen der beweglichen Kontaktteile (58, 72, 70) bzw. den ersten (64) und den zweiten (4o) Stromkreis schliesst, und dass der erste und der zweite Stromkreis in einer Zwischenstellung der beweglichen Kontaktteile (58, 72, 70) geöffnet sind.

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ORIGINAL INSPECTED COPY
3. Strombegrenzungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Stromkreis (64) parallel zu einem Hauptstromkreis (14) mit einem beweglichen Hauptkontakt (32) geschaltet ist.
4. Strombegrenzungsschalter nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem parallel zum ersten Stromkreis (64) geschalteten zweiten Stromkreis (40) ein einen Spannungsabfall bewirkenden Widerstand (42, 44) liegt, und dass der Spannungsabfall kleiner als 20 % für einen dem Nennstrom des Schalters entsprechenden Strom gehalten wird.
5. Strombegrenzungsschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitverzögerte Sperre (82) die Schliessstellung des zweiten Stromkreises (4o) während einer vorherbestimmten Zeit beibehält.
6. Strombegrenzungsschalter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schwellwertlogik (36) mit einem Stromwandler (38) die Betätigungsvorrichtung (60) so steuert, dass beim Überschreiten eines bestimmten Wertes die beweglichen Kontaktteile (58, 72, 70) in die offene Stellung des ersten Stromkreises (64) verstellt werden, und beim Abfallen des Stromes unter diesen bestimmten Wert die Entriegelung der Verriegelungsvorrichtung (60) ein Wiederschliessen des ersten Stromkreises (64) ermöglicht.
7. Selektivschutzeinrichtung für ein Netz mit einem Strombegrenzungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schliessen des zweiten Stromkreises (4o)

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und das Einschalten eines Begrenzungswiderstandes (42, 44) einen begrenzten Strom in dem Netz während einer zum Ausschalten der anderen Leistungsschalter des Netzes (24, 26, 28) genügenden Zeit aufrechthalt, und dass dieser begrenzte Strom das Wiederschilessen des ersten Stromkreises (64) steuert beim Abfallen des Stromes unter den bestimmten Wert, durch Ausschalten des den Fehler speisenden Leistungsschalters (24, 26, 28).
8. Anwendung des Schalters nach einem der Ansprüche 1 bis 3, zum Schnellumschalten auf eine Notstromversorgungsquelle, dadurch gekennzeichnet, dass die Last durch den ersten Stromkreis mit der normalen Stromversorgungsquelle und durch den zweiten Stromkreis mit der Notstromversorgungsquelle verbunden ist, und dass die elektrodynamische Betätigungsvorrichtung beim Ausfallen der normalen Stromversorgungsquelle betätigt wird.

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