DE2752060C2 - Vorrichtung zur Erfassung von Kurzschlüssen in mehrphasigen Mittelspannungs-Kabelnetzen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung von Kurzschlüssen in mehrphasigen Mittelspannungs-Kabelnet/en nach dem Oberbegriff des Patentan-Spruchs 1.

Bei einer solchen aus »elektrotechnik« 51, Heft 1/2 vom 22.01.69, Seite 14, rechte Spalte bekannten Vorrichtung zur Kurzschlußfernmeldung über Meldeleitungen ist jeder Kabelader ein Kurzschlußrelais mit einem Schutzgas-Magnetschalter (Reed-Kontakt) zugeordnet, der durch innere magnetische Abschirm- und Leitbleche auf eine bestimmte Ansprechstromstärke

60 eingestellt wird. Die Magnetschalter betätigen gleichspannungsgespeiste Hilfsstromkreise für Anzeigerelais in einer Netzwarte. Beim Nulldurchgang des Kurzschlußwechselstromes öffnet sich der jeweilige Magnetschalter kurzzeitig und unterbricht vorübergehend den Hilfsstromkreis, so daß das Anzeigerelais betätigt wird. Bei diesen bekannten Vorrichtungen ist jeder Kabelader des betreffenden Kabels ein gesonderter Magnetschalter zuzuordnen. Dies setzt voraus, daß an den Anbringungsstellen der Kabelmantef vorher entfernt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine leichter anbringbare Vorrichtung zu schaffen, die für Kabel mit beliebig vielen Kabeladern geeignet ist und eine eindeutige Erfassung und Auswertung der einzelnen Betriebszustände erlaubt

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und nachfolgend näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine ein Kabel umgebende Vorrichtung mit einer »ODERw-Schalterkette,

F i g. 2 eine Vorrichtung mit einer zusätzlichen »UNDw-Schalterkette.

F i g. 3 und 4 Anordnungen von »UNDw-Schalterketten mit magnetischen Shunts.

In dreiphasigen, halbstarr oder starr geerdeten Kabelnetzen für Mittelspannung ist vorteilhafterweise eine Vorrichtung nach F i g. 1 vorzusehen, die bei einpoligen oder mehrpoligen Kurzschlüssen unverzögert eine abrupte Widerstandsänderung von unendlichem Widerstandswert auf den Wert Null an den Klemmen 6, 7 einer »ODER«-Schalterkette 5 aus parallelgeschalteten Schutzgas-Magnetschaltern MS hervorruft, an welche potentialfreien Klemmen 6, 7 ein nicht dargestelltes bistabiles Speicherrelais mit örtlicher Zustandsanzeige und Mitte' zur Fernbetätigung von speichernden Geräten in einer Warte angeschlossen sind. Die »ODERw-Schalterkette 5 liegt im Luftzwischenraum zwischen einem gebogenen äußeren segmentförmigen Magnetschirm 2 und einem zu diesem parallelen, gebogenen, inneren, segmentförmigen Magnetschirm 4. der ein Drehstromkabel 1 mit an den Ecken eines gedachten gleichseitigen Dreiecks liegenden Kabeladern R. S, T unmittelbar teilweise umgibt Der äußere Magnetschirm 2 ist mit einer Spannvorrichtung 3 "erbunden. mit deren Hilfe die genannte Vorrichtung am Kabel 1 festgeklemmt werden kann. Die bevorzugte Anbringungsstelle ist zwischen Kabel-Endverschluß und Mantelerdung; sie ist bei eisenarmierten Kabeln von der Eisenarmierung zu befreien. Die »ODER«Schalterkette 5 enthält eine Vielzahl von Schutzgas-Magnetschaltern M.S'. die das Kabel 1 möglichst lückenlos auf einem Teil η des Umfanges D ■ λ umschließt, mit ²Is < η < V₄.

Durch die entsprechende Wjhl der Radien und der Profilstärke der beiden segmentförmigen Magnetschirme 2,4 von relativ kurzer axialer Ausdehnung wird ein ausreichend homogenes, gekrümmtes Feld im Magnetfeldkanal (Luftzwischenraum) zwischen den beiden Magnetschirmen 2 und 4 erhalten und es können alle Arten von Kurzschlußströmen mit der Vorrichtung erfaßt werden durch entsprechende Einhaltung der erforderlichen günstigen Ansprechverhältnisse der

Schwellwerte bei mehrpoligen und einpoligen Kurzschlüssen. Durch diese Maßnahme sind Ansprechverhältnisse von 5:1 bis 10:1 leicht erreichbar. Dabei empfehlen sich Stromanregungen von 100 bis 200 A für einpolige Kurzschlüsse und von 1000 bis 2000A für mehrpolige Kurzschlüsse.

Die unbetätigte »ODER«-Schalterkette 5 im bei fehlerfreiem Zustand homogenen Magnetfeldkanal zwischen beiden Magnetsrhirmen 2 und 4, von denen der äußere als Abschirmung gegen äußere Fremdmagnetfelder wiikt, spricht bei über dem Nennstrom liegenden fehlerbedingten Oberströmen in den Kabelleitern dadurch an, daß im besagten Magnetfeldkanal ein Drehfeld ausreichender Feldstärke auftritt, das mindestens einen der Schutzgas-Magnetschalter MS entsprechend öffnet und schließt, so daß an den Klemmen 6, 7 eine entsprechende Widerstandsänderung von unendlich auf Null usw. eintritt, die als binäres Signal ausgewertet wird.

Die bei halbstarr oder starr geerdeten Netzen vorteilhaften Ansprechverhältnisse von 5:1 bis 10:1 sind dem Umstand zu verdanken, daß bei mehrpoligen Kurzschlüssen nur die sich aus der angenäherten Bifilarität ergebende Differenz der Phasenduichflutungen magnetomotorisch wirksan; sind, wogegen beim einpoligen Fehler der volle Summenfehlerstrom zur Wirkung gelangt

Für Kabelnetze mit isoliertem bzw. kompensiertem Sternpunkt und für Netze, bei denen kleinere Anregeströme bei einpoligen Kurzschlüssen als die genannten _m gefordert sind, werden zusätzliche Schalterketten vorgesehen. So kann eine »UND«-Schalterkette 8 aus in Reihe geschalteten Schutzgas-Magnetschaltern MS gemäß F i g. 2 zwischen dem Kabel 1 und dem inneren Magnetschirm 4 das Kabel möglichst lückenlos im _}-, Bereich η ■ D ■ π umgebend angeordnet sein. Statt dieser »UND«-Schalterkette 8 kann auch eine zweite »ODERtt-Schalterkette vorgesehen sein, die ebenfalls wie die besagte »UND«-Schalterkette mit den Klemmen 6,7 verbunden ist.

Statt der in Fig.2 gezeigten Anordnung kann die zusätzliche »JNDw-Schalterkette auch im Magnetfeldkanal zwischen den Magnetschirmen 2 und 4 zusammen mit der »ODER«-Srhalterkette 5 an die Klemmen 6, 7 angeschlossen werden.

Bei Anordnung mit einer zusätzlichen »UNDc-Schalierkette ist es zur Vermeidung des Mitschwingens der Kontakte der zugehörigen Schutzgas-Magnetschalter MSbis zum Erreichen bestimmter Schwellwerte von Strom und Magnetfeld vorteilhaft, diese magnetisch abzushunten.

Gemäß F i g. 3 können hierzu die Schutzgas-Magnetschalter MS der »UNDw-Schalterkette 8 über weichmagnetische Letter 10 elektrisch in Reihe geschaltet sein. Den einzelnen Magnetschaltern MS sind weichmagnetische Bypässe 9 mit wesentlich geringerem Querschnitt als die Leiter 10 zugeordnet, die von den Leitern 10 elektrisch getrennt sind. Die Leiter 10 und die Bypässe 9 haben eine bestimmte Sättigungscharakteristik. Somit tritt das Magnetfeld erst bei Überschreiten der besagten Schwellwerte von Strosn bzw. Magnetfeld aus den gesättigten Bypässen 9 aus und betätigt die Kontakte der Magnetschalter MS. Die Ansprechschwelle wird vom Querschnitt der Bypäs« ■) und vom freien Luftspaltsegment D ■ ,τ(1 — njbestin.m'.

Diese Abshuntung der Magnetschalter der »UND«- Schalterkette 8 kann bei normaler Reihenschaltung durch unmagnetische Verbindungsleiter gemäß H i g. 4 auch dadurch erreicht werden, daß ein dritter segmentförmiger Magnetschirm 11 mit seitlich angebrachten Randausnehmungen 12 für die Aufnahme der Magnetschalter MS vorgesehen ist, die in Reihe liegend an die Klemmen 6,7 angeschlossen ist.

Eine zusätzliche, nicht dargestellte Magnetschalter-Ancrdnung zur Erfassung einpoliger Erdkurzschlüsse im Unternennstrombereich besteht darin, daß in einer zweiten Ebene zur beschriebenen Vorrichtung ein möglichst symmetrischer Magnetkern um das Kabel angeordnet ist, der eine torroidale Wicklung besitzt, an die ein Elektromagnet mit Luftspalt angeschlossen ist. In diesem Luftspalt ist ein Magnetschalter oder eine »ODER«-Schalterkette angeordnet und mii den beiden Klemmen der anderen Schalterketten verbunden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Erfassung von Kurzschlüssen in mehrphasigen Mittelspannungs-Kabelnetzen, die an einer ÜberwachungssteJIe des Kabels befestigbar ist und Magnetkreise mit Abschirm- und Leitblechen für potentialfreie Schutzgas-Magnetschalter zur Betätigung von Anzeige- und/oder Steuergeräten in einer Netzwarte aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei zueinander in radialem Abstand gehaltene, das Kabel (1) auf einem Teil π seines Umfanges D ■ π umgebende, segmentförmige Magnetschirme (2, 4) vorgesehen sind und im Luftzwischenraum zwischen diesen Magnetschirmen elektrisch parallelverbundene, in der Projektion ,5 auf den Teilumfang des Kabels räumlich eng benachbarte Magnetschalter (MS) als »ODER«- Schalterkette (5) mit Klemmen (6, 7) für die Fernbetätigung angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem inneren Magnetschirm (4) und eem äußeren Magnetschirm (2) bzw. dem Kabel (1) eine »UND«-Schalterkeiie (8) aus in Reihe geschalteten Magnetschaltern (MS) angeordnet und mit den Klemmen (6,7) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem inneren Magnetsctiirm (4) und dem Kabel (1) e^:ne zweite »ODER«- Schaiterkette angeordnet und mit den Klemmen (6,

7) verbunden ist. _J0

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetschalter (MS)der »UND«- Schalterket ? (8) durch weichmagnetische Leiter (10) elektrisch miteinander verbunden sind und den Magnetschaltern (MS) magnetisch abschirmende Bypässe (9) zugeordnet sind, di*· von den Leitern (10) elektrisch getrennt sind (F i g. 3/.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetschalter (MS) der »UND«- Schalterkette (8) miteinander durch amagnetische Leiter elektrisch verbunden und einzeln in Randausnehmungen (12) eines dritten teilzylinderförmigen Magnetschirmes (11) angeordnet sind (Fig. 4).

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Luftspalt des Magnetkreises oder in einer gesonderten Ebene zum Magnetkreis ein Hilfsmagnetkreis mit angenähert symmetrischem Magnetkern und einer torroidalen Wicklung um das Kabel angeordnet und die Wicklung mit einem Elektromagnet mit Luftspalt verbunden ist, in dem ein mit den Anschlußklemmen verbundener einzelner Magnetschalter oder eine dritte »ODER«- Schalterkette angeordnet ist.