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Ilii irfindung bezieht sich auf eine Anordnung gemäß de.
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Überbegriff des Anspruches 1. Bei bekannten Anordnunge.
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dieser Art erfolgt beim Auftreten eines Kurzschlußes ein Auslösesignal
an den übergeordneten Leistungsschalter, er dann die gestörte Leitung abschaltet.
Zwischen dem Auftreten dem Kurzschlußes und dem endgültigen Abschalten der Leitung
vergeht eine Zeitspanne, die möglichst kurz sein muß, @m die schädlichen Wirkungen
des Kurzschlußstromes möglichst klein zu halten. Bei Verwendung von strombegrenzenden
Leistun sschaltern erfolgt die Abschaltung der Leitung innerhalb weniger illisekunden
nach dem Entstehen des Kurzschlußes.
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In bestimmten Anlagen, zum Beispiel in explosionsgefährdeten Räumen
oder im Bergbaubetrieb unter Tage, kann möglicherweise innerhalb dieser Abschaltzeit
infolge des Kurzschlußes @a der Leitung ein Lichtbogen entstehen, der ein explosionsfä@
::s Gasgemisch entzündet. In Bergbaubetrieben unter Tage erfolgt zum Beispiel die
Abschaltung eines vor Ort entstandenen Kurzschlußes mit Hilfe von strombegrenzenden
Leistungsschaltern, die :i druckfestgekapselten Gehäusen untergebracht sind. Dabei
werden die zu schützenden Anlagenteile von einem elektronischen Überstromrelais
überwacht, das ebenfalls innerhalb des druckfesten Gehäuses angeordnet ist und im
Falle eines .* chlusses ein Auslösesignal auf den Leistungsschalter gibt
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gegenüber den bekannten Anordnungen der eingangs
genannten Art einen noch wirkungsvolleren Schutz der zu überwachenden Leitungen
und Anlageteile zu schaffen. Diesc Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruches 1 gelöst. Der Erfindung liegt also die Idee zugrunde, den infolge
eines Kurzschlusses entstandenen Kurzschlußstrom nicht über die Fehlerstelle selbst,
sondern über den elektronischen Kurzschließer am Anfang der Leitung fließen zu lassen,
und zwar so lange, bis der iiber;eordnete Leistungsschalter angesprochen hst. Der
elektronische Aufbau des Kurzschließers bewirkt, d er sofort beim Auftreten eines
Kurzschlusses reagiert, und zwar in einer Zelt, die kleiner ist als die Abschaltzeit
des übergeordneten Leistungsschalters. Zusammen mit der Anordnung des KurzschliePers
m Anfang der Leitung wird dndurch erreicht, daß der Kurzschlußstrom sofort bei seinem
Entstehen von der Fehlerstelle weg an den Anfang der Leitung ve-legt wird, so daß
auf der zu Der wachenden Leitung oder an den zu überwachenden Geräten kein Schaden
mehr auftreten kann. Für explosionsgefährdete Räume bedeutet dies, daß durch die
Verlegung des Kurzschlußes an den im druckfesten Gehäuse liegenden Anfang der Leitung
auf der zu überwachenden Leitung oder an den zu iberwachenden Geraten kein Lichtbogen
auft-eten kann und somit auch keine Explosion infolge eines Lichtbogens entstehen
kann.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angelegt. Dabei kann zum Beispiel der Kurzschließer mindestens ein von dem Auslösesignal
angesteuertes, steuerbares Halhleiterbauelement enthalten, wobei dem Kurzschließer
eine von der Überwachungseinrichtung gesteuerte Zündstufe zur Erzeugung eines Zündimpulses
für das Halbleiterbauelement vergeschaltet ist. Je nach Anzahl der zu überwaschenden
leitungen konn deT Kurzschließer ein oder mehrere derartige steuerbare Halbleiterbauelemente
enthalten, z.B. Thyristoren. Tn der Überwachungseinrichtung wird die Leitung überwacht.
Dabei erfolgt eine Unterscheidung zwischen schädlichen Kurzschlußströmen auf der
Leitung und betriebsmäßig
auftretenden hohen Anlaufströmen, z. B.
von Motoren. Ist dabei von der Überwachungseinrichtung ein Überstrom als schädlicher
Kurzschlußstrom erkannt worden, so gibt diese Überwachungseinrichtung ein Steuersignal
an die Zündstufe, in der der Zündimpuls für den oder die Thyristoren im Kurzschließer
erzeugt wird.
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Gleichzeitig mit dem Erkennen eines Kurzschlußes auf der Leitung und
mit der Ab be eines Steuersignals an die Zündstufe und eines Zündimpulses an den
Kurzschließer enthält der übergeordnete Leistungsschlater von dem Auslösesignal
der Überwachungseinrichtung einen Befehl zur Abschaltung der Leitungen. Zwischen
dem Erkennen ccs Kurzschlußstromes und der endgültigen Abschaltung der fehlerhaften
Leitung vom Netz vergeht eine bestimmte Zeit, die der gleichzeitig angesteuerte,
jedoch wesentlich schneller arbeitende Kurzschließer dazu benutzt, den Kurzschlußstrom
zu flihren, bis die fehlerhafte Leitung durch den Leistungsschalter von Netz getrennt
ist. Der Thyristor des Kurzschließers hat also die Aufgabe, während der Ansprechzeit
des übergeordneten Leistungsschalters den Kurzschlußstrom zu führen.
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Eine zuverlässige Wirkungsweise des Kurzschließers ergibt sich dadurch,
daß die Steuerelektrode der steuerbaren Halbleiterbauelemente über einen Gleichrichter
mit einem auf der zu überwachenden Leitung angeordneten Stromwandler verbunden ist,
und daß die Steuerstrecke des Halbleiterbauelementes durch einen von der Überwachungseinrichtung
zu betätigenden Kontakt überbrückbar ist. Damit kann auf einfache und zuverlässige
Weise ein Zündimpuls für die steuerbaren Halbleiterbauelemente zur Verfirnung gestellt
werden. Dabei wird die Zündleistung für die Halbleiterbauelemente über die Stromwandler
direkt aus der zu überwachenden Leitung bezogen, und zwar im Störungsfalle, wenn
von der Überwachungseinrichtung ein Kurzschluß auf der Leitung erkannt wurde. Dabei
erhalten die Halbleiterbauelemente solange Steuerstrom, bis der übergeordnete Leistungsschalter
den Kurzschlußstrom fortgeschaltet hat.
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Wenn keine Störung vorliegt, wird die Steuerstrecke des Halbleiterbauelementes
kurzgeschlossen, so daß über die Steuerstrecke
dieses Halbleiterbauelementes
kein Steuerstrom fließen kann. Der die Steuerstrecke übertrückende bzw. kurzsch]ief3ende
Kontakt wird vorzugsweise über ein Relais Von der Überwachungseinrichtung aus betätigt.
Die Anordnung ist also vorzugsweise so getroffen, daß der die Steuerstrecke des
Halbleiterbauelementes überbrückende Kontakt im Normalbetriebszustand geschlossen
ist, während im Kurzschlußfall der Zündimpuls für das Halbleiterbauelement durch
Öffnen des parallel zur Steuerstrecke liegenden Kontnktes erfolgt.
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In der Zeichnung ist in den Figuren 1 und 2 ein Ausführungsbeispiel
des Gegenstandes gemäß der Erfindung dargestellt. Fig. 1 zeit eine schematische
Darstellung der Anordnung in einem Blockschaltbild, Fig. 2 zeigt ein ausführliches
Schaltbild.
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Gemäß Fig. 1 ist mit 10 cine zu überwachende Leitung bezeichnet.,
an deren Ende ein Motor 11 nngeschlossen ist. Leitung 10 und Motor 11 können im
Falle eines Kurzschlusses, z. B. an der Stelle 12, durch einen Leistungsschalter
13 vom Netz 14 ahgeschaltet werden. Am Anlang der leitung 10 befinden sich Stromwandler
15 und Spannungswandler 16. Mit 17 ist eine Überwachungseinrichtung. mit 18 eine
Zündstufe und mit 19 ein elektronischer Kurzschließer bezeichnet.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist die zu überwachende Leitung
als Drehstromleitung mit den Phasen R,S,T ausgebildet.
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Der Kurzschließer 19 enthält 3 am Anfang der Leitung 10 angeordnete
Thyristoren 20, deren Steuerelektrode mit 21 bezeichnet ist. Die Steuerstrecken
dieser Thyristoren 20 sind jeweils durch einen Kontakt 22 überbrückbar, der von
einem nicht dargestellten Relais der Überwachungseinrichtung 17 betätigt werden
kann.
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Die Zündstufe 18 enthält für jede Phase R,S,T einen Stromwandler 23
und einen Gleichrichter 24, deren Gleichstromausgang jeweils an die Steuerelektroden
21 der Thyristoren 20 gelegt ist.
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Zur Erkennung eines Kurzschlußes auf der leitung 10 werden Strom und
Spannung durch die am Anfang der Leitung angeordneten Stromwandler 15 und Spannungswandler
16 erfaßt. Die Überwachungseinrichtung
17 dient zur Überwachung
der Leitung 10 und ist in der Lage, anhand der Strom-Spannungscharakteristik einen
Kurzschluß auf der Leitung von den betriebsmäßig auftretenden hohen Anlaufströmen
des Motors zu unterscheiden.
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Im störungsfreien Betrieb sind die von einem nicht dargestellten Relais
des Überwachungseinrichtung 17 betätigbaren Kontakte 22 geschlossen, so daß die
Steuerstrecken der Thyristoren 20 kurzgeschlossen sind. Damit kann über die Steuerstreckken
kein Strom fließen, vielmehr werden die Gleichrichter 24 gleichstromseitig durch
die Kontakte 22 kurzgeschlossen.
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Wird nunmehr von der Überwachungseinrichtung 17 auf der Leitung 10
ein Kurzschluß erkannt, so gibt diese Überwachungseinrichtung durch Öffnen der Kontakte
22 ein Steuersignal an die Zündstufe 18. In dieser Zündstufe 18 werden die Zündimpulse
für Thyristoren 20 erzeugt. Gleichzeitig mit dem Erkennen eines Kurzschlußes auf
der Leitung 10 und der Abgabe eines Steuersignales an die Zündstufe 18 erhält der
übergeordnete Leistungsschalter 13 ein Auslösesignal, um die fehlerbehaftete Leitung
10 vom Netz 14 zu trennen. Die Thyristoren 20 des Kurzschlezißers 19 haben die Aufgabe,
während der Ansprechzeit dieses Schalters 13 den Kurzschlußstrom zu führen.
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Mit dem Öffnen der Kontakte 22 fließt der von den Stromwandlern 23
gelieferte Strom über die Steuerstrecken der Thyristoren 20, die ihrerseits nunmehr
die Drehstromleitung 10 kurzschließen.
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Die Zündleistung für die Thyristoren 20 wird im Kurzschlußfall über
die Stromwandler 23 direkt aus der Drehstromleitung 10 bezogen. Die Thyristoren
20 erhalten solange Steuerstrom, bis der übergeordnete Leistungsschalter 13 den
Kurzschlußstrom fortgeschaltet hat.