DE3021909C2

DE3021909C2 - Selektive Überstromschalteinrichtung

Info

Publication number: DE3021909C2
Application number: DE3021909A
Authority: DE
Inventors: Derk van der Goor Scheer
Original assignee: Hazemeijer BV
Current assignee: Hazemeijer BV
Priority date: 1979-06-11
Filing date: 1980-06-11
Publication date: 1986-08-07
Also published as: CH653188A5; JPS5650025A; IT1129086B; JPS6051221B2; NL176724B; ES492326A0; GB2054964A; BE883744A; ES8101335A1; FR2458926B1; SE446361B; US4354215A; SE8004317L; GB2054964B; DE3021909A1; NL176724C; FR2458926A1; IT8067906A0; NL7904563A

Description

schnitt des Netzes ununterbrochen fortgesetzt

Wie man sieht, kann mit der selektiven strombegrenzenden Einrichtung der hier beschriebenen Art jeder Kurzschlußstrom permenent selektiv ausgeschaltet werden, d. h. nur mittels des Schalters, der sich in F i g. 1 gerade oberhalb des Kurzschlusses befindet

Damit außerhalb des aufgrund eines Kurzschlusses ausgeschalteten Abschnittes des Netzes niemals ein Spannungsabfall von z. B. mehr als 25 bis 35% auftrJtt und verhindeit wird, daß Geräte in dem nicht nach einem Kurzschluß ausgeschalteten Abschnitt des Netzes ausfallen, wenn die Spannung unter einen vorbestimmten Wert absinkt, sind die Werte der Parallelwiderstände 12 von Stufe zu Stufe gestaffelt Der Wert des Parallelwiderstands 12 des selektiven Schutzsystems 2 kann beispielsweise 10 Müliohm betragen, derWert des Parallelwiderstands 12 der Schutzsysteme 3 und 4 30 MiI-liohm und der Wert des Parallelwiderstands 12 der Schutzsysteme 5 bis 8 80 Milliohm.

Im Falle eines Kurzschlusses am Punkt A beträgt die Spannung auf der Stufe II

80

10 + 30 + 80

χ 100% = 67%

der Nennspannung.

Bei einem Kurzschluß am Punkt B beträgt die betreffende Spannung sogar

30

10 + 30

χ 100% = 75%

der Nennspannung.

F i g. 2 zeigt ein selektives Schutzsystem, das in zwei Hauptbestandteile unterteilt werden kann, nämlich eine Begrenzungseinrichtung 9 und ein verzögertes Schaltglied 10. Diese beiden Hauptbestandteile sind in der Darstellung jeweils mit unterbrochenen Linien umgeben. Die Begrenzungseinrichtung 9 kann ihrerseits in das strombegrenzende Schnellschaltglied 11 und den strombegrenzenden Widerstand 12 unterteilt werden. Das verzögerte Schaltglied 10 ist in Reihe mit der Begrenzungseinrichtung 9 geschaltet.

Im Falle eines Kurzschlusses im Netz arbeitet das selektive Schutzsystem wie folgt: Der Kurzschlußstrom fließt vom Stromanschluß 13 durch die Wicklung eines Elektromagneten 14 und betätigt die Anker 15 und 16 zum Antreiben und Lösen des beweglichen Kontakt-Stücks 17 des strombegrenzenden Schnellschaltgliedes 11.

Da feste Kontaktstück des Schnellschaltgliedes 11 wird durch das eine Endteil 18 des Widerstandsleiters 19 des strombegrenzenden Widerstands 12 gebildet. Wenn als Folge eines Kurzschlußstromes das bewegliche Kontaktstück 17 von dem Endteil 18 wegbewegt wird, entsteht ein Lichtbogen, der unter dem Einfluß des Magnetfeldes, das durch den durch das bewegliche Kontaktstück 17 und das Endteil 18 fließenden Strom hervorgerufen wird, sich über den Widerstandsleiter 19 der Kontaktstelle wegbewegt und zu einem bestimmten Zeitpunkt von dem beweglichen Kontaktstück 17 zu einem zweiten Widerstandsleiter 20 des strombegrenzenden Widerstands 12 überspringt.

Die beiden Widerstandsleiter 19 und 20 verlaufen räumlich parallel und können an dem von der Kontaktstelle abgewandten Ende direkt oder indirekt über einen Widerstand 23 (Nebendarstellung der F i g. 2) miteinander verbunden sein. Im erstgenannten Fall haben beide Widerstandsleiter 19 und 20 einen solchen Gesamtwiderstandswert, daß sich die erforderliche Strombegrenzung ergibt. Im zweiten Fall sorgt der Gesamtwiderstandsweri der Widerstandsleiter 10 und 20 und des an deren äußeren Enden angeschlossenen Widerstands 23 für die nötige Strombegrenzung. Diese Methode wird dann angewendet, wenn der Widerstandswert so hoch sein soll, daß er nicht oder kaum mit nur den beiden Widerstandsleitern 19 und 20 erreichbar ist
ίο In beiden Fällen wird letztlich ein bestimmter Widerstandswert der erforderlichen Größe in den Kurzschlußstromkreis eingeführt Zu diesem Zweck ist der Widerstandsleiter 20 an dem der Kontaktstelle zugewandten Ende an einen Teil 21 angeschlossen, mit dem der Leiter 20 elektrisch mit der Befestigungsstelle 22 des beweglichen Kontaktstücks 17 verbunden ist, so daß der Kurzschlußstrom durch einen Kreis fließt, welcher der Reihe nach durch den Stromanschluß 13, die Windungen des Elektromagneten 14, die Befestigungsstelle 22, den elektrisch leitenden Teil 21, die Widerstandsleiter 20 und 19 (bzw. den Widerstandsleiter 20, ggf. den Widerstand 23 und den Widerstandsleiter 19) und das Endteil 18 gebildet ist. Dieses Endteil steht in stromleitender Verbindung mit dem festen Kontaktstück 24 des verzögerten Schaltgliedes 10.

Das mit dem festen Kontaktstück 24 zusammenwirkende bewegliche Kontaktstück 25 steht mit dem Stromanschluß 27 über einen flexiblen Leiter 26 in Verbindung, so daß der Stromkreis für den begrenzten Kurzschlußstrom durch das Endteil 18, das feste Kontaktstück 24, das bewegliche Kontaktstück 25, den flexiblen Leiter 26 un dden Stromanschluß 27 gebildet ist.

Das bewegliche Kontaktstück 25 des verzögerten Schaltglieds 10 und das bewegliche Kontaktstück 17 des strombegrenzenden Schnellschaltgleides 11 sind miteinander über eine Kupplung 28 verbunden. Diese Kupplung sorgt dafür, daß das verzögerte Schaltglied 10 mit einer gewissen Verzögerung nach dem strombegrenzenden Schnellschaltglied 11 öffnet und daß die Verzögerungszeit des Schaltgliedes 10 in den Ausgangszustand rückgesetzt wird, wenn das Schnellschaltglied 11 wieder eingeschaltet wird. In F i g. 2 ist die Kupplung 28 nur schematisch mit einer unterbrochenen Linie dargestellt; anhand von F i g. 3 erläutert.

Wenn die eingestellte Verzögerungszeit abgelaufen ist, wird das bewegliche Kontaktstück 25 des verzögerten Schaltglieds 10 vom festen Kontaktstück 24 wegbewegt und der Kurzschlußstrom permanent unterbrochen. Der Lichtbogen, der sich während des Trennens der Kontaktstücke gebildet hatte, wird in an sich bekannter Weise mittels einer Löschkammer 29 gelöscht.

Unter normalen, ungestörten Verhältnissen fließt der Strom durch den Stromanschluß 13, die Erregungswicklung oder -windungen des Elektromagneten 14, die als Stromanschluß dienende Befestigungsstelle 22, deren flexiblen Leiter 30', das bewegliche Kontaktstück 17, das Endteil 18, das feste Kontaktstück 24, das bewegliche Kontaktstück 25, den flexiblen Leiter 26 und schließlich durch den Stromanschluß 27.
F i g. 3 zeigt schematisch die Kupplung 28 der F i g. 2. Die Kupplung wird durch eine Nockenscheibe 35 gebildet, die von einer Feder 38 in der durch den Pfeil angegebenen Richtung vorgespannt ist. Die Nockenscheibe 35 wirkt mit zwei Klinken zusammen, nämlich mit der Sperrklinke 30 bzw. 39 des Schnellschaltgliedes und mit der Sperrklinke 37 des verzögerten Schaltgliedes.

Wenn das Schnellschaltglied öffnet, bewegt sich die Sperr- oder Riegeleinrichtung des Schnellschaltgliedes

in Richtung des Pfeiles 31, und infogledessen gibt die Sperrklinke 30,39 die Nockenscheibe 35 frei. Unter dem Einfluß der Antriebsfeder 38 bewegt sich die Nockenscheibe 35 in Richtung des Pfeiles 32. Je nach der Vorspannung der Feder 38 wird die Nockenscheibe schneiler oder langsamer beschleunigt, und der Nockenteil 40 wird entsprechend früher oder später die Klinke 37 des verzögerten Schaltgliedes erreichen und dieses schließlich durch eine Bewegung in Richtung des Pfeiles 33 ausschalten,

Durch Einstellen der Vorspannung der Antriebsfeder 38 und Positionieren des Nockenteils 40 auf der Nokkenscheibe 35 kann die Verzögerungszeit eingestellt werden.

Wenn das Schnellschaltglied wieder geschlossen wird. kann ein Motor aufgrund eines Mikroschalters oder dgl. anlaufen und die Nockenscheibe 35 in Richtung des Pfeiles 34 unter Spannung der Antriebsfeder 38 drehen, so daß schließlich wieder die Ausgangslage erreicht wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

25

30

35

40

45

50

55

60

Claims

1 2

Fig.2 eine beispielhafte Ausführungsform einer Patentanspruch: Überstromschalteinrichtung;

F i g. 3 eine beispielhafte Ausführungsform einer me-

Selektive Überstromschalteinrichtung zum zeit- chanischen Kupplung zur Verwendung in der Einrichgestaffelten Schutz eines einseitig gespeisten Netzes 5 tung nach F i g. 2.

mit aufeinanderfolgenden, durch selektive Schutzsy- In F i g. 1 ist schematisch das Schaltbild eines einseitig

sterne getrennten Netzabschnitten, gespeisten Netzes dargestellt, das als Stromquelle einen

bei der im Störungsfall in einem Netzabschnitt nur Transformator 1 hat Das dargestellte Netz ist beispielsdas auf der — von der Stromquelle gesehen — un- weise in drei Stufen 1,11 und III unterteilt, die in untermittelbar vor der Störungsstelle befindliche Schutz- io schiedlichen Entfernungen von der Quelle liegen, und system den betreffenden Netzabschnitt nach einer jede Stufe wird über ein oder mehrere selektive Schutzeinstellbaren Verzögerungszeit abschaltet, wobei systeme 2 bis 8 gespeist Genauer gesagt wird die Stufe I das Schutzsystem aus einem strombegrenzenden über das selektive Schutzsystem 2 gespeist, die Stufe II Schnellschaltglied, zu dessen Schaltstrecke ein Wi- über die selektiven Schutzsysteme 3 und 4 und die Stufe derstand parallel geschaltet ist, und aus einem in 15 III über die selektiven Schutzsysteme 5 bis 8. Jedes Reihe mit dem Schnellschaltglied liegenden verzö- Schutzsystem enthält eine Begrenzungseinrichtung 9 gtrten Schaltglied besteht, und ein verzögertes Schaltglied 10. Die Begrenzungs-

dadurchgekennzeichnet, einrichtung 9 enthält ihrerseits ein Schnellschaltglied 11

daß das verzögerte Schaltglied (10) mit dem Schnell- und einem strombegrenzenden Parallelwiderstand 12. schaltglied (U) über einen Verzögerungsmechanis- 20 Die verzögerten Schaltglieder 10 sind mit den strommus (30 bis 40) mechanisch gekuppelt ist, der eine begrenzenden Schnellschaltgliedern 11 so gekoppelt, mittels einer Antriebsfeder (38) vorgespannte Nok- daß beim öffnen eines strombegrenzenden Schnellkenscheibe (35) aufweist, die beim öffnen des schaltgliedes das zugehörige verzögerte Schaltglied 10 Schnellschaltgliedes (11) freigegeben wird und deren nach einer gewissen voreingestellten Verzögerungszeit Nocken (40) nach Ablauf der Verzögerungszeit eine 25 ebenfalls öffnet

Sperrklinke (37) des verzögerten Schaltgliedes (10) Während für die Stufe III die Schaltglieder 10 der

betätigt, und daß die Nockenscheibe (35) beim er- selektiven Schutzsysteme 5 bis 8 ohne Verzögerung einneuten Schließen des Schnellschaltgliedes (11) unter gestellt werden können, kann man beispielsweise für die Spannen der Antriebsfeder (38) in die Ausgangslage Stufe II die Schaltglieder der selektiven Schutzsysteme rückstellbar ist, 30 3 und 4 mit einer Verzögerung von 10 ms und das

wobei die Verzögerungszeit durch entsprechende Schaltglied des Schutzsystems 2 für die Stufe I mit einer Vorspannung der Antriebsfeder (38) einstellbar ist. Verzögerung von 20 ms einstellen, so daß sich eine Zeit-

abstufung von 10 ms zwischen den verschiedenen Stu-

fen ergibt. Die abgestufte Zeitverzögerung kann ent-

35 sprechend den Anforderungen des jeweiligen Falles geändert werden.

Die Erfindung betrifft eine selektive Überstrom- Wenn beispielsweise am Punkt A ein Kurzschluß auf-

schalteinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentan- tritt und der Kurzschlußstrom genügend hoch ist, wer-Spruchs. den die Schnellschaltglieder 11 der selektiven Schutzsy-

Bei der aus der DE-OS 25 03 523 bekannten Einrich- 40 sterne 2, 4 und 8 sofort öffnen und dabei den Kurztung dieser Gattung enthält ein erstes Schutzsystem, das schlußstrom auf die Parallelwiderstände 12 umschalten, dem auf die Stromquelle folgenden ersten Netzab- so daß der Kurzschlußstrom begrenzt wird. Da der schnitt vorgeschaltet ist, ein strombegrenzendes Kurzschluß im Punkt A auf der Stufe IH auftritt, wird in Schnellschaltglied in Reihe mit einem verzögerten diesem Fall das verzögerte Schaltglied 10 des selektiven Schaltglied. Das verzögerte Schaltglied wird elektroma- 45 Schutzsystems 8 den Kurzschlußstrom fast gleichzeitig gnetisch durch Überstrom ausgelöst und öffnet den vollständig abschalten, worauf die Schnellschaltglieder Stromkreis nach Ablauf einer eingestellten Verzöge- 11 der selektiven Schutzsysteme 2 und 4 wieder eingerungszeit, wobei diese Zeit im ersten Schutzsystem lan- schaltet werden und damit die Verzögerungszeiten der ger als in den folgenden Schutzsystemen bemessen ist, zugehörigen verzögerten Schaltglieder für einen gegedamit nur das von der Stromquelle gesehen unmittelbar 50 benenfalls auftretenden anderen Kurzschluß rückstelvor der Strömungsstelle befindliche Schutzsystem den len.

nachfolgenden Netzabschnitt abschaltet. In einigen Fällen ist es möglich, nur die selektiven

Bei diesem Stand der Technik ist das erste Schutzsy- Schutzsysteme 5 bis 8 für die letzte Stufe mit einem stern infolge zweier Überstrom-Meßeinrichtungen auf- Schnellschaltglied 11 zu versehen, weil dann Selektivität wendig. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die 55 bezüglich einer niedrigeren Stufe nicht erforderlich ist. gattungsgemäße Einrichtung aufwandarm und zuverläs- Wenn nötig, kann der strombegrenzende Parallelwidersig arbeitend auszubilden. Diese Aufgabe wird erfin- stand 12 ersetzt werden durch eine Bogenlöschkammer. dungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Unter Annahme eines Kurzschlusses im Punkt B der

Patentanspruchs gelöst. Stufe II werden die Schnellschaltglieder 11 der selekti-

Dadurch, daß das verzögerte Schaltglied von der Be- 60 ven Schutzsysteme 2 und 4 sofort geöffnet, wenn der wegung des Schnellschaltgliedes abhängig gesteuert Kurzschlußstrom genügend hoch ist, und der Kurzwird, ist sichergestellt, daß das verzögerte Schaltglied schlußstrom wird wieder durch den Parallelwiderstand erst dann schaltet, nachdem das Schnellschaltglied ge- 12 begrenzt. Nach der eingestellten Verzögerungszeit, öffnet hat. bei diesem Beispiel 10 ms, wird das verzögerte Schalt-

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung erläutert. 65 glied 10 des selektiven Schutzsystems 4 den Kurzschluß-Es zeigt strom permanent ausschalten, und nach dem erneuten

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Netzes Schließen des Schnellschaltgliedes 11 des Schutzsy- ■ mit selektiven Überstromschalteinrichtungen; stems 2 wird die Stromversorgung für den übrigen Ab- |