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Energieversorgungssystem
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Die Erfindung betrifft ein Energieversorgungssystem, insbesondere
für den Niederspannungsbereich, mit wenigstens einer Einspeisestation für elektrische
Energie, von der aus wenigsteins eine Verbindungsleitung zu mindestens einer Verteilerstation
verläuft, an die über Anschlußleitungen Verbraucher ncchlossen sind, und mit selektiv
auslösenden Schaltern, wobei jede Verbindungsleitung in der Einspeisestation über
zwei in Reihe liegende Schalter, von denen der eine ein Leistungsschalter ist, mit
der Energieeinspeisequelle verbindbar ist und jede Anschlußleitung in der Verteilerstation
über einen Schalter an die Verbindungsleitung anschließbar ist.
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Ublicherweise erfolgt in den Niederspannungsenergievers(>rgungsnetzen
der Schutz vor einer Uberlastung und das selektive Abschalten von überlasteten oder
einen Kurz- or Erdschluß aufweisenden Netzteilen mit Hilfe von Schmelzsicherungen,
die in den Abgängen der Einspeisestation und der Verteilerstationen liegen. Solche
Sicherungen sind zwar, was die Beschaffungskosten anbelangt, preisgünstig. Sie sind
jedoch wegen der in ihnen auftretenden Verlustleistung Energieverbraucher. Da Netze
eine Vielzahl von Sicherungen enthalten, ist deshalb der durch die Sicherungen bedingte
Energieverbrauch erheblich. Ein weiterer wesentlicher Nachteil dieser Sicherungen
besteht darin, daß ihre Kennlinie nur grob an die Kennlinie der mit ihrer Hilfe
abgesicherten Kabel anvepaßt werden kann. Daher muß bei der Ausnutzung der Stroslt,c-.lastbarkeit
der Kabel ein verhältnismäßig großer Sicherheitsabstand vom Maximalwert eingehalten
werden. Ein weiterer Nachteil der Sicherungen besteht darin, daß nicht-von einer
zentralen Stelle aus, beispielsweise der Einspeisestation-aus, festgestellt werden
kann, ob und gegebenenfalls welche Sicherung angesprochen hat.
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Es sind zwar auch Energieversorgungsnetze bekannt (DE-OS 20 20 425,
DE-OS 30 21 909), in denen die Sicherungen durch Schalter ersetzt sind, welche zumindest
beim Auftreten eines Kurzschlusses nur den mit dem Kurzschluß behafteten Netzteil,
also selektiv, abschalten. Bei einem dieser bekannten Systeme liegt in Reihe zu
jedem der Schalter ein Meßwiderstand, an dem eine dem Strom proportionale Spannung
abgegriffen wird als Eingangsignal für eine elektronische Steuerung, die beim Überschreiten
eines Grenzwertes des Stromes den zugehörigen Schalter öffnet und ein Auslösen der
übrigen Schalter verhindert. Abgesehen davon, daß die Meßwiderstände wie die Sicherungen
der üblichen Systeme Energie verbrauchen, ist bei diesem System vor allem von Nachteil,
daß zwischen den einzelnen Schaltern Signalübertragungsleitungen vorhanden sein
müssen, was bei bestehenden
Netzen in der Regel nicht der Fall ist.
Daher kommt dieses System für eine Umrüstung bestehender Netze nicht in Frage.
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Nachteilig ist ferner, daß der Aufwand verhältnismäßig groß ist, weil
alle Schalter als Leistungsschalter ausgebildet sein müssen und für jeden Schalter
eine elektronische Steuereinrichtung erforderlich ist. Außerdem können diejenigen
Schalter, die momentan durch ein Sperrsignal.der Steuerelektronik eines anderen
Schalters gesperrt sind, im Falle des Auftretens eines Kurzschlusses in dem ihnen
nachgeschalteten Netzteils nicht unverzüglich diesen Netzteil abschalten. Ein anderes
dieser bekannten Systeme, das zur Vermeidung der durch Schmelzsicherungen bedingten
Nachteile Schalaufweist und in der eingangs genannten Art ausgebildet ist, sind
alle Abgänge sowohl der Einspeisestationen als auch der Verteilerstationen mit zwei
in Reihe liegenden Schaltern versehen, von denen der eine ein Schnellschaltglied
mit parallel liegendem Strombegrenzungswiderstand und der andere als ein Langsamschaltglied
ausgebildet ist, um einen selektiven Schutz des Netzes zu haben. Hier sind zwar
keine Signalleitungen zwischen den einzelnen Schaltern erforderlich und die Energieverluste
in den Strombegrenzungswiderständen sind, da diese nur kurzzeitig Strom führen,
relativ gering.
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Groß ist jedoch der Aufwand und der Platzbedarf, da für jeden Abgang
zwei Schalter benötigt werden und zumindest der eine von ihnen ein Leistungsschalter
sein muß.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Energieversorgungssystem,
insbesondere für den Niederspannungsbereich, zu schaffen, das ebenfalls trotz des
Fehlens von Schmelzsicherungen die erforderliche Selektivität aufweist, jedoch einen
geringeren Aufwand für die den Netz schutz bewirkenden Mittel hat.
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Diese Aufgabe löst ein Energieversorgungssystem mit den Merkmalen
des Anspruches 1. Der Aufwand für den Netz schutz ist hier relativ gering, da für
alle Abgänge sowohl der Einspeisestationen als auch der Verteilerstationen nur je
ein
Lastschalter erforderlich ist und nur der die Einspeisestation
mit dem einspeisenden Netz verbindende Schalter als Leistungsschalter ausgebildet
sein muß. Im Falle eines Kurzschlusses oder Erdschlusses öffnet nämlich der Leistungsschalter,und
das Öffnen desjenigen Lastschalters, den# detmit dem Kurzschluß oder der Erdschluß
behaftete Netzteil nachgeschaltet ist, wird solange verzögert, bis infolge des kurzzeitigen
Öffnens des Leistungsschalters der Strom unterbrochen oder zumindest auf einen Wert
abgesunken ist, den der Lastschalter abzuschalten vermag. Außerdem wird während
der kurzzeitigen Öffnung des Leistungsschalters nach dem Auftreten eines Kurz- oder
Erdschlusses meßtechnisch ermitob telt,/der Kurzschluß in einer von der Einspeisestation
zu einer Verteilerstation führenden Verbindungsleitung aufgetreten ist, da nur dann,
wenn dies der Fall ist, diese Verbindungsleitung durch Öffnen des zugeordneten Lastschalters
in der Einspeisestation vom Netz abgeschaltet zu werden braucht. Diese Abschaltung
wird aufgrund des Meßerqebnisses von der tJberwachungs- und Steuereinrichtung ausgelöst.
die erforderliche Selektivität ist daher in vollem Umfang gewährleistet. Die meßtechnische
Ermittlung der Kurzschluß- oder Erdschlußstelle ist aber auch insofern vorteilhaft,
als mit ihrer Hilfe zentral die Fehlerstelle ermittelt werden kann. Hierdurch bleiben
auch kurzzeitig auftretende Fehler nicht unerkannt und es entfällt eine langwierige
Suche, zumal. eine Registrierung des Ergebnisses der Fehlersuche ohne weiteres möglich
ist.
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Die Uberwachungs->und Steuerungseinrichtung mit ihrem Mikroprozessor
oder Mikrocomputer braucht selbstverständlich niclat auf die Ermittlung der Fehlerstelle
und die Steuerung de@ Lastschalter in der Einspeisestation beschrtinlct zu sein.
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Man kann mit ihrer Hilfe beispielsweise auch die laufende Strombelastung
der einzelnen, an die Einspeisestation eingeschlossenen Netzteile oder des gesamten
Netzes überwachen und beim Erkennen kritischer Zustände eine Vorwarnung auslösen
oder beispielsweise dann, wenn eine Rundsteueranlage
installiert
ist, diese steuern.
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Ein anderer, wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht
darin, daß die den Lastschaltern in den Verteilerstationen zugeordneten Temperatursensoren
die Kabeltemperatur überwachen und den zugeordneten Schalter nur dann auslösen,
wenn die maximale Kabeltemperatur erreicht ist. Man braucht deshalb die tiberlastabschaltung
nicht unter Zugrundelegung einer Kennlinie durchzuführen, die einen ausreichend
großen Sicherheitsabstand von der Kennlinie des zu schützenden Kabels hat, sondern
kann die Belastbarkeit des Kabels bis zur maximal zulässigen Temperatur voll ausnutzen.
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Vorteilhafterweise ist der Sensor für die Temperatur der Anschlußleitung
an der Anschlußvorrichtung des Lastschalters für die Anschlußleitung angeordnet,
da bei einer solchen Anordnung der Aufwand ein Minimum beträgt und zumindest bei
den üblicherweise verwendeten Kabeln in der Regel die höchste Temperatur an den
Enden auftritt. Diese Sensor ist bei einer bevorzugten Ausführungsform als Bimetallfühler
ausgebildet, was insofern von besonderem Vorteil ist, als er dann in Getriebeverbindung
mit der Schalterauslösevorrichtung stehen kann, die Schalterauslösevorrichtung also
mechanisch betätigbar ausgebildet sein kann, was zu einem sehr geringen Aufwand
für die Lastschalter beiträgt.
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Im Hinblick auf einen möglichst geringen Aufwand für die Lastschalter
ist ferner ein Kurz- oder Erdschlußstrom-Sensor vorteilhaft, der einen im Lastschalter
den durch diesen führenden Strompfad umfassenden, magnetisierbaren Kern mit einem
Luftspalt aufweist, in den ein Anker bewegbar ist, und zwar entgege#n der Kraft
einer Rückstellfeder nur dann, wenn ein Strom von der Größe eines Kurz- oder Erdschlußstromes
fließt. Mittels dieses Ankers kann eine Ausschaltverzögerungseinrichtung aktiviert
werden, so daß bei einer Bewegung des Ankers zurück in seine Ausgangsstellung die
Schalterauslösevorrichtung
den Schalter in den geöffneten Zustand bringt. Der konstruktivc Aufbau Ç r Auslöseverzögerungsvorrichtung
kann dann sehr einfach cstltet werden.
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Die Kurz- und Erdschlußstellenermittlung erfolgt vorzugsweise durch
eine Messung des Leitungswiderstandes. Um ausreichend große Unterschiede zwischen
den Meßwerten für eine unbeschädigte Leitung und eine durch einen Kurz- oder Ir-flschluß
schadhaft gewordene Leitung zu erhalten, wird vorteilhafterweise die Messung mit
Tonfrequenz durchyeführt, weshalb bei einer bevorzugten Ausführungsform die Leitungswiderstandsmeßeinrichtung
eine TonfrequenzaufscI#alteeinrichtung aufweist.
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Bei der Ermittlung der Fehlerstelle genügt in der Regel die Feststellung,
ob eine Fehlerstelle vorhanden ist oder nicht.
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Vorzugsweise wird deshalb nur mit Hilfe des Mikroprozessors oder Mikrocomputers
ein Sollwer-Istwertvergleich vorgenommen.
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Sofern die Messung oder Überwachung der Ströme in den von der Einspeisestation
zu den Verteilerstationen führenden Verbindungsleitungen erwünscht ist, kann dies
mit geringem Aufwand mit Hilfe eines Sensors ausgeführt werden, der im Prinzip wie
der Kurzschlußstromsensor der Lastschalter in den Verteilerstationen ausgebildet
ist, also einen den durch den Lastschalter führenden Strompfad umfassenden, magnetisierbaren
Kern mit Luftspalt aufweist, der eine Wicklung trägt. Mit Hilfe des Luftspaltes
kann dabei eine lineare Abhängigkeit erreicht werden. Es sind dann nur innerhalb
der Einspeisestation Meßleitungen von den den einzelnen Lastschaltern zugeordneten
Sensoren zu der überwachungs- und Steuereinrichtung erforderlich. Natürlich ist
es auch möglich, auf dem Kern der Kurzschlußstromsensoren in den Lastschaltern der
Verteilerstationen zum Zwecke der Strommessung eine Meßwicklung anzuordnen. Mit
der
Uberwachungs- und Steuereinrichtung können aber diese Meßwicklungen nur dann verbunden
werden, wenn zwischen der Einspeisestation und den Verteilerstationen auch Meßleitungen
verlegt sind.
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Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 einen schematisch dargestellten Schaltplan des Ausführungsbeispiels,
Fig. 2 einen Längsschnitt eines der in der Einspeisestation angeordneten Lastschalter,
Fig. 3 einen Längsschnitt eines der in den Verteilerstationen angeordneten Lastschalter,
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV - IV der Fig. 3, Fig. 5 eine vergrößert dargestellte
Ansicht der Schalterauslösevorrichtung und der Ausschaltverzögerungseinrichtung
in dem in Fig. 3 dargestellten Zustand, Fig. 6 eine vergrößert dargestellte Ansicht
der Schalterauslösevorrichtung und der Ausschaltverzögerungseinrichtung in der Stellung
während des Fließens eines Kurzschluß- oder Erschlußstromes, Fig. 7 eine Ansicht
der Schalterauslösevorrichtung und der Ausschaltverzögerungseinrichtung in der Freigabestellung
nach der Rückkehr des Sensors in seine Ausgangsstellung.
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Ein als Strahlennetz aufgebautes Niederspannunqs-1-nerqieversorgungsnetz
hat, wie Fig. 1 zeigt, eine Einspeisestation in Form einer als Ganzes mit 1 bezeichneten
Netzstation. Diese Netzstation 1 enthält einen Transformator 2, der oberspannungsseitig
mit einem nicht dargestellten Mittelspannungsnetz verbunden ist. Ein in bekannter
Weise ausgebildeter Leistungsschalter 3 verbindet im geschlossenen Zustand den Transformator
2 mit einem Sammelschienensyslesm 4.
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Der Antrieb des Leistungsschalters 3 ist so ausgebildet, daß der Leistungsschalter
3 auch kurzzeitig, also für den Bruchteil einer Sekunde, geöffnet werden kann. Hierzu
ist ein ständig bestriebsbereiter Federspeicherantrieb 5 vorgesehen, den dann, wenn
der Leistungsschalter 3 infolge eines Kurz-oder Erdschlußstroms öffnet, den Schalter
schon nach einer sehr geringen Öffnungszeit wieder schließt.
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Vom Sammelschienensystem 4 führen über je einen#iastschalr ter 6 mehrere
Verbindungsleitungen 7 weg, die, so weit ic in Fig. 1 dargestellt sind, zu Verteilerstationen
führen. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich bei diesen Verteilerstationen um
Kabelverteiler 8. Soweit die Verbindungsleitungen 7 in Fig. 1 nicht vollständig
dargestellt sind, können sie ebenfalls zu je einem oder mehreren Kabelverteilern
8 oder direkt zu Verbrauchern geführt sein.
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Jeder der Lastschalter 6 weist für jede Phase eine als Ganzes mit
9 bezeichnete Schalteinheit auf, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. In einem Schaltergehäuse
10 ist längsverschiebbar das stabförmig ausgebildete bewegliche Kontaktstück 11
geführt, das in seiner Einschaltstellung ein nahe dem Boden des topfförmig ausgebildeten
L;shnlt.r'l.-gehäuses angeordnetes erstes festes Kontaktstflck 12 mit einem nahe
dem offenen Ende des Schaltergehäuses 10 angeordneten zweiten festen Kontaktstück
13 verbindet. Um
I<#rt t-rford#rltchen Kontaktdruck zu erzeugen,
weist das bewegliclle Konstaktstück 11 zwei einander gegenüberliegend angeordnete
Kontaktschienen 14 auf, die über vorgespannte Federn auf einem zwischen ihnen liegenden
Trägerstab 15 abgestützt sind. Es wäre aber selbstverständlich auch möglich, die
beiden festen Kontaktstücke federnd auszubilden. Zum Anschluß eines Leiters weist
das erste feste Kontaktstück 12 im Ausführungsbeispiel eine nach außen offene Gewindebohrung
16, das zweite feste Kontaktstück 13 eine nach außen offene Sacklochbohrung 17 sowie
eine Klemmschraube 18 auf.
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Der Antrieb des beweglichen Kontaktstückes 11 erfolgt mittels eines
Federkraftspeichers. Letzterer weist eine gleichachsig zum beweglichen Kontaktstück
11 angeordnete Schraubenfeder 19 auf, deren eines Ende einen am offenen Ende des
Schaltergehäuses 10 vorgesehenen Kragen 20 übergreift, durch den hindurch der Trägerstab
15 des beweglichen Kontaktstückes 11 nach außen geführt ist. Dieses Ende des Trägerstabes
15 ist in eine zum Kragen 20 hin offene und diesen bei geschlossenem Schalter teilweise
übergreifende Kappe 21 eingeschraubt, in welche das andere Ende der Schraubenfeder
19 eingreift.
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Da die vorgespannte Schraubenfeder 19 sich einerseits am Schaltergehäuse
10 und andererseits an der Kappe 21 abstützt, versucht sie, den Trägerstab 15 aus
dem Schaltergehäuse 10 herauszubewegen und damit eine Kontaktunterbrechung zwischen
dem beweglichen Kontaktstück 11 und dem ersten festen Kontaktstück 12 herbeizuführen.
Diese Bewegung des beweglichen Kontaktstückes 11 verhindert in ihrer Sperrstellung
eine Sperrklinke 22, die im Bereich des zweiten festen Kontaktstückes 13 schwenkbar
im Schaltergehäuse 10 neben dem bei geschlossenem Schalter das zweite feste Kontaktstück
13 kontaktierenden Endabschnitt des beweglichen Kontaktstückes 11 gelagert ist und
in der Sperrstellung eine Schulter des Trägerstabes 15 hintergreift, wie Fig. 2
zeigt. Um die.Sperrklinke 22 aus der in Fig. 2 dar-
gestellten
Sperrstellung in ihre Freigabesteliung zu schwenken, in der sie sich außerhalb der
Bewegungsbahn des Tr.igerstabes 15 und der Kontaktschienen 14 befindet, ist art
ihr im Abstand von ihrer Schwenkachse ein Kniehebel 23 angelenkt, dessen anderes
Ende schwenkbar mit dem Schaltergehäuse 10 verbunden ist. Am Knie ist der Anker
eines im Schaltergehäuse 10 untergebrachten Elektromagneten 24 angelenkt, der bei
Erregung entgegen der Kraft einer kückstellfeder den Kniehebel 23 in eine Winkelstellung
zieht und dabei die Sperrklinke 22 in die Freigabestellung schwenkt.
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Um mit einfachen Mitteln die stark beschleunigte Bewegung des beweglichen
Kontaktstückes 11 und der Kappe 21 am Ende des für den Schaltvorgang erforderlichen
Weges zu beenden, ist in der Bewegungsbahn der Kappe 21 ein ortsfest angeordneter
Puffer 25 vorgesehen, gegen den die Kdppe 21 prallt.
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Zur Löschung eines gegebenenfalls beim öffnen des Schalters auftretenden
Lichtbogens sind im Schaltergehäuse 10 im Bereich zwischen den beiden festen Kontaktstücken
12 und 13 Lichtbogenlöschbleche 26 angeordnet, welche die Kontaktschienen 14 und
den Trägerstab 15 übergreifen und den Raum zwischen den beiden festen Kontaktstücken
in einzelne Kammern unterteilen. Da es sich bei der Schalteinheit 9 um einen Lastschalter
handelt, der nur Ströme bis zu beispielsweise 400 A zu schalten braucht, sind weitere
Lichtbogenlöschhilfen nicht erforderlich.
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Die Steuerleitungen 27, über welche der Elektromagnet 24 jeder Schalteinheit
aktiviert werden kann, sind zu einer in der Netzstation 1 vorgesehenen, als Ganzes
mit 30 bezeichneten Überwachungs-und Steuerungseinrichtung geführt und dort an eine
von einem Mikrocomputer 31 gesteuerte Treiberstufe 32 angeschlossen. Der Mikrocomputer
31, der eine Zentraleinheit 33, ein EPROM 34,wenigstens ein RAM 35 und eine Eingabe/Ausgabe-Einheit
36 enthält, kann deshalb die einzelnen Lastschalter 6 unabhängig voneinander auslösen
und dadurch in den geöffneten Zustand überführen.
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Der Mikrocomputer 31 steuert ferner eine Widerstandsmeßeinrichtung
37 mit Tonfrequenz-Aufschaltung. Diese Widerstandsmeßeinrichtung 37 ist über Meßleitungen
38 mit jeder einzelnen Ader der von den Lastschaltern 6 zu den Kabelverteilern 8
und/oder Verbrauchern führenden Verbindungsleitungen 7 verbunden, damit jede dieser
Adern daraufhin überprüft werden kann, ob sie durch einen Kurz- oder Erdschluß schadhaft
geworden ist. Die Widerstandsmessung erfolgt mittels einer auf die Verbindungsleitungen
7 aufschaltbaren Tonfrequenz-Spannung, um größere Meßwerte zu erhalten. Da nur von
Interesse ist, ob die gemessene Verbindungsleitung schadensfrei oder schadhaft ist,
führt der Mikrocomputer nur einen Vergleich zwischen dem gemessenen Istwert und
einem Sollwert durch, welcher für jede Ader in einem Sollwertgeber 29 gespeichert
ist.Hierdurch kann in einfacher Weise dann,wenn ein Kurz- oder Erdschluß aufgetreten
ist, überprüft werden, ob dieser Kurz- oder Erdschluß an einer der Verbindungsleitungen
7 oder in dem sich an die Kabelverteiler 8 anschließenden Netzbereich entstanden
ist. Nur dann, wenn eine der Verbindungsleitungen 7 durch einen Kurz- oder Erdschluß
schadhaft geworden ist, braucht nämlich ein Öffnen des zugeordneten Lastschalters
6 in der Netzstation 1 durch den Mikrocomputer 31 veranlasst zu werden.
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Adern der Die überprüfung des Widerstands der/ Verbindungsleitung
7 erfolgt nur, solange der Leistungsschalter 3 geöffnet ist.
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Daher führt eine Leitung 39 von der Widerstandsmeßeinrichtung 37 zu
einem vom Leistungsschalter 3 betätigbaren Verriegelungsschalter 40, der die Widerstandsmeßeinrichtung
37 für die Durchführung einer Messung nur freigibt, wenn der Leistungsschalter 3
offen ist.
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In den Kabelverteilern 8 ist die zu ihm führende Verbindungsleitung
7 an ein Sammelschienensystem 41 angeschlossen, mit dem über je einen Lastschalter
42 eine Anschlußleitung 43 verbindbar ist, die zu einem oder mehreren Verbrauchern
führt.
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Die Lastschalter 42 weisen wie die Lastschalter 6 der Netzstation
für jede Phase eine Schalteinheit 44 auf.
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Wie Fig. 3 zeigt, hat jede der gleich ausgebildeten Schalteinheiten
44 einen weitgehend mit den Schalteinheiten 9 übereinstimmenden Aufbau. Im folgenden
ist daher die SchalL-einheit 44 nur insoweit erläutert, als sie sich von der Schalteinheit
9 unterscheidet. Wegen der übereinstimmenden Ausbildung wird auf die Ausführungen
zu der Schalteinheit 9 Bezug genommen.
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Damit#die Schalteinheit 44 dann, wenn die von ihr zu einem Verbraucher
führende Anschlußleitung thermisch überlastet werden würde, vom Netz abgetrennt
wird, liegt am zweiten festen Kontaktstück 13 ein als Temperatursensor dienender
Bimetailfühler 45 an, der hierdurch die Temperatur des sln das zweite feste Kontaktstück
13 angeschlossenen Kabels überwacht, Der Bimetalifühler 45 ist bis zum Knie des
Kniehebels 23 verlängert, den eine ebenfalls am Knie angreifende Zugfeder in der
gestreckten Stellung zu halten sucht. Erreicht die Kabeltemperatur und damit die
Temperatur an dem am zweiten festen Kontaktstück 13 anliegenden Ende des Bimetallfühlers
45 einen bestimmten Wert, dann zieht das andere Ende das Knie des Kniehebels 23
entgegen der Kraft der Zugfeder 46 so weit aus der gestreckten Lage heraus, daß
die Sperrklinke 22, auf welche der Trä(i##t-#;t ab 15 wegen der schiefen Ebene,
den die von der Sperrklinkts hintergriffene Schulter bildet, auf die Sperrklinke
im Sinne des Schwenkens in die Freigabestellung ausübt, den Kniehebel 23 so weit
durchdrückt, daß der Trägerstab 15 und damit das bewegliche Kontaktstück 11 freigegeben
werden, was ein Öffnen des Lastschalters 42 zur Folge hat.
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Die Schalteinheiten 44 der Lastschalter 42 sind nicht in der Lage,
so hohe Ströme, wie sie bei einem Kurz- oder Erd-
schluß auftreten,
abzuschalten. Jede Schalteinheit 44 weist deshalb eine Ausschaltverzögerungseinrichtung
auf, welche die Schalteinheit beim Auftreten eines Kurz- oder Erdschlusses in einem
der Schalteinheit nachgeschalteten Netzteil noch solange im geschlossenen Zustand
hält, bis der Leistungsschalter 3 geöffnet hat und dadurch der Kurz- oder Erdschlußstrom
vollständig unterbrochen worden ist oder zumindest auf einen Wert abgeklungen ist,
bei dem die Schalteinheit 44 ohne die Gefahr einer Überlastung geöffnet werden kann.
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Diese Ausschaltverzögerungseinrichtung weist einen das bewegliche
Kontaktstück 11 umfassenden, im Ausführungsbeispiel zwischen den Lichtbogenlöschblechen
26 und dem zweiten festen Kontaktstück 13 angeordneten, geblechten Kern 47 mit einem
Luftspalt 48 auf, der, wie Fig. 4 zeigt, im Ausführungsbeispiel keilförmig ist.
Das Magnetfeld, welches im Kern 47 und im Spalt 48 vorhanden ist, wenn ein Strom
über das bewegliche Kontaktstück 11 fließt, ist im Falle eines Kurz- oder Erdschlusses
so stark, daß ein am einen Ende eines schwenkbar im Schaltergehäuse 10 gelagerten
Hebels 49 vorgesehener, in seinem Querschnittsprofil dem Luftspalt 48 angepaßter
Anker 50 entgegen der Kraft einer'Rückholfeder 51 in den Luftspalt 48 hineingezogen
wird. Das andere Ende des Hebels 49, dessen Schwenkachse parallel zur Gelenkachse
des Kniehebels 23 und der Schwenkachse der Sperrklinke 22 liegt, bildet ein Maul,
dessen von der Schwenkachse weiter weg liegender Teil 52 den Gelenkzapfen 53 des
Kniegelenks des Kniehebels hintergreift. Auf der dem Gelenkzapfen 53 zugekehrten
Seite ist das profil des Teiles 52 so gewählt, daß der Kniehebel unter der Wirkung
der Zugfeder 46 in der gestreckten Lage gehalten wird und daß bei einer Schwenkbewegung
des Hebels 49 entgegen dem Uhrzeigersinn bei einer Blickrichtung gemäß den Fig.
5-und 6, also einer Schwenkbewegung, wie sie der Hebel 49 ausführt, wenn der Anker
50#iflen Luftspalt 48 hineingezogen wird, der Kniehebel eine leichte Durchdrückung
erfährt,wie
dies Fig. 6 zeigt. Bei dieser Schwenkbewegung des Hebels
49 gelangt der Gelenkzapfen 53 zwischen den Teil 52 und den zusammen mit diesem
das Maul bildenden Teil 54. Dieser Teil 54 verhindert, daß der leicht durchgedrückte
Kniehebel unter der Belastung, den die Sperrklinke 22 auf ihn ausübt, so weit durchgedrückt
wird, daß die Sperrklinke 22 den Trägerstab 15 freigibt. Erst wenn der über das
bewegliche Kontaktstück 11 fließende Strom unter denjenigen Wert abgesunken ist,
der ausreicht, um den Anker 50 entgegen der Kraft der am Hebel 49 angreifenden Rückholfeder
51 in der in Fig. 6 dargestellten Lage, also im Luftspalt 48, zu alten, wird der
Hebel 49 in die in Fig. 7 dargestellte Ausgangslage zurückgeschwenkt, in welcher
sich der Gelenkzapfen 53 außerhalb des Maules befindet. Beim Austritt des Gelenkzapfens
53 aus dem Maul, was dann der Fall ist, wenn der Kurz- oder Erdschlußstrom vom Leistungsschalter
3 unter~ brochen worden ist oder unter einem vorgegebenen Grenzwert abgesunken ist,
den der Lastschalter 42 abzuschalten vermag, wird der Trägerstab 15 und damit das
bewegliche Kon-11 taktstück/von der Sperrklinke freigegeben, was ein Öffnen des
Schalters zur Folge hat.
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Ein im Schwenkbereich des Hebels 49 drehbar gelagerter Exzenter 55
legt den maximalen Abstand des Ankers 50 von den den Luftspalt 48 begrenzenden Flächen
des Kernes 7 und damit die Ansprechempfindlichkeit der Ausschaltverzögerungseinrichtung
fest.
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Sofern Meßleitungen zwischen der Netz station 1 und den Kabelverteilern
8 vorhanden sind, kann auf dem Kern 47 eine Meßwicklung 56 vorgesehen sein, welche
eine Überwachung und Messung des über den Schalter fließenden Stromes ermöglicht.
Für diese Überwachungs- und/oder Meßaufgabe kann der Mikrocomputer eingesetzt werden.
Um eine solche Messung und/oder Überwachung der in den Verbindungsleitungen 7 fließenden
Ströme durchführen zu können, brauchen nur die Lastschalter 6 mit solchen eine Meßwicklung
56 tragen-
den Kernen 47 ausgerüstet zu sein.
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Das vorstehend beschriebene Energieversorgungssystem weist die erforderliche
Selektivität auf. Bei einer Überlast in einem sich an einen der Lastschalter 42
in einem der Kabelverteiler 8 anschließenden Netzteil wird nur der zugehörige Lastschalter
42 ausgelöst. Sofern es erforderlich ist, bei einer Oberlastung einer der Verbindungsleitungen
7 den zugehörigen Lastschalter 6 abzuschalten, erfolgt dies zweck' mäßigerweise
in der Weise, daß der über den Lastschalter 6 fließende Strom in der Netzstation,
beispielsweise unter Verwendung von je eine Meßwicklung tragender Kerne 47, überwacht
wird und daß beim Überschreiten eines oberen Grenzwertes der Mikrocomputer 31 eine
kurzzeitige Öffnung des Leistungsschalters 3 sowie das Öffnen des entsprechenden
Lastschalters 6 auslöst, während der Leistungsschalter geöffnet ist. Die Öffnungszeit
des Leistungsschalters kann hierbei so kurz gehalten werden, daß'sie sich nicht
störend auf das Netz auswirkt. Andererseits wäre es auch möglich, die Lastschalter
6 so auszubilden, daß sie eine Überlast abschalten können.
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Tritt in einer der Anschlußleitungen 43 oder bei einem daran angeschlossenen
Verbraucher ein Kurz- oder Erdschluß auf, dann verzögert die in jeder Schalteinheit
44 vorgesehene Ausschaltverzögerungseinrichtung das Öffnen des zugeordneten Lastschalters
42 solange, bis der Leistungsschalter 3 angesprochen und geöffnet hat. Nun öffnet
auch der Lastschalter 42, so daß dann, wenn der Leistungsschalter 3 nun wieder schließt,
der mit dem Kurzschluß behaftete Netzteil vom übrigen Netz abgetrennt ist. Während
der Öffnungszeit des Leistungsschalters 3 hat der Mikrocomputer eine Messung der
Widerstände aller Verbindungsleitungen 7 veranlasst. Da der Kurz- oder Erdschluß
in keiner der Verbindungsleitungen 7 aufgetreten ist, hält der Mikrocomputer alle
Lastschalter 6 geschlossen. Nur dann, wenn ein Kurz- oder Erdschluß in einer der
Verbindungsleitungen 7
entstanden ist, was ebenfalls dazu führt,
daß der Leistungsschalter 3 anspricht und kurzzeitig öffnet, führt die Widerstandsmessung
wegen der Abweichung des Istwertes des Leitungswiderstandes der mit dem Kurz- oder
Erdschluß behafteten Verbindungsleitung 7 vom Sollwert dazu, daß der Mikrocomputer
das Öffnen des zugehörigen Lastschalter 6 bewirkt, ehe der Leistungsschalter 3 wieder
geschlossen wird.