DE3343424A1 - Protection device for transformer outputs in the medium-voltage range - Google Patents

Protection device for transformer outputs in the medium-voltage range

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DE3343424A1
DE3343424A1 DE19833343424 DE3343424A DE3343424A1 DE 3343424 A1 DE3343424 A1 DE 3343424A1 DE 19833343424 DE19833343424 DE 19833343424 DE 3343424 A DE3343424 A DE 3343424A DE 3343424 A1 DE3343424 A1 DE 3343424A1
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DE19833343424
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German (de)
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Rolf 4156 Willich Dirks
Dietrich Dipl.-Ing. 4150 Krefeld Mooz
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Felten and Guilleaume Energietechnik AG
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Felten and Guilleaume Energietechnik AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/04—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for transformers

Abstract

The aim is to provide transformer protection which is intended to improve the American usages of transformer protection having power fuses. In order to be able to cut off any current which may arise in a transformer output, it is proposed to combine a switching apparatus (1) with a current-limiting fuse (2) in order to achieve effective short-circuit protection. A time-delay element (6) which is connected to a trip element (7) is driven by means of a low-voltage wrap-around converter (5), in order to provide excess-current protection. The trip element (7) operates on a mechanical drive (8) which is connected to the switching apparatus (1). A bimetallic relay (12) can also be used instead of the time-delay element (6), the make contact (13) of which bimetallic relay (12) connects a trip element (14) in parallel with two phases of said bimetallic relay (12). In consequence, a mechanical drive (15) is tripped. Both trip elements (7, 14) are trip devices of an earth-leakage current protection circuit breaker trip mechanism. <IMAGE>

Description

Schutz einrichtung für Transformatorabgänge im Mit-telspannungs-Protection device for transformer outgoers in the medium-voltage

bereich Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzeinrichtung für Transformatorabgänge im Mittelspannungsbereich gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.area The invention relates to a protective device for Transformer feeders in the medium voltage range according to the preamble of the claim 1.

In den USA werden zum Transformatorschutz überwiegend Schaltsicherungen, die unter dem Namen "Powerfuses" bekannt sind, eingesetzt. Diese Sicherungen haben im Gegensatz zu den bei uns eingesetzten strombegrenzenden Sicherungen den Vorteil, daß sie bei kleinen Strömen kurze Abschmelzzeiten haben und somit zum Schutz des Transformators auf der Oberspannungsseite erheblich besser geeignet sind. Dieser Vorteil des Transformatorschutzes ist das Hauptargument, weshalb strombegrenzende Sicherungen in den USA nicht die herausragende Rolle spielen wie bei uns. Im Gegensatz zu den Vereinigten Staaten wird bei uns der tiberlastschutz des Transformators von der Niederspannungsseite her durch Leistungsschalter gewährleistet. Für kritische Fälle verwendet man ab bestimmten Trafoleistungen den sogenannten Buchholz-Schutz.In the USA, switching fuses are mainly used for transformer protection, which are known under the name "Powerfuses" are used. Have these fuses in contrast to the current-limiting fuses we use, the advantage that they have short melting times with small currents and thus to protect the Transformer on the high-voltage side are much more suitable. This Advantage of transformer protection is the main argument why current-limiting Fuses in the US don't play the prominent role they do with us. In contrast to the United States, we have transformer overload protection from the low-voltage side ensured by circuit breakers. For critical In cases of certain transformer outputs, the so-called Buchholz protection is used.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, unter Berücksichtigung der amerikanischen Gepflogenheiten des Trafoschutzes eine Schutzeinrichtung zu entwickeln, mit deren Hilfe die in den Transformatorabgängen eingesetzten Schaltge- I.ile in die Lage versetzt werden, -S11e vorkommenden Ströme bis zum Nennstrom abzuschalten.The invention is now based on the object, taking into account to develop a protective device in accordance with the American customs of transformer protection, with the help of which the switching devices used in the transformer outlets I.ile be able to switch off -S11e occurring currents up to the nominal current.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebene Merkmalskombination gelöst.This object is achieved according to the invention by the features in the characterizing part of the claim 1 specified combination of features solved.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß die den Kurzschlußschutz übernehmende strombegrenzende Sicherung keinen Auslösestift benötigt, da sie das Schaltgerät nicht auslösen soll. Den Überstromschutz übernimmt eine Auslösevorrichtung, die keine Hilfsspannung benötigt. Während in deutschen Netzen meist eine Hilfsspannung zur Verfügung steht, da man diese von der Sekundärseite des in der Anlage befindlichen Transformators nehmen kann, besteht in den USA im allgemeinen eine räumliche Trennung von Schaltanlage und Transformator, so daß letzterer die Hilfsspannung nicht zur Verfügung stellen kann.The advantages achieved by the invention are that the Current-limiting fuse taking on short-circuit protection does not require a trigger pin, since it should not trigger the switching device. A tripping device takes over the overcurrent protection, which does not require any auxiliary voltage. While in German networks mostly an auxiliary voltage is available, since you can get this from the secondary side of the in the plant Transformer can take, there is generally a spatial separation in the USA of switchgear and transformer, so that the latter does not supply the auxiliary voltage Can provide.

Eine weitere Lösung der gestellten Auf gabe wird durch eine Merkmalskombination im Kennzeichen des Anspruchs 3 angegeben.Another solution to the task is through a combination of features indicated in the characterizing part of claim 3.

Hiermit ist der Vorteil verbunden, daß ein handelsübliches Bimetallrelais die Zeitabhängigkeit steuert, wozu ebenfalls keine besondere Hilfsspannung erforderlich ist.This has the advantage that a commercially available bimetal relay the time dependency controls, for which no special auxiliary voltage is required either is.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Schaltung für eine Schutz einrichtung mit einem Zeitverzögerungsglied Fig. 2 eine Schaltung für eine Schutzeinrichtung mit einem Bimetallrelais.Embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail below. 1 shows a circuit for a Protection device with a time delay element Fig. 2 shows a circuit for a Protective device with a bimetal relay.

Nach Fig. 1 befindet sich in einem einpoligen Trafoabgang ein Schaltgerät 1, das in der Regel ein Lasttrennschalter ist. Dem Schaltgerät ist eine strombegrenzende HH-Sicherung 2 nachgeschaltet.According to Fig. 1, a switching device is located in a single-pole transformer outlet 1, which is usually a load break switch. The switching device is a current-limiting HH fuse 2 connected downstream.

Sie hat die Aufgabe, den Kurzschlußschutz in diesem Abgang zu übernehmen. An die HH-Sicherung schließt sich ein Kabelende 4 mit einem Endverschluß 3 an. In dieses Kabelende ist ein Niederspannungswandler 5 eingeschleift, der mit einem Zeitverzögerungsglied 6 verbunden ist. Dieses Zeitverzögerungsglied besteht aus einer Transistorschaltung, welche nach einer einstellbaren Verzögerungszeit (>0,2 Sek) den registrierten überstrom auf die Spule eines Auslösegliedes 7 leitet. Das Auslöseglied dient der Umsetzung der elektrischen in die mechanische Energie, die erforderlich ist, einen mit dem Schaltgerät 1 verbundenen Antrieb 8 auszulösen. Mit dieser Anordnung kann bei entsprechender Zuordnung der Auslöseströme für das Schaltgerät zu der benutzten HH-Sicherung ein idealer Trafoschutz gewährleistet werden. Das Schaltgerät übernimmt entsprechend der eingestellten Zeit den bekannten "kritischen Strombereich" der HH-Sicherung, welchen diese bekanntlich nicht sicher beherrscht. Voraussetzung ist hierfür ein ausreichend hohes Schaltvermögen des Schaltgerätes.It has the task of taking over the short-circuit protection in this outlet. A cable end 4 with a termination 3 connects to the HV HRC fuse. In this cable end is looped in a low-voltage converter 5 with a time delay element 6 is connected. This time delay element consists of a transistor circuit, which registered after an adjustable delay time (> 0.2 sec) overcurrent to the coil of a trip element 7 conducts. The trigger element is used Conversion of electrical energy into mechanical energy that is required with the switching device 1 connected drive 8 to trigger. With this arrangement can with appropriate assignment of the tripping currents for the switching device to the one used HH fuse an ideal transformer protection can be guaranteed. The switching device takes over the known "critical current range" of the according to the set time HH fuse, which it is known not to be able to handle with certainty. Requirement is a sufficiently high switching capacity of the switching device for this.

Um zu verhindern, daß beim Zuschalten des Schaltgerätes auf einen nachge-schalteten Transformator der Einschalt-rush die Auslösung ansprechen läßt, wird ebenfalls die Verzögerungszeit von,2 Sekunden oder größer dies verhindern.In order to prevent that when the switching device is switched on to a downstream transformer, the switch-on rush triggers, the delay time of .2 seconds or greater will also prevent this.

Nach Fig. 2 ist eine dreipolige Anordnung mit einem Schaltgerät 10 im Trafoabgang vorgesehen. Den Kurzschlußschutz übernehmen wie in Fig. 1 jeweils HH-Sicherungen 2. Diesen Sicherungen ist ein Stromwandler (11) nachgeschaltet, der sekundärseitig auf ein Bimetallrelais 12 arbeitet. Im Uberstromfall wird ein Schließkontak 13 des Bimetallrelais geschlossen und legt ein Auslöseglied 14 parallel zu zwei Phasen des Bimetallrelais. Das Auslöseglied betätigt seinerseits die mechanische Verklinkung in einem Antrieb 15, der mit dem Schaltgerät 10 verbunden ist.2 shows a three-pole arrangement with a switching device 10 provided in the transformer outlet. The short-circuit protection take over as in Fig. 1 in each case HV HRC fuses 2. These fuses are followed by a current transformer (11) which on the secondary side on a bimetal relay 12 works. In the event of an overcurrent, a make contact is used 13 of the bimetal relay is closed and places a trip element 14 in parallel with two Phases of the bimetal relay. The trigger element in turn actuates the mechanical one Latching in a drive 15 which is connected to the switching device 10.

Bei den in Fig. 1 und 2 gezeigten Auslösegliedern 7 und 14 handelt es sich jeweils um einen Auslöser eines Fehlerstromschutzschalterauslösemechanismu, Das Bimetallrelais kann hierbei Bestandteil eines Motorschutzschalters sein, der bei 5 A Wandlersekundärstrom nur eine Leistung von etwa 2,5 VA benötigt, so daß mit sehr kleinen Wandlern gearbeitet werden kann.The trigger members 7 and 14 shown in FIGS. 1 and 2 act each is a release of a residual current circuit breaker release mechanism, That Bimetal relay can be part of a motor protection switch, which is used in 5 A converter secondary current only requires a power of about 2.5 VA, so that with very small converters can be worked.

Claims (6)

Patentansprüche: i.Schutzeinrichtung für Transformatorabgange im Mittelspannungsbereich, mit einem Schaltgerät in ein- oder mehrpoliger Ausführung und mit einer auf Überstrom ansprechenden Auslöseeinrichtung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß das Schaltgerät (1) mit einer Strombegrenzungsvorrichtung (2) auf der Oberspannungsseite des Transformators mit einem durch einen Kabelendverschluß (3) abgeschlossenen Kabelende (4) verbunden ist, daß ein Niederspannungsumbauwandler (5) in den Kabelabgang eingekoppelt oder ein induktiver Geber auf die Kabelader gebracht ist, und daß der Niederspannungsumbauwandler oder der Geber über ein einen Überstrom auswertendes Zeitverzögerungsglied (6) auf ein Auslöseglied (7) in der Art des Auslösers eines Fehlerstromschutzschalterauslösemechanismus arbeitet, das mit dem mechanischen Antrieb (8) des Schaltgerätes verbunden ist. Claims: i.Safety device for transformer outgoers in Medium voltage range, with a switching device in single or multi-pole design and with a tripping device that responds to overcurrent, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t that the switching device (1) with a current limiting device (2) on the high-voltage side of the transformer with a cable termination (3) terminated cable end (4) is connected to that a low-voltage conversion converter (5) coupled into the cable outlet or an inductive encoder on the cable core is brought, and that the low-voltage converter or the encoder via a one Overcurrent evaluating time delay element (6) on a release element (7) in the Type of trigger of a residual current circuit breaker tripping mechanism that operates is connected to the mechanical drive (8) of the switching device. 2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß das %eitverzögerungsglied (6) eine Transistorschaltung mit einer einstellbaren Verzögerungszeit> 0,2 Sekunden ist. 2. Protection device according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the% delay element (6) has a transistor circuit an adjustable delay time> 0.2 seconds. 3. Schutzeinrichtung für Transformatorabgänge im Mittelspannungsbereich, mit einem Schaltgerät in ein- oder mehrpoliper Ausführung und mit einer , auf Überstrom ansprechenden Auslöseeinrichtung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß das Schaltgerät (10) «1it einer Strombegrenzungsvorrichtung (2) auf der Oberspfmnungsseite des Transformators eingesetzt ist, daß dem Scha.ltgerc;it ein oder mehrere Stromwandler (11) nachgeschaltet sind und daß der Sekundärkreis des Stromwandlers ein auf überstrom ansprechendes Bimetallrelais (12) enthält, dessen Schließkontakt (13) ein Auslöseglied (14) in der Art des Auslösers eines Fehlerstromschutzschalterauslösemechanismus parallel zu ein oder zwei Phasen des Bimetallrelais schaltet, das den Antrieb (15) des Schaltgerätes auslöst. 3. Protection device for transformer outgoers in the medium voltage range, with a switching device in single or multi-pole design and with one for overcurrent appealing release device, d a d u r c h e k e n n z e i c h -n e t that the switching device (10) «1 with a current limiting device (2) is used on the upper surge side of the transformer that the Scha.ltgerc; it one or more current transformers (11) are connected downstream and that the secondary circuit of the current transformer contains a bimetal relay (12) which responds to overcurrent and whose Closing contact (13) a release element (14) in the manner of the release of a residual current circuit breaker release mechanism switches in parallel to one or two phases of the bimetal relay that drives the drive (15) of the switching device triggers. 4. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, l a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Schaltgerät (10) ein Lasttrennschalter ist, dem als Strombegrenzungsvorrichtung (2) eine HH-Sicherung nachgeschaltet ist.4. Protection device according to one of claims 1 to 3, l a d u r c h e k e n n n n e i c h n e t that the switching device (10) is a switch-disconnector, which is followed by a HV HRC fuse as a current limiting device (2). 5. Schutzeinrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daf: das Schaltgerät (10) ein Leistungsschalter ist.5. Protection device according to claim 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h e t that: the switching device (10) is a circuit breaker. 6. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Bimetallrelais (12) der Bestandteil eines Motorschutzschalters ist, der direkt dem Schaltgerät (10) mit der Strombegrenzungsvorrichtung (2) nachgeschaltet ist, wobei das Bimetallrelais gegebenenfalls mit Kurzschlußschnellauslösern (16) ausgerüstet ist.6. Protection device according to one of claims 3 to 9, d a d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that the bimetal relay (12) is part of a The motor protection switch is directly connected to the switching device (10) with the current limiting device (2) is connected downstream, the bimetal relay optionally with short-circuit quick releases (16) is equipped.
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