DE621719C - Protection device for capacitors in alternating current networks - Google Patents

Protection device for capacitors in alternating current networks

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DE621719C
DE621719C DEA71717D DEA0071717D DE621719C DE 621719 C DE621719 C DE 621719C DE A71717 D DEA71717 D DE A71717D DE A0071717 D DEA0071717 D DE A0071717D DE 621719 C DE621719 C DE 621719C
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capacitors
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harmonic
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DEA71717D
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German (de)
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Dipl-Ing Gustav Schleicher
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AEG AG
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AEG 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
    • H02H7/16—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 capacitors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM 12. NOVEMBER 1935ISSUED ON NOVEMBER 12, 1935

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 21 d2 GRUPPE 4203CLASS 21 d 2 GROUP 4203

A 71717 VHIhlzid?A 71717 VHIhlzid?

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin*) Schutzeinrichtimg für Kondensatoren in Wechselstromnetzen Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin *) Protection device for capacitors in alternating current networks

Patentiert im Deutschen Reiche vom 3. November 1933 abPatented in the German Empire on November 3, 1933

Kondensatoren, welche zur Verbesserung des Leistungsfaktors oder der Leistungsübertragung an ein Wechselstromnetz angeschlossen werden, pflegt man im allgemeinen durch Relais zu schützen, die in Abhängigkeit von dem Strom im oder von dem Spannungsabfall am Kondensator ansprechen. Hierdurch wird aber kein genügender Schutz für die Kondensatoren erzielt, andererseits wird nicht berücksichtigt, daß in manchen Fällen Kondensatoren unzulässige Betriebserscheinungen in dem Netz hervorrufen. Kondensatoren werden nämlich nicht nur durch den Strom von Netzfrequenz beansprucht, die Ströme höherer Frequenz rufen oftmals eine viel größere Gefahr für den Kondensator hervor. Man hat bisher diese Ströme dadurch berücksichtigt, daß'man den Effektivwert des Kondensatorstromes, der sich aus Grund- und sämtlichen Oberwellen zusammensetzt, in den Überwachungseinrichtungen zur Wirkung gebracht hat. Für die Beanspruchung des Dielektrikums in den Kondensatoren ist jedoch nicht der Effektivwert des Stromes, sondern der höchste Augenblickswert maßgebend. Zu diesem Wert tragen wiederum die Oberwellen in erster Linie bei. Ferner ist auch das Auftreten von Oberwellen vor allem mit Rücksicht auf die Betriebsverhältnisse im Netz zu vermeiden. Oberwellen führen nämlich leicht zu Resonanzerscheinungen und zu Unstabilitätsbedingungen im Betrieb und rufen infolgedessen leicht unerwünschte Störungen hervor. Aus diesem Grunde schlägt die Erfindung vor, das Ansprechen des Überwachungsorgans von. Kondensatoren, in Wechselstromnetzen lediglich von dem Überschreiten eines bestimmten Wertes einer oder mehrerer in der. Kurve des Kondensatorstromes oder der Kondensatorspannung enthaltener Oberwellen ganz bestimmter ' seiner Abstimmung entsprechender Ordnung abhängig zu machen.Capacitors, which improve the power factor or the power transfer connected to an alternating current network is generally used to be protected by relays that respond depending on the current in or on the voltage drop across the capacitor. However, this does not provide sufficient protection for the capacitors, on the other hand it does not take into account that in some cases capacitors cause impermissible operating phenomena in the network. Capacitors are not only stressed by the current of the mains frequency, the higher frequency currents often create a much greater danger to the capacitor. So far you have this Currents are taken into account by the fact that the effective value of the capacitor current, the is made up of fundamental and all harmonics in the monitoring devices has brought into effect. However, the effective value is not used for the stress on the dielectric in the capacitors of the current, but the highest instantaneous value is decisive. The harmonics are the primary contributor to this value Line at. Furthermore, the occurrence of harmonics is especially important with regard to the Avoid operating conditions in the network. This is because harmonics easily lead to resonance phenomena and to instability conditions in operation and call as a result easily produces undesirable disturbances. For this reason, the invention proposes before, the response of the supervisory body of. Capacitors, in alternating current networks only from the exceeding of a certain value of one or more in the. Curve of the capacitor current or the Capacitor voltage of harmonics contained in a very specific 'according to its tuning To make order dependent.

Hierdurch wird erreicht, daß einzig und allein das Auftreten und die jeweilige Höhe derjenigen Oberwellen, auf die abgestimmt ist, für die Betätigung des Überwachungsorgans maßgebend ist. Die Schutzwirkung; wird dadurch sehr viel größer, als wenn die Oberwellen neben der Grundwelle zur Wirkung kämen. Nimmt man beispielsweise an, daß eine von Oberwelle und Grundwelle beeinflußte Schutzeinrichtung so eingestellt ist, daß sie bei 2O°/0 Überstrom anspricht, dann muß der Wert einer Oberwelle 66 % betragen, falls die Grundwelle 100% beträgt, um ein Ansprechen herbeizuführen. Eine Erhöhung der .Grundwelle um 20 °/o würde die t gleiche Wirkung haben. Bei der Schutzeinrichtung gemäß der Erfindung dagegen kann man das auf Oberwellen ansprechende Überwachungsorgan beliebig empfindlich einstellen, so daß What is achieved hereby is that solely the occurrence and the respective level of those harmonics that are matched to are decisive for the actuation of the monitoring element. The protective effect; becomes much larger as a result than if the harmonics were to have an effect next to the fundamental wave. If one assumes, for example, that a protective device influenced by harmonic and fundamental wave is set so that it responds at 20 ° / 0 overcurrent, then the value of a harmonic must be 66% if the fundamental wave is 100% in order to cause a response. Increasing the .Grundwelle by 20 ° / o would have the same effect t. In the protective device according to the invention, on the other hand, the monitoring device which responds to harmonics can be set as sensitive as desired, so that

*) Von dem Patentsweher ist als der Erfinder angegeben worden:.*) From the patent attorney, the following has been indicated as the inventor :.

Dipl.-Ing. Gustav Schleicher in Berlin-Wilmersdorf.Dipl.-Ing. Gustav Schleicher in Berlin-Wilmersdorf.

die Oberwellen nur wenige Prozent der Grundwelle zu betragen brauchen, um überhaupt ein Ansprechen herbeizuführen. - In Wirklichkeit kommt es aber nur auf den Absolutwert der Oberwellen an, der natürlich beliebig klein gewählt werden kann.the harmonics only need to be a few percent of the fundamental wave at all bring about a response. - In reality, however, it only depends on the absolute value of the harmonics, which is of course can be chosen as small as desired.

Erst durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Schutzeinrichtung wird demnach • verhütet, daß einerseits die Kondensatoren ίο durch Oberwellen überbeansprucht werden und andererseits der Netzbetrieb gestört wird. Mit Rücksicht auf etwa zu erwartende Störungen des Netzbetriebes kann man beim Auftreten von Oberwellen Kondensatoren ab- oder zuschalten, um dadurch die Abstimmverhältnisse im Netz zu verändern und so die Amplituden der Oberwellen derart weitgehend zu vermindern, daß die Oberwellen keinen Schaden mehr verursachen können. Es ist also nicht erforderlich, bei der Überwachungseinrichtung gemäß der Erfindung die gesamte Kondensatorbatterie abzuschalten, sondern es wird im Gegenteil die Kompensationswirkung der Kondensatoren weitgehend beibehalten und lediglich ihre Einwirkung auf die Oberwellen entsprechend beeinflußt. Da es in erster Linie darauf ankommt, das Netz und die Kondensatoren gegen das Auftreten der fünften und siebenten Harmonischen zu schützen, wird man das Überwachungsorgan ■ auf diese beiden Oberwellen abstimmen.Only through the inventive design of the protective device is accordingly • prevents the capacitors ίο from being overstressed by harmonics and on the other hand the network operation is disrupted. With regard to what is to be expected Disturbances of the network operation can be removed from the occurrence of harmonics capacitors. or switch on in order to change the voting relationships in the network and thus the To reduce the amplitudes of the harmonics so largely that the harmonics do not Can cause more damage. So it is not necessary for the monitoring device according to the invention to turn off the entire capacitor bank, but it on the contrary, the compensation effect of the capacitors is largely retained and only influences their effect on the harmonics accordingly. Since it's in First and foremost it comes down to the network and the capacitors against the occurrence of the To protect the fifth and seventh harmonics, the monitoring organ will ■ be tuned to these two harmonics.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für eine Schutzeinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. An ein Wechselstromnetz ι ist eine Kondensatorbatterie 2 über einen Schalter 3 angeschlossen. Nach der Erfindung ist nun ein Oberwellenmeßgerät 4 vorgesehen, welches über Abstimmkreise 5 und 6 sowie einen Umschalter 7 an das Netz 1 angeschlossen ist.The drawing shows an exemplary embodiment for a protective device according to FIG Invention shown. A capacitor battery 2 is connected to an alternating current network a switch 3 connected. According to the invention, there is now a harmonic measuring device 4 provided, which via voting circuits 5 and 6 and a switch 7 to the network 1 connected.

Der Umschalter 7 wird von einem Motor 8 derart angetrieben, daß abwechselnd der Abstimmkreis 5 oder der Abstimmkreis 6 zwische'n dem Netz 1 und dem Oberwellenmeßgerät 4 liegt. Sind die Abstimmkreise 5 und 6 beispielsweise auf die fünfte und siebente Harmonische abgestimmt, dann wird von diesen das Oberwellenmeßgerät 4 abwechselnd beeinflußt. Bei Überschreiten eines bestimmten Wertes der jeweils überwachten Oberwelle spricht dann das Meßgerät 4 an und schließt je nach der Höhe des Oberwellenstromes entweder einen Signalkreis über den Kontakt 9 oder den über den Kontakt 10, die Auslösespule 11 und die von dem Schalter 3 betätigten Kontakte 12 geführten Auslösekreis. Bei Abnahme der Oberwellenamplitude auf einen bestimmten Wert wird dann der Kontakt 13 geschlossen. Hierdurch wird der Einschaltkreis des Schalters 3 über die Einschaltspule 14 und die Kontakte 15 geschlossen. Die Kontakte 9, 10 und 13 können natürlich verstellbar angeordnet werden. . Das Oberwellenmeßgerät 4 kann auch so ausgebildet werden, daß sein beweglicher Kontakthebel normalerweise an einem im S ignalstromkr eis' liegenden Ruhestromkontakt anliegt. Wenn sich der Kontakthebel aus seiner Ruhelage bewegt, wird der Ruhestromkreis geöffnet und damit das Signal gegeben. Bei Überschreiten eines weiteren Stromwertes wird dann ebenso wie bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel ein Arbeitsstromkontakt 10 betätigt, der auf die Schaltorgane einwirkt. Beide Kontakte können wieder verstellbar angeordnet werden.The changeover switch 7 is driven by a motor 8 in such a way that the tuning circuit alternates 5 or the tuning circuit 6 between the network 1 and the harmonic meter 4 lies. If the voting circles 5 and 6 are, for example, on the fifth and seventh Harmonics matched, then the harmonic meter 4 is alternately of these influenced. When a certain value of the respectively monitored harmonic is exceeded then responds to the measuring device 4 and closes depending on the level of the harmonic current either a signal circuit via contact 9 or via contact 10, the trip coil 11 and the actuated by the switch 3 contacts 12 led trip circuit. When the harmonic amplitude decreases to a certain value, the contact 13 is then closed. Through this the switch-on circuit of the switch 3 is closed via the switch-on coil 14 and the contacts 15. The contacts 9, 10 and 13 can of course be arranged to be adjustable. . The harmonic meter 4 can also be designed so that its movable Contact lever normally on a closed-circuit contact located in the signal current circuit is present. When the contact lever moves out of its rest position, it becomes the closed circuit opened and thus given the signal. If another current value is exceeded is then just like in the illustrated embodiment, an operating current contact 10 actuated, which acts on the switching elements. Both contacts can be adjusted again to be ordered.

Um einen Ruhestromkontakt zu vermeiden, kann auch nur ein Maximalkontakt als Gegenkontakt für das bewegliche System vorgesehen werden. Das Oberwellenmeßgerät 4 muß dann auf verschiedene Empfindlichkeiten eingestellt werden können. Normalerweise ist es auf die höchste Empfindlichkeit geschaltet, so daß der Maximalkontakt bereits beim Überschreiten eines kleineren Betrages einer Oberwellenamplitude betätigt wird. Hierdurch wird etwa ein Signal sowie eine Umschaltung des Meßbereiches des Oberwellenmeßgerätes ausgelöst, ferner werden statt des Signalapparates die Schaltorgane in den Betätigungsstromkreis eingeschaltet. Infolge der geringeren Empfindlichkeit löst sich dann der Betätigungshebel von dem Maximalkontakt; erst beim Überschreiten einer höheren Oberwellenamplitude wird dann der Auslösestromkreis betätigt. Außer dem Maximalkontakt kann man auch noch einen Minimalkontakt vorsehen, der eine Rückumschaltung auf den empfindlichen Meßbereich steuert, wenn der Oberwellengehalt in der Spannungskurve um einen bestimmten Betrag abgesunken ist.In order to avoid a closed-circuit contact, only one maximum contact can be used as a mating contact for the moving system. The harmonic meter 4 must then be sensitive to different sensitivities can be adjusted. Usually it is switched to the highest sensitivity, so that the maximum contact is already when a smaller amount is exceeded Harmonic amplitude is operated. This creates, for example, a signal and a switchover of the measuring range of the harmonic meter triggered, and instead of the signaling device, the switching devices are in the actuating circuit switched on. As a result of the lower sensitivity, the Operating lever from the maximum contact; only when a higher harmonic wave amplitude is exceeded the tripping circuit is then actuated. In addition to the maximum contact, you can also have a minimum contact provide that controls a switch back to the sensitive measuring range when the Harmonic content in the voltage curve has decreased by a certain amount.

Zweckmäßig ist es, in allen Fällen Dämpfungseinrichtungen vorzusehen, damit bei kurzzeitigem Auftreten von Oberwellen, welches für die Anlage ungefährlich ist, die Überwachungseinrichtung nicht betätigt werden kann.It is useful to provide damping devices in all cases so in the case of brief occurrences of harmonics, which are harmless to the system, the Monitoring device cannot be operated.

Bei der Anordnung von Wiedereinschaltvorrichtungen entsprechend dem Ausführungsbeispiel kann natürlich leicht ein Pumpen eintreten. Man wird daher die Wiedereinschaltung nur einige Male kurz nacheinander, also etwa drei- bis viermal, erfolgen lassen. Bleiben hiernach die Oberwellen trotzdem bestehen, dann wird man erst nach einem langeren Zeitraum das Wiedereinschalten nochmals versuchen.With the arrangement of reclosing devices according to the embodiment, pumping can of course easily occur enter. The reclosing will therefore only be carried out a few times in quick succession, so about three to four times. If the harmonics still persist afterwards, then you will only switch on again after a long period of time try.

Die beschriebene Schutzeinrichtung kann man auch mit einer normalen Überstrom- oder Überspannungsschutzeinrichtung vereinigen. Die Abschaltvorrichtung wird man dabei entweder allein durch da$ Ansprechen dieserThe protective device described can also be used with a normal overcurrent or Unite surge protection device. The shutdown device will either be just by addressing them

Überstrom- oder Überspannungsschutzeinrichtung oder nur durch deren gleichzeitiges Ansprechen mit dem auf Oberwellen abgestimmten Überwachungsorgan steuern.Overcurrent or overvoltage protection device or only through their simultaneous response control with the harmonics coordinated monitoring device.

Begnügt man sich mit einer Registriervorrichtung, dann wird man in bekannter Weise das Registrierinstrument als Mehrfarbenschreiber ausbilden, derart, daß die Schreibvorrichtung gleichzeitig mit der Umschaltvorrichtung für die verschiedenen Oberwellenempfindlichkeiten des Überwachungsorgans betätigt wird. If you are satisfied with a registration device, then you will in a known manner train the registration instrument as a multi-color pen, such that the writing device simultaneously with the switching device for the various harmonic sensitivities of the monitoring organ is operated.

Claims (13)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Schutzeinrichtung für Kondensatoren in Wechselstromnetzen, gekennzeichnet durch ein Überwachungsorgan, welches lediglich beim Überschreiten eines bestimmten Wertes einer oder mehrerer in der Kurve des Kondensatorstromes oder der Kondensatorspannung enthaltener Oberwellen ganz bestimmter seiner Abstimmung entsprechender Ordnung anspricht. 1. Protection device for capacitors in alternating current networks, characterized by a monitoring device, which only occurs when a certain Value of one or more contained in the curve of the capacitor current or the capacitor voltage Harmonics responding to a very specific order corresponding to its tuning. 2. Schutzeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungsorgan auf die fünfte oder siebente Harmonische anspricht.2. Protection device according to claim i, characterized in that the monitoring member responds to the fifth or seventh harmonic. 3. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch selbsttätig in bestimmten Zeitabständen wirkende periodische Umschaltvorrichtungen, welche das Überwachungsorgan so ändern, daß es der Reihe nach jeweils eine andere Oberwelle überwacht.3. Protection device according to claim 1 and 2, characterized by automatically in Periodic switching devices that operate at certain time intervals and change the monitoring organ so that it is the A different harmonic is monitored one after the other. 4. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungsorgan als Registrierinstrument ausgebildet ist.4. Protection device according to claim 1 to 3, characterized in that the Monitoring body is designed as a recording instrument. 5. Schutzeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Registrierinstrument als Mehrfarbenschreiber ausgebildet ist, dessen Schreibvorrichtung gleichzeitig mit der Umschaltvorrichtung für die verschiedene Oberwellenempfindlichkeit betätigt wird.5. Protection device according to claim 4, characterized in that the recording instrument is designed as a multi-color writer, the writing device at the same time as the switching device for the different harmonic sensitivity is actuated. 6. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungsorgan beim Überschreiten eines bestimmten Betrages einer Oberwellenamplitude einen Signalstromkreis, beim Überschreiten eines höheren Betrages einen Betätigungsstromkreis für die Schaltorgane der Kondensatoren steuert.6. Protection device according to claim 1 to 5, characterized in that the Monitoring organ when a certain amount of a harmonic amplitude is exceeded a signal circuit, if a higher amount is exceeded, an actuation circuit for the switching elements the capacitors controls. 7. Schutzeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche System des Überwachungsorgans normalerweise an einem im Signalstromkreis liegenden, gegebenenfalls verstellbaren Ruhestromkontakt anliegt und sich zur Betätigung des Stromkreises der Schaltorgane an einen gegebenenfalls ver-. stellbaren Arbeitsstromkontakt anlegt.7. Protection device according to claim 6, characterized in that the movable The system of the monitoring organ is normally connected to a possibly adjustable one in the signal circuit Quiescent current contact is applied and to actuate the circuit of the switching elements to a possibly connected. adjustable operating current contact. 8. Schutzeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Maximalkontakt als Gegenkontakt für das bewegliche System des Überwachungsorgans vorgesehen ist, der beim Überschreiten des ersten kleineren Betrages einer Oberwellenamplitude betätigt wird und dadurch ein Signal sowie eine Umschaltung des Meßbereiches des Überwachungsorgans herbeiführt und zugleich sich selbst in den Betätigungsstromkreis der Schaltorgane statt des Signalapparates einschaltet.8. Protection device according to claim 6, characterized in that only one Maximum contact is provided as a mating contact for the movable system of the monitoring organ, which when exceeded of the first smaller amount of a harmonic amplitude is actuated and thereby a signal and a switchover of the measuring range of the monitoring organ and at the same time itself in the actuation circuit of the switching devices instead of the signal apparatus turns on. 9. Schutzeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem Maximalkontakt ein Minimalkontakt angeordnet ist, der bei seiner Betätigung eine Rückumschaltung auf den empfindlichen Meßbereich bewirkt, wenn der Oberwellengehalt in der Spannungskurve um einen bestimmten Betrag abgesunken ist.9. Protection device according to claim 8, characterized in that in addition to the Maximum contact a minimum contact is arranged which, when actuated, switches back to the sensitive one The measuring range causes the harmonic content in the voltage curve to drop by a certain amount. 10. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 bis 9, gekennzeichnet durch Dämpfungseinrichtungen, welche die Betätigung der Überwachungseinrichtung bei kurzzeitigem, für die Anlage zulässigem Auftreten von Oberwellen verhindern.10. Protection device according to claim 1 to 9, characterized by damping devices which the actuation of the Prevent monitoring equipment in the event of brief occurrence of harmonics that is permissible for the system. 11. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres beim Überschreiten eines bestimmten Strom- oder Spannungswertes der Kondensatoren ansprechendes Relais vorgesehen ist, welches durch sein Ansprechen allein oder nur durch sein gleichzeitiges Ansprechen mit dem auf Oberwellen abgestimmten Überwachungsorgan die Signal- oder Schaltstromkreise betätigt. 11. Protective device according to claim 1 to 10, characterized in that another when a certain is exceeded Current or voltage value of the capacitors responding relay is provided, which by his response alone or only by his simultaneous The signal or switching circuits are activated by the monitoring device that is matched to harmonics. 12. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungsorgan gleichzeitig zum Wiedereinschalten der Kondensatoren nach dem Absinken des Wertes einer oder mehrerer Oberwellen der Spannung unter einen bestimmten Betrag dient.12. Protection device according to claim 1 to 11, characterized in that the Monitoring device at the same time to switch on the capacitors again after the drop in the value of one or more Harmonics of voltage below a certain amount is used. 13. Schutzeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiedereinschaltung nur in beschränkter Anzahl kurz nacheinander und gegebenenfalls nach längerem Zeitraum nochmals erfolgt.13. Protection device according to claim 12, characterized in that the reclosing is only carried out in a limited number in quick succession and if necessary takes place again after a longer period of time. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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