DE665800C

DE665800C - Arrangement for the protection of single or multi-phase electrical systems for alternating or direct current, in particular of high voltage systems, by means of fuses

Info

Publication number: DE665800C
Application number: DEC49361D
Authority: DE
Inventors: Walter Freund
Original assignee: Concordia Masch & Elekt
Current assignee: Concordia Masch & Elekt
Priority date: 1934-06-25
Filing date: 1934-06-28
Publication date: 1938-10-04

Description

Anordnung zum Schutze von ein- oder mehrphasigen elektrischen Anlagen für Wechsel-oder Gleichstrom, insbesondere von Hochspannungsanlagen, mittels Sicherungen Es ist oft erwünscht, Sicherungen zum Schutz elektrischer Anlagen so anzuordnen, daß sich nach dem Durchschmelzen einer Sicherung selbsttätig eine Ersatzsicherung einschaltet. Dabei ist es meist notwendig, daß diese Einschaltung mit einer gewissen Zeitverzögerung erfolgt, damit die zweite Sicherung nicht auch sofort abschaltet; im allgemeinen wird während der Verzögerungszeit die Ursache des Abschaltens beseitigt sein, so daß also der Betrieb wieder aufgenommen werden kann.Arrangement for the protection of single or multi-phase electrical systems for alternating or direct current, in particular from high-voltage systems, by means of fuses It is often desirable to arrange fuses to protect electrical systems in such a way that that after a fuse has blown, a replacement fuse automatically opens turns on. It is usually necessary that this activation with a certain There is a time delay so that the second fuse does not switch off immediately; in general, the cause of the shutdown is eliminated during the delay time so that operations can be resumed.

Es sind schor- Konstruktionen bekanntgeworden, die auf mechanischem oderelektromagnetischem Wege die selbsttätige Einschaltung einer Ersatzsicherung vorsehen, jedoch sind diese verhältnismäßig kompliziert und teuer. Die Erfindung betrifft nun eine Anordnung zum Schutz von ein- oder mehrphasigen elektrischen Anlagen für Wechsel-oder Gleichstrom, insbesondere von Hochspannungsanlagen, mittels Sicherungen, bei der zu jeder Sicherung eine Ersatzsicherung parallel geschaltet ist. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß. mit Hilfe sog. Durchschlagspatronen, die den Ersatzsicherungen vorgeschaltet sind, das automatische Einschalten von beliebig vielen Ersatzsicherungen in einfachster Weise erreicht wird, wobei auch das Problem der Zeitverzögerung ohne Schwierigkeit gelöst wird. Unter den Durchschlagspatronen versteht man eine Art elektrischer Kondensatoren, bei denen das zwischen den Elektroden sich befindende Dielektrikum derart beschaffen und bemessen ist, daß es bei einer vorbestimmten Spannung durchschlägt, wobei durch diesen Durchschlag eine gut leitende Verbindung zwischen den beiden Elektroden geschaffen wird. Man wird dabei einen sog. Wärmedurchschlag vorsehen, bei dem das Dielektrikum infolge der in ihm auftretenden dielektrischen Verluste erwärmt wird und sich dadurch so sehr verschlechtert, daß ein Durchschlag stattfindet. Nach dem Durchschlag soll eine gut leitende Verbindung zwischen den beiden Elektroden geschaffen werden; man erreicht dies in einfachster Weise, indem man eine oder beide Elektroden aus einem Material fertigt, das beim Durchschlag schmilzt und den Zwischenraum zwischen den Elektroden teilweise ausfüllt und damit eine leitende Verbindung zwischen ihnen bildet.Schor constructions have become known that are based on mechanical or the automatic activation of a backup fuse by electromagnetic means provide, but these are relatively complicated and expensive. The invention now relates to an arrangement for the protection of single-phase or multi-phase electrical systems for alternating or direct current, especially from high-voltage systems, by means of fuses, in which a replacement fuse is connected in parallel to each fuse. The essence the invention consists in that. with the help of so-called punch-through cartridges, the replacement fuses upstream, the automatic switching on of any number of replacement fuses is achieved in the simplest way, also eliminating the problem of time delay Difficulty is solved. The punch cartridges are a kind of electrical capacitors, in which the one located between the electrodes Dielectric is such and dimensioned that it is at a predetermined Voltage breaks down, whereby this breakdown creates a good conductive connection is created between the two electrodes. One becomes a so-called heat transfer provide in which the dielectric as a result of the dielectric occurring in it Loss is heated and thereby deteriorated so much that a breakdown takes place. After the breakdown, a good conductive connection between the two electrodes are created; this is achieved in the simplest way by one or both electrodes are made from a material that will break down melts and partially fills the space between the electrodes and thus forms a conductive connection between them.

Es war zwar bis heute schon bekannt, Durchschlagspatronen für die verschiedensten Zwecke zu verwenden. So wurden dieselben z. B. als LTberspannungsschutz verwendet, wobei die Patrone im Moment großer überspannungen ansprach, oder aber wurden die Durchschlagspatronen zur Auslösung veT Hilfskontakten verwendet, wobei die Dure#i: schlagspatrone explodierte und dadurch zw@ Kontaktfedern auslöste.It was already known to this day, punch cartridges for the to use for various purposes. So became the same z. B. as Lsurge protector used, the cartridge at the moment of large surges responded, or else the punch-through cartridges were used to trigger auxiliary contacts used, whereby the Dure # i: impact cartridge exploded and thus two contact springs triggered.

Diese Arten von Durchschlagspatronen sind gefährlich und haben mit der Erfindung nichts gemein, was aus nachstehendem hervorgeht.These types of punch cartridges are dangerous and come with the invention has nothing in common, which emerges from the following.

In der Abbildung, die ein Ausführungsbeispiel darstellt, bedeutet i das Hochspannungsnetz, und zwar ein dreiphasiges Wechselstromnetz, von dem eine Zweigleitung mit den drei Phasenleitungen 2, 3 und .l abzweigt, die zum Verbraucher 5 führt. In dieser Zweigleitung liegen die drei Hauptsicherungen 6, ; , 8 und parallel dazu die drei Ersatzsicherungen 9, io, i i. Vor die Ersatzsicherungen sind die Durchschlagspatronen 12, 13, 1¢ geschaltet. Die Durchschlagspatronen haben eine so kleine Kapazität, daß vor dem Abschalten der Hauptsicherungen 6, 7, 8, durch die Ersatzsicherungen praktisch kein Strom fließt, an den Durchschlagspatronen liegt dabei nur eine geringe Spannung, die dem Spannungsabfall in den Hauptsicherungen entspricht.In the figure showing an embodiment, means i the high-voltage network, namely a three-phase AC network, one of which Branch line with the three phase lines 2, 3 and .l branches off to the consumer 5 leads. The three main fuses 6,; , 8 and parallel in addition the three replacement fuses 9, io, i i. The punch cartridges are in front of the replacement fuses 12, 13, 1 ¢ switched. The punch cartridges have such a small capacity that before switching off the main fuses 6, 7, 8, by the replacement fuses practically no current flows, and there is only a small amount due to the breakdown cartridges Voltage corresponding to the voltage drop in the main fuses.

Schaltet nun beispielsweise die Hauptsicherung 6 ab, so liegt an der Durchschlagspatrone 1? die ganze Spannung. Das Dielektrikum dieser Durchschlagspatro-ne erwärmt sich infolge der dielektrischen Verluste und verschlechtert sich dadurch so lange, bis ein oder mehrere Durchschläge stattfinden und dadurch die Elektroden der. Durchschlagspatrone in oben beschriebener Weise leitend verbunden werden. Dadurch ist die Ersatzsicherung g in den Stromkreis eingeschaltet. Die Zeitverzögerung ergibt sich aus der Zeit, die nötig ist, um den Wärmedurchschlag der Patrone herbeizuführen.If, for example, the main fuse 6 now switches off, it is up to the Punch cartridge 1? all the tension. The dielectric of this breakdown cartridge heats up as a result of dielectric losses and thus deteriorates until one or more breakdowns occur and thereby the electrodes the. Penetration cartridge are conductively connected in the manner described above. Through this the replacement fuse g is switched on in the circuit. The time delay results from the time that is necessary to bring about the thermal breakdown of the cartridge.

Ganz entsprechend funktioniert die Einrichtung beim Durchschmelzen der anderen Hauptsicherungen; dabei spielt es keine Rolle, ob nur eine Hauptsicherung oder gleichzeitig zwei oder drei Hauptsicherungen abschalten.The device works in exactly the same way when melting through the other main fuses; It does not matter whether there is only one main fuse or switch off two or three main fuses at the same time.

Die Zeitverzögerung ist genauestens durch entsprechende Wahl des Materials des Dielektrikums und durch zweckmäßige konstruktive Ausbildung der Durchschlagspatrone einzustellen. Man wird als Dielektrikum zweckmäßigerweise einen Stoff mit großer dielektrischer Verlustziffer verwenden. Um eine schnelle Ausbildung einer guten leitenden Verbindung zwischen den beiden Elektroden zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, ein leicht brennbares Dielektrikum zu verwenden. Man kann auch Dielektrika vorsehen, die leicht schmelzen oder die aus einem salben- oder pastenartigen Material bestehen. Dies ist jedoch keinesfalls notwendig, sondern es können auch Dur chschlagspatronen verwendet ,.werden, bei denen Luft oder ein anderes Gas äl@,; Dielektrikum verwendet wird, wobei das :käs auch unter Druck stehen kann.The time delay is precise through the appropriate choice of material of the dielectric and through appropriate structural design of the breakdown cartridge to adjust. The dielectric is expediently a substance with a large use dielectric loss coefficient. To quickly train a good one to enable a conductive connection between the two electrodes, it is advantageous to to use a highly flammable dielectric. Dielectrics can also be used, which melt easily or which consist of an ointment or paste-like material. However, this is by no means necessary; impact cartridges can also be used are used in which air or another gas äl @ ,; Dielectric used , whereby the: käs can also be under pressure.

Die zwei Elektroden einer Durchschlagspatrone bestehen zweckmäßigerweise aus gleichem Material, da sich gezeigt hat, daß dann das Zusammenbacken der beiden Elektroden beim Durchschlag leichter und besser erfolgt als bei Verwendung von verschiedenen Elektrodenmaterialien. Zur Erreichung einer guten Verbindung sind an dieses Material verschiedene Anforderungen zu stellen, die nach Möglichkeit gleichzeitig erfüllt sein sollten: niedrige Schmelztemperatur, gute elektrische Leitfähigkeit, wenig Schlackenbildung beim Schmelzen. Das letztere läßt sich auch dadurch erreichen, daß man nur wenig oder gar keine Luft (Sauerstoff) zu den Elektroden gelangen läßt, d. h. daß man die Durchschlagspatrone luftdicht abschließt. Die in der Durchschlagspatrone enthaltene Luftmenge ist zwechmäßigerweise so groß, daß sie gerade zum Verbrennen des Dielektrikums ausreicht.The two electrodes of a punch cartridge are expediently made made of the same material, since it has been shown that the two will then stick together Electrodes are easier and better to break down than when using different ones Electrode materials. In order to achieve a good connection are to this material to set different requirements which, if possible, are met at the same time should be: low melting temperature, good electrical conductivity, little Formation of slag during melting. The latter can also be achieved by that little or no air (oxygen) is allowed to reach the electrodes, d. H. that the punch cartridge is hermetically sealed. The one in the punch The amount of air contained is expediently so large that it is just ready to burn of the dielectric is sufficient.

Man könnte beispielsweise auch eine gut leitende Flüssigkeit, z. B. Quecksilber, oder eine leicht schmelzbare Legierung vorsehen, die nach dem Wegschmelzen oder Abbrennen des Dielektrikums in den Raum zwischen den Elektroden gelangt.For example, a highly conductive liquid, e.g. B. Provide mercury, or an easily fusible alloy, after melting away or burning off the dielectric enters the space between the electrodes.

Sind für eine Sicherung mehrere Ersatzsicherungen vorgesehen, so sind ihnen Durchschlagspatronen verschiedener Zeitverzögerung vorzuschalten, damit die Ersatzsicherungen nacheinander und nicht miteinander in den Hauptstromkreis eingeschaltet werden.If several replacement fuses are provided for a fuse, then upstream them with punch cartridges with different time delays so that the Spare fuses switched on one after the other and not with one another in the main circuit will.

Die Verwendung von Durchschlagspatronen zur automatischen Einschaltung von Ersatzsicherungen ist bei Gleich- und @Vechselstromanlagen möglich und bei Anlagen beliebiger Phasenzahl.The use of punch cartridges for automatic activation of replacement fuses is possible for DC and @AC systems and for systems any number of phases.

Wenn Gleichspannung an der Patrone liegt, wird man ein Dielektrikum vorsehen, das ein schlechter Leiter ist und das bei der Reservestellung der Sicherung geringen Strom durchläßt, das aber, wenn die ganze Spannung an der Patrone liegt, durch den dann durchgehenden Strom stark erwärmt und so lange verschlechtert wird, bis der Durchschlag erfolgt.When there is DC voltage on the cartridge, it becomes a dielectric make sure that it is a bad conductor and that when the fuse is in reserve allows a small amount of current to pass through, but when the full voltage is applied to the cartridge, is strongly heated by the then passing current and deteriorated for so long, until the breakthrough occurs.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for protection fully single or multi-phase electrical systems for alternating or direct current, in particular for high-voltage systems, by means of fuses in which a replacement fuse is connected in parallel to each fuse is, which is switched on automatically after you respond to the fuse. characterized, that the automatic switching on of the replacement fuse by one of two by one Dielectric; separated electrodes made of the existing breakdown cartridge Replacement fuse is connected upstream and by after the fuse has responded a permanent bridging of the dielectric is initiated by the arc, tof which at the same time the punch cartridge is dimensioned such that the punch with Time delay occurs. Arrangement according to claim i, characterized in that the dielectric of the breakdown cartridge has a large dielectric loss coefficient owns. 3. Arrangement according to claim i, characterized in that the carbon copy has small capacity. 4 .. Arrangement according to claim i, characterized in that the punch-through cartridge - a conductive liquid or an easily meltable one Has substance that, after the dielectric has been destroyed, forms the connection between the electrodes.