DE7045849U1 - Vorrichtung zum selbsttätigen allpoligen Abschalten fehlerbehafteter Freileitungen und Kabeln - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-InC. H. Weiokma'^», JhH.-^hys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ino.'F.'A.-Ve'iickmA'nnV'Di'p'l.-Chem. B. H üb er Dr. Ing. H. Liska

DZIiBM 800OMUNCHENSo₁DEN,. ,

POSTI-ACH 860 820 MDHLSTRASSF. 22. RUFNUMMFR

Elektrotechnische Werke Fritz Driescher & Söhne,

GmbH L· Co.

Driescher Straße 3
8052 Moosburg/Isar

Vorrichtung zum selbsttätigen allpolig^a Abschalten fehlerbehafteter Freileitungen und Kabeln

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum selbsttätigen

allpoligen Abschalten fehlerbehafteter Freileitungen und Kabeln, die über Trenn-oder Lasttrennschalter an eine Hauptleitung angeschlossen sind.

In ländlichen Gebieten erfolgt die Versorgung mit elektrischer Energie aus wirtschaftlichen Gründen in der Regel über Freileitungen mit einer Betriebsspannung von 10 kV - 30 kV, welche von Natur aus sehr atmosphärischen Einflüssen ausgesetzt sind und daher häufig Schaden mit langer andauernden Energieausfällen auftreten. Dieser Tatsache entsprechend wurden bereits verschiedene selektive iietzschutzsysteme entwickelt und im praktischen Netzbetrieb eingesetzt, wobei verschiedene Faktoren für die Auswahl und Anwendung derselben ausschlaggebend sind. V/egen der Üb ersieht Ii chke it und der einfacheren Anwendung der Iietzschutzsysteme werden Hittelspannungsnetze vorwie-

gend a 1.3 sogenannte Stern- od. ■Strahlnetze betrieben, wobei von einem Netzknotenpunkt aus über Leist^ngschalter mit entsprechender Schutzeinrichtung, die einzelnen Hauptstränge zu den Netzstationen führen. Außerdem zweigen vielfach von den Hauptleitungen untergeordnete Abzweigleitungen ab und führen zu entlegenen Verbraucherstellen. Liese schutztechnisch schwer erfaßbaren Abzweigleitungen bringen dem Versorgungsunternehmen und den Energieverbrauchern im Stürungsfall erhebliche Ausfallzeiten bis dio Fehlerstelle geortet oder durch umfangreiche SchaItvorgänge eingegrenzt ist. Eine Unterteilung der Versorgungsnetze in kleine Sektionen, um damit die selektive Abschaltung störbehafteter Netzteile mit Leistungssohaltern zu beherrschen, erfordert einen erheblichen Kostenaufwand für die Anschaffung der Apparate und die Unterbringung derselben in geeignete Schaltanlagen.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der vorstehend erläuterten Nachteile mit einfachen Mitteln eine Abschaltung störbehafteter Netzteile bzw. Abzweigleitungen zu ermöglichen.

Liese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß entweder auf den feststehenden Stütziaolatoren des Trennoder Lasttrennschalters oder auf zusätzlich angebrachten Isolatoren unmittelbar an solchen Schaltern in Reihe mit den Strombahnen derselben einpolige vollisolierte Kunststoffgehäuse angeordnet sind, die jeweils eine mit Isolieröl gefüllte Schaltkanaer und einen in der Sohaltkammer vorgesehenen Lastschatter aufnimmt, der durch eirxe Ausschaltfeder vorgespannt ist, die über eine Einschaltverklinkung im gespannten Zustand gehalten ist, welche durch eine in der E.unst3toffkaimner aufgenommene, bei Kurzschluß oder Überstrom ansprechende Schal-

tungsanoränung auslösbar ist und daß die einzelnen Kunststoffgehäuse durch ein auf die Einschaltverklinkung wirkendes Gestänge untereinander verbunden sind, das bei Auslösung einer Einschaltverklinkung durch die zugeordnete Schaltungsanordnung die Einschaltverklinkung der anderen Kunststoffkammern unabhängig von dem Zustand der jeweils zugeordneten Schaltungsanordnungen auslöst. Durch die Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei in der Schaltungsanordnung ein Hauptstromrelais und ein Zeitrelais vorgesehen sind wobei die Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch nachträglich an Trenn- oder Lasttrennschalter angebaur werden kann, ist eine Unterteilung kleiner Netzbereicht möglich. Die Abschaltung des hohen Kurzschlußstromea übernimmt dabei ein an der Einspeisestelle in das Verzweigungsenetzsystem eingebauter Leistungsschalter mit ausreichender Leistung. Innerhalb einer bestimmbaren Pausenzeit erfolgt die Abtrennung des defekten lietzteiles vom gesamten Versorgungsnetz durch das Ausschaltsystem im spannungs- und stromlosen Zustand. Hach der selbsttätiten Abschaltung der Fehlerstelle kann mit dem in der Einspeisestelle vorgeschalteten Leistungsschalter der störungsfreie Versorgungsbereich automatisch oder von Hand aus in Betrieb genommen werden. Liegt der maximal auftretende KurzschluSstrom Ik unterhalb dem angegebenen Kurzschlußstrom für den der Lastschalter ausgelegt ist, so ist eine selektive Abschaltung des fehlerbehafteten ifetzteiles, ohne Pausenzeit, mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum selbsttätigen allpoligen Abschalter möglich. Mit dieser Vorrichtung, welche unabhängig von der Kinematik zugeordneten Schaltgeräten ausschaltet, können auch die sehr verbreitet eingesetzten Freiluft-Hastschalter

- 4 in die Selektivkette mit einbezogsn werden.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprlichen in Verbindung mit der Besenreibung eines in der Zeichnung dargestellten Aueftihruagsbeispieles. Es zeigt:

Fig. 1 einen Grundriß eines zur erfindungsgemäßen Vorrichtung gehörenden Kunststoffgehäuses;

Fig. 2 einen Aufriß des in Fig. 1 dargestellten Gehäuses;

Fig. 3 eine Vorderansicht des Gehäuses nach den Fig. 1 und 2;

Fig. 4 bis 6 verschiedene Stellungen eines Trennschalters in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus drei einpoligen isolierten, freiluftbeständigen Kunststoffgehäusen 1, welche untereinander durch ein vollisoliertes Vorbindungsgeetänge 2 zu einer dreipoligen Einheit verbunden sind«

In jedem einpoligen Kunststoffgehäuse l_r ist, wie aus den Fig. 1 bis 3 ersichtlich, eine mit Isolieröl gefüllte lastschaltkammer 3, eine Ausschaltfeder 4, eine Einschaltvorrichtung 5 und eine Schaltungsanordnung 6 untergebracht. Die Schaltungsanordnung 6 umfaßt im wesentlichen eine Auslösespule mit Hauptstromwindung oder ein Hauptstromrelais, das als Selektivelement für Überstromanregung vorgesehen ist. Zur Ausschaltverzögerung ist ein mechanisches Zeit- und Auslöserelais mit einer Laufzeit von ca. IO Sekunden eingebaut. Ein über einen Lochscheibenstromwandler angeregtes Verriegelungeglied (Stromstoß-

relais) verhindert bei einer wiederkehrenden Spannung oder "bei einer Anregung durch Überstrom ohne Netzausfall, daß der davcn betroffene Versorgungsteil abgetrennt wird. Die vorgesehene Einschaltvorrichtung 5 ermöglicht das Einschalten eines in der Schaltkammer 3 angeordneten Lastschalters, dessen Sciialtklaue mit 14 bezeichnet ist.

Dia Einschaltvorvichtung 5 besteht aus einer glasfaserverstärkten Schubstange 8 einer parallelen Führung 9 zur Verhinderung einer Verdrehung der Schubstange 8 und einer schwenkbar mit der Schubstange 8 verbundenen Lasche 10, die fest mit einer Welle 15 verbunden ist, die die Iastschaltklaue 14 trägt. Auf dieser Welle 15 ist außerhalb der Lastschaltkammer 3, wie dies aus I¹Ig. 1 ersieht lieh ist, die Ausschaltfeder 4 angeordnet, die bei in das Gehäuee eingeschobener Schubstange 8 vorgespannt ist. Dia Schubstange 8 ist durch eine mit 16 bezeichnete Einschaltverklinkung gesichert, so daß die Ausschaltfeder gespannt bleibt. Diese Einachaltverklinkung, die im wesentlichen aus einem an der Schubstange angeordneten Raster und einer durch die Schaltungsanordnung 6 betätigbaren Sperrklinke besteht, ist außer durch die jeweils zugeordnete Schaltungsanordnung 6 auch über das Verbindungsgestänge 2 auslösbar, falls in einem der drei durch das Verbindungsgestänge 2 verbundenen einpoligen Gehäuse eine Einschaltverklinkung durch die entsprechende Schaltungsanordnung G ausgelöst wird. Ais den Pig. 4 bis 6 ist die Zuordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu einem Trennschalter dargestellt.

Fig. 4 zeigt den Trennschalter 11 im ausgeschalteten Betriebszustand mit der bereits eingeschalteten Vorrichtung gemäß der Erfindung, die nachfolgend als Zusatz-

- 6 schaltvorrichtung 12 "bezeichnet wird.

Fig. 5 zeigt den "betriebsmäßig eingeschalteten !Trennschalter 11 und die in der Einschaltstellung verriegelte Zusatzschaltvorrichtung 12. '

In Pig. 6 ist der Betriebsmäßig eingeschaltete Trennschalter 11 und äie ausgeschaltete Zusat^Bchaltvorrichtung 12 dsargeßtellt, wobei der ausgeschaltete Zustand ;

durch die aus dem Kunststoffgehäuse 1 herausragende, aus glasfaserverstärktem Kunststoff bestehende Schubstange 8 erkennbar ist.

Aus den Pig. 4 bia 6 geht hervor, daß die Einschaltung.. | dee in Reihe mit den Strombahnen des Trennschalters lie- | genden Zusatzschalters nur durch, den Andruck der schwenk- ³ bar angebrachten Isolatoren 13, deo "ürennschalters 11 erfolgt, und daß kein zusätzliches Abtriebselement dadurch ί zur Inbetriebsetzung erforderlich ist. Der Aufbau des :

gesamten Systeme ißt so getroffen, daß bei einer selbsttätigen Auslösung durch die Schaltungsanordnung 6, die Einschaltvorrichtung 5 frei und unbehindert aus dem Kunstp" ffgehäuse 1 ausfahren kann.

Im folgenden soll nun die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Zusammenhang mit einem Trenn- Qder Lasttrennschalter sowie im Mittelspannungsnetz beschrieben werden.

Das Einschalten der Lastschaltklaue der Zusatzschaltvorrichtung gsmäß der Erfindung und das Spannen der Ausschaltfeder erfolgt durch das normale betriebsmäßige Ausschalten des Abzweigschalters. Bei diesem Schaltvorgang wird mit der beweglichen Stutzerreihe oder den Schubisolatoren 13

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die Ein ' Itvorrichtüng 5 an der Zusatzschaltvorrichtung 12 betätigt, wobei die Schubstange 8 die Lastschaltklaue 14 über die Lasche 10 in den entsprechenden Hauptkontakt drückt, worauf die Schubstange in der vorgespannten Lage durch die EinschaItverklinkung, die beim Einschieben der Schubstange einrastet, verriegelt ist. Dann erfolgt das betriebsmäßige Einschalten des Abzweiges mit dem als Trenn- oder Last-

~ trennschalter dienenden Abzweigsehalters,

Der Einsehait3tromstroß einer leerlaufenden Freileitung regt bereits beim Einschalten des Abzweiges die StromstoSrelais an und verriegelt dadurch der Auslösemechanismus in der Schaltungsanordnung 6. Überstromauslöser und Zeitrelais werden nicht betätigt, die Zuaatzschaltvorriohtung 12 bleibt eingeschaltet und verriegelt.

Fließt im Leitungsabzweig ein Kurzschlußstrom, der größer ist als der am Hauptstromrelais eingestellte Ansprechstrcm, so zieht ein Magnetanker in der Schaltungsanordnung 6 an, entriegelt das Stromstoßrelais und regt gleichzeiti«? ein Zeitwerk an. Solange aber der Kurzschlußstrom fließt, bleibt das Hauptstromrelais und daher auch das Zeitrelais in Anregestellung und gesperrt. Die Zusatzschaltvorrichtung 12 kann nicht selbsttätig abschalten.

Fällt der überstrom ab, und zwar durch selbsttätiges Löschen des Fehlers, läuft das Zeitwerk ab, der Auslöseimpuls aber wird durch das bereite wieder angeregte Stromstoßrelais aufgefangen und gesperrt, wodurch die Abzweigleitung eingeschaltet bleibt.

Fällt der Überstrom ab und zwar infolge eines selbst-

tätigen Löscliens des Fehlers durch kurze Unterbrechung mit dem Leistungsschalter in der Einspeisestelle, so läuft gleichfalls das Zeitwerk ab, der Auslöseimpuls wird von dem durch wiederkehrenden Stromfluß angeregten Stromstoßrelais aufgefangen und gesperrt, wodurch die Abzweigleitung eingeschaltet bleibt.

Bleibt nach einer erfolglosen kurzunterbrechung der Fehler bestehen oder ist überhaupt keine Kurzunterbrechungs-Einrichtung vorhanden, so schaltet der Einspeiseleistungsschalter endgültig ab. Das Zeitwerk, angeregt durch das Hauptstromrelais, läuft 4ea» innerhalb der eingestellten Zeit ab und ''iberträgt den Auslöseim^uie, welcher dursh das entriegelte Stromstoßrelais niche ^eiir gesperrt ist, über einen in der Schaltungsanordnuag 6 vorgesehenen Kraftspeicher zur Einschaltverklinkung und hebt diese auf. Die Ausschaltfeder 4 bringt die Lastschaltklause in die andere Endstellung. Gleichzeitig erfolgt die .-dreipolige Abschaltung der gesamten Vorrichtung über das isolierte Verbindungsgestänge 2. Die Abschaltung ist insbesondere an den aus den Kunststoffgehäusen herausragenden Schubstangen 8 erkennbar.

Um die den einschlägigen SicherheiteVorschriften entsprechende Öffnungestrecke zu erhalten, wird für die Zeit der Störungsbehebung der Abzweigschalter 11 in seine betriebsmäßige Ausschaltstellung gebracht und somit die Zusatzschaltvorrichtung 12 beim umlegen der Isolatoren 13 für eine Wiederinbetriebnahme der Abzweigleitung vorbereitet, da, wie aus Fig. 4 ersichtlich, die Isolatoren die Schubstangen 8 wieder in das Gehäuse einschieben und dabei den jeweiligen in der Lastschaltkammer 3 vorgesehenen Lastschalter einschalten und dabei

die entsprechenden Aueschaltfedern 4 vorspannen.

Ist an einem Hauptsetrang der Leistungsachalter in der Einspeiöestelle mit Kurzunterbrechung ausgestattet, werden alle Kurzzeitfehler bereits beim ersten Zyklus der Kurzunterbrechung durch den vorgeschalteten Leistungsschalter beseitigt. Liegt der Kurzzeitfehler nach einem mit einer Ausschalteinrichtung ausgerüsteten Schalter, wird die eingebaute Relaiseinrichtung angeregt und das eingebaute Zeitrelais läuft ab· Durch den wiederkehrenden Betriebsttrom sperrt ein Stromstoßrelais den Auslöseimpuls nach Ablauf des Zeitrelais und verhindert de'lurch ein seisttätiges Abschalten des bereits wieder fehlerfreien Leitungsabzweiges* Ist keine Kurzunterbrechung vorhanden oder bei einem Langzeitfehler, entscheidet für den weiteren Verlauf die Störungsart und die Fehlerstelle.

Bei einem Langzeitfehler auf einem mit einer Zusatzschaltvorrichtung 12 ausgerüsteten Leitungsabzweig schaltet der Einspeiseleistungssohalter definitiv ab. Gleichzeitig regt der Kurzschlußstrom das in der Zusatzschaltvorrichtung 12 eingebaute Hauptstromrelaxs an, welches einen Auelöseimpuls mechanisch auf ein Zeitrelais und ein Stromstoßrelais Uberi)rägt. Innerhalb einee einstellbaren Zeitintervalles schaltet die Zusatzschaltvorrichtung automatisch den störbehafteten Leitunggabsweig ab. Der fehlerfreie Netzteil wird, gemäß einer vorbestimmten Pause, in der Regel nach etwa ein bis drei Minuten automatisch oder von Hand aus eingeschaltet.

Bei einem Langzeitfehler auf der Hauptleitung oder auf nichtgeschtltzten Abzweigleitungen, schaltet der Einspeiseleis tungss ehe lter definitiv ab. Nach einer Pause von

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- 10 etwa ein blei drei Minuten erfolgt eine Nachschaltung.

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eahalter die endgültige Abschaltung des gesamten angeschlossenen Netzteiles.

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Claims (4)

Schutzansprüche

1. Vorrichtung zum selbsttätigen allpoligen Abschalten feh- £ lerbehafteter Freileitungen und Kabel, die über Trenn- oder Lasttrennschalter an eine Hauptleitung angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet , daß entweder auf den feststehenden Stützisolatoren des Trenn- oder Lasttrennschalters (11) oder auf zusätzlich angebrachten Isolatoren unmittelbar an solchen Schaltern in Reihe mit den Strombahnen derselben einpolige vollisolierte Kunststoffgehäuse (1) angeordnet sind, die jeweils eine mit Isolieröl gefüllte Scbaltkammer (3) und einen in desi Schaltkammer vorgesehenen Lastschalter (14) aufnimmt, der durch eine Ausschaltfeder (3) vorgespannt ist, die über eine Einschaltverklinkung (16) im gespannten Zustand gehalten ist, welche durch eine in der Kunststoffkammer (1) aufgenommene, bei Kurzschluß oder über Strom ansprechende Schaltungsanordnung (6) auslösbar ist und daß die einzelnen Kunststoffgehäuse durch ein auf die Einschaltverklinkung (16) wirkendes Gestänge (2) untereinander verbunden sind, das bei Auslösung einer Einschaltverklinkung (16) durch die zugeordnete Schaltungsanordnung (6) die Einschaltverklinkung der anderen Kunststoffkammern unabhängig von dem Zustand der jeweils zugeordneten Schaltungsanordnung auslöst.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine aus dem Kunststoffgehäuse herausragende isolierte, z. B. aus glasfaserverstärktem Kunststoff bestehende Schubstange (8), die zum Vorspannen der Aussnhaltfeder dient und einen Raster aufweist, der zusammen mit einer durch die Schaltungsanordnung betätigbarai Sperrklinke die Einschaltverklinkung (16) bildet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubstange (8) durch eine Parallelführung (9) gegen Verdrehen gesichert ist und über eine schwenkbar angreifend- Lasche (10) auf die durch die Ausschältfeder (4) vorbelastete Lastschaltklaue (14) einwirkt, mit d· ren Schaltwelle (15) die Lasche (10) fest verbunden ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubstange (8) nach dem Auslösen der Einschaltverklinkung (16) bei der Ausschaltbewegung des Trenn- oder Lasttrennschalter (11) durch das bewegbare Schaltelement (13) desselben in die vorgespannte Lage in das Kunststoffgehäuse (1) einschiebbar ist.