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Vorrichtung zum selbsttätigen Abschalten von Irliederspannungsverteilungsanlagen
beim Auftreten zu hoher Berührungsspannungen mit Hilfe einer Fehlerstromspule Es
ist bekannt, Stromverteilungsanlagen mit einer Vorrichtung zu versehen, welche beim
Auftreten unzulässiger Berührungsspannungen selbsttätig eine Abschaltung der Leitung
bewirkt. Es wird beispielsweise hierzu eine Fehlerstromspule benutzt, die den Spannungsunterschied
zwischen ,dem Nulleiter und der Erde überwacht und die Abschaltung bewirkt, wenn
der Spannungsunterschied zu groß wird und somit ein für die Abschaltung genügend
großer Strom die Spule durchfließt. Bei der Anwendung dieser Schutzvorrichtung in
Stationen besteht der Nachteil, daß beim Ansprechen der .einen Fehlerstrorrispule
oder auch mehrerer Fehlerstro@mspulen eine . Abschaltung der gesamten an die mit
Fehlerstromsp.ulen ausgerüsteten Stationsschalter angeschlossenen Verteilungssysteme
durch die Stationsschalter stattfindet, obwohl es genügen würde, nur diejenige Leitung
abzuschalten, welche den Fehler enthält. Ein Einbau der Fehlerstromspule in jede.
Leitung und in bestimmter Schaltung würde zwar die Zahl der Abschaltungen in manchen
Fällen begrenzen, aber nicht einen absolut selektiven Schutz bedeuten. Die Erfindung
betrifft eine neue Ausbildung eines selbsttätig wirkenden Stationsschalters, durch
welche die gewünschte räumliche Beschränkung der Abschaltung herbeigeführt wird.
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Erfindungsgemäß wird durch den Fehlerstrom nur die den Fehler enthaltende
Strecke dauernd abgeschaltet, indem nacheinander die Schalter der verschiedenen
von der Station abgehenden Strecken. ausgeschaltet und wieder eingeschaltet werden
unter Verhinderung der Wiedereinschaltung bei dem Schalter, der zu der fehlerhaften
Strecke gehört. Dieser bleibt ausgeschaltet, während alle anderen abzweigenden Strecken
in Betrieb bleiben.
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Zur Beschränkung der durch die Fehlerstromspule bewirkten Abschaltung
auf die fehlerhafte Strecke dient ein Wähler, der durch die Fehlerstromspule in
Gang gesetzt wird und nacheinander -die einzelnen Schalter der von der Station ausgehenden
Strecken ausschaltet und nach einer Zeitpause wieder einschaltet und welcher bei
genügender Verminderung des Fehlerstromes durch die Fehlerstromspule ausgeschaltet
wird, wobei die Vorrichtung zur Rückführung des Wählers in die Anfangslage eingeschaltet
wird. Die Einrichtung ist demnach so getroffen, daß die Vorrichtung zur Ruhe kommt,
wenn der Schalter der fehlerhaften Strecke geöffnet ist.
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Die einzelnen Streckenschalter können dabei so ausgebildet sein, dar
sie auch bei einem Kurzschluß oder bei lang andauerndem Überstrom selbsttätig abschalten
und mehrmals versuchsweise wieder einschalten. Gegebenenfalls kann das versuchsweise
Wiedereinschalten auch nach dem durch die Fehlerstroanspule hervorgerufenen Abschalten
stattfinden. Dabei wird dann zweckmäßig dafür gesorgt.
daß die Zahl
der Wiedereinschaltungen nach dem Ausschalten wegen Überstrom durch das Wiedereinschalten
nach deinAbschalten wegen zu hoher Berührungsspannung nicht beeinträchtigt wird.
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In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Vorrichtung dargestellt.
Die Figur zeigt zwei dreipolige Streckenschalter i bz«-. z, deren Kontaktstücke
3 auf einer gemeinsamen Welle 4. angeordnet sind. Der Schalter öffnet sich selbsttätig
unter der Wirkung einer Feder 5, sobald die in eine Scheibe 6 der Welle eingreifende
Klinke 7 ausgeschwenkt wird. _Diese Klinke steht durch eine Hebelübertragung mit
einer Welle 8 in Verbindung, gegen deren Arm 35 der Arm 3d. einer Welle 32 bei deren
Drehung drückt. Auf diesei Welle sitzt der Anker 33 eines Elektromagneten 31, welcher
erregt wird, wenn die Fehlerstromspule 6q., die beispiels*eise in bekannter Weise
zwischen den Nulleiter und eine Hilfserde oder auch in die Betriebserdleitung des
Transformatornullpunktes eingeschaltet ist, von einem zu starken Strom durchflossen
wird. Der Anker 65 wird dann angezogen und öffnet den Kontakt 66. Ebenso gibt er
den mit Verzahnung versehenen Anker 67 frei, der mit einer Verzögerungsvorrichtung
verbunden ist. Die Verzögerungsvorrichtung verhindert ein sofortiges schnelles Sinken
des Ankers bei Erregung der Spule 6q., -damit nicht schon bei einem Stromstoß in
der Spule der Wähler 70-73 bewegt wird. Es würde sonst der Wähler beispielsweise
auch dann in Tätigkeit treten, wenn in einer an das Netz angeschlossenen Hausinstallation
eine selbsttätige Abschaltung erfolgt. Beim Niedergang des Ankers wird durch seine
Verzahnung das Zahnrad 69 und damit der Schalthebel 7o des Wählers gedreht,
der nacheinander über im Kreis angeordnete Kontaktstücke, beispielsweise die Kontaktstücke
71, 72, 73 gleitet. Alle bei der Vorrichtung benutzten Hilfsstromkreise sind zweckmäßig
zwischen eine Phase, z. B. die Phase V, und den Nulleiter oder den Nullpunkt des
Transformators geschaltet. Man könnte auch eine andere Stromquelle benutzen. Steht
der Hebel auf dem Kontaktstück ;71, so fließt ein Strom von der Phase V durch den
Schalthebel ; o zum Ausschalteinagneten 31 und von da über den Kontakt 13, 74 zum
Nullpunkt des Transformators. Der Anker 33 des Ausschaltemagneten dreht die Welle
3-2, so daß der Arm 34 gegen den Arm 35 der Welle 8 drückt, dadurch die Klinke ;
auslöst und damit die Welle 4 freigibt, so daß sich diese unter Wirktalg der Feder
5 drehen und den Schalter , öffnen kann. Nach einer gewissen Zeit, etwa nach einer
Viertelsekunde, geht der Wähler-Hebel ;o auf den Kontakt 72 des Wählers über, und
es fließt nunmehr ein Strom va» der Phase V über den Kontakt j 2 zur Spul des Einschaltemagneten
23. unl von da zunf Nullpunkt des Transformators. Dei- Schalter i wird somit wieder
geschlossen. Is wird nun angenommen, daß der Schalter i nicht in dein Stromkreis
liegt, welcher den Er@lschlul:', enthält. Der Schalthebel ;o des Wählers geht dann
auf den Kontalct 73 über, und es wird nunmehr, wie vorher beschrieben, der Schalter
2 geöffnet. Es «erde angenommen, clal:; der Schalter 2 in der fehlerhaften Leitun
liegt, so daß nunmehr die Spule 6.1 Strainl0@ wird und den Anker 65 freigibt. Dieser
gr: ift in den Anker 67 ein und setzt damit den Wähler still. Es wird nun auch der
Kontakt 66 geschlossen, so daß ein Strom von der Phase V über den Magneten 75 und
den @vntakt 76 zum Transforrnatornullpunkt geht. Infolgedessen wird der Anker 67
in seinr Höchstlabe zurückgeholt, und er öffnet in dieser den Kontakt 76, da der
unter Federwirkung stehende Bolzen ;; von dein Ansatz welche 78 des zum Ankers Drehwähler
abgleitet. 7o führt, In der ist der Leitung' Kontakt 79 angeordnet, welcher
Alen Stromkrei, unterbricht, wenn der Anker 67 angehoben ist. Es wird dadurch verhindert,
dal l der Hilfsstromkreis dauernd unter Strom steht. Mit 8o ist ein Hammerwerk bezeichnet,
welches die Fortschaltgesdiwindigkeit des lers regelt.
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Nachdem der Schalter 2 geöffnet ist, bleibt er geöffnet, bis nach
Beseitigung des Erdschlusses die Wiedereinschaltung von Hand erfolgt, während der
Schalter i und gegebenenfalls weitere angeschlossene Streckenschalter geschlossen
bleiben.
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Damit die Zahl der Streckenschalter in an sich bekannter Weise bei
Kurzschluß un-i lang dauerndeinÜberstrom aus- und versuch,-weise wieder einschalten,
ist bei deni Atisfüli rungsbeispiel noch die folgen 1e 'Vorrichtung vorgesehen:
Auf die Arme 12 der Welle 8 drücken clie Überstroinauslöser g. Es wird deingeniä
ß bei einer Überlastung bzw. unzulässigen Er wärinung einer der Leitungen bzw. des
Nullei-ters o die Welle 8 gedreht und die Sperrklinke 7 ausgeschiv enkt,
so daß sich der Schalter i öffnet, da in jede der Leitungen ein Überstromauslöser
eingeschaltet ist. Der Nulleiter enthält nur einen auf den Stroin abgestimmten thermischen
Schutz, der bei einer Spannung von über 65 Vnlt im 1 ulleiter gegen Erde anspricht.
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Auf der Schalterwelle .4 sinfl Kontaktstück@ 13, i4., 1,5 angeordnet,
welche zu Hilf@stronikreisen gehören. Die Hilfsstromkreise lie;tii sämtlich zwischen
der Transformatorklemnne der Phase I- iinfl (lein, Nullpunkt des Tran
formators,
sie können auch an irgendeine fremde entsprechende Stronnquelle angeschlossen werden.
Fällt,d r Schalter i infolge einer Merlastung oder eines Kurzschlusses heraus, so
wird der Kontakt 13 geöffnet, während die beiden Kontakte 14, 15 geschlossen werden.
Es fließt nun ein Strom von der Phase t' über die Spule eines Verzögerungsrelais
16 und den .Kontakt 14 zum Transformatornullpunkt. In diese Leitung ist ein Schleifkontakt
eingeschaltet, der ein ringseginentförmiges Kontaktstück 17 aufweist, das auf einer
mittels eines Schaltrades 18 bewegten Welle 1g: sitzt. Die Leitung liegt mittels
je einer Bürste 42 an dem Kontaktstück 17. Das Verzögerungsrelais 16 schließt mittels
einer Kontaktbrücke 2o nach einem gewissen Zeitraum einen Stromkreis, der von der
Phase y über den Kontakt 15 und über ein Relais 21 zum Transformatornullpunkt -fließt.
Das Relais 21 schließt einen Kontakt 22 eines von der Phase L' über den Kontakt
2 2 und einen Einschaltmagneten 23 zum Nullpunkt führenden Stromkreises. Das Relais
2z ist mit einer V erzögerungsvörrichtung -21a versehen, welche nur beim Öffnen
des Kontaktes zur 'WVirk@ung kommt. Es wird dadurch ein genügend langer Stromsch.luß
für das Einschalten gesichert. Der Einschaltmagnet 23 schließt den Schalter i, und
zwar mit Hilfe eines Bandes 24, welches über eine Scheibe 25 der Schalterwelle d.
gelegt" ist. Bei der Einschaltbewegung wird auch eine Klinke 26 des Schaltrades
18 bewekt und damit das ringsegmentförinige Kontaktstück 17 um einen gewissen Winkel
riedreht.
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Besteht beim Schließen des Schalters i noch Überstrom, so erfolgt
sofort wieder ein Auslösen, und es ,ergibt sich dann nochmals der eben dargestellte
Vorgang. Dabei wird wiederum das ringsegmentförmige Kontaktstück i; um einen Schritt
weiter gedreht. Nach mehrmaligem vergeblichen Schließen des Schalters i ist das
Kontaktstück 17 so weitgedreht worden, daß an ihm der Stromkreis unterbrochen ist.
Da in diesem Stromkreis das Verzögerungsrelais 16 liegt, kann eine Wiedereinschaltung
nicht mehr erfolgen. Der Schalter i bleibt nun dauernd abgescbaltet, weil der Fehler
in den Anlagen bz.w. in der Leitung weiter besteht und zu seiner Behebung besondere
Maßnahmen nötig sind.
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Sämtliche Hilfsstromkreise sind von ihrer t'erbindung init dem Transformatornullpunkt
an ein Kontaktstück 28a angeschlossen, welches durch einen Hebel 27 mit dem Kontaktstück
28U der Erdleitung leitend verbunden wird. Der Hebel 2;7 ist fest auf der Schalterwelle
.-angeordnet und wird von dein Handhebel 3o mittels zweier Stifte in der einen oder
anderen Richtung mitgenommen. Beim Ausschalten von Hand wird der Hebel 27 von den
Kontaktstücken 2811 und 28b -entfernt, so daßdann alle Hilfsstromkreise geöffnet
sind.