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Durch Sicherungen abschaltbare elektrische Anlage Bekanntlich macht
die Steuerung von Schaltvorgängen durch ein Relais Schwierigkeiten, wenn zwischen
dem vom Relais gesteuerten Stromkreis und dem vom Relais überwachten Anlageteil
eine große Spannungsdifferenz besteht: Diese Spannungsdifferenz -mußdann entweder
durch das Relais oder durch Verwendung von Zwischenwandlern überwunden werden. Man-
hat versucht, diese Schwierigkeit zu lösen, indem man das Relais durch eine isolierende
Stange oder durch ein Fallgewicht auf eine Kontakteinrichtung einwirken ließ, und
hat durch diese Kontakteinrichtung einen Steuerkreis betätigt.
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Die Erfindung geht von der Verwendung eines Fallgewichts aus, jedoch
wird dieses Fallgewicht nicht benutzt, um einen'Kontakt in einem Steuerkreis zu
schließen, sondern der fallende oder fortgeschleuderte Kontaktkörper wird benutzt,
um einen Fehler in der zu schützenden Anlage herbeizuführen, der mit Gewißheit die
tatsächliche Abschaltung des betreffenden Anlageteils zur Folge hat.
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Bei solchen Anlagen nämlich, die durch Sicherungen abgesichert sind,
also nicht .durch automatische Abschalteinrichtungen spannungslos gemacht werden
können, ist eine durch das Fallgewicht bewirkte Kontaktschließung nicht ohne weiteres
ausnutzbar für die Abschaltung des gefährdeten Anlageteiles. Es gibt aber sehr viele
solcher Geräte, die mit Rücksicht auf die Kosten nicht selbsttätige Abschaltein.richtungen,
sondern nur Sicherungen besitzen, welche ansprechen, wenn .die Stromstärke einen
gewissen Grenzwert übersteigt. Solche Apparate sind beispielsweise die zahlreichen
m einem ländlichen Energieversorgungsbezirk verteilt an-' geordneten kleineren Transformatoren,
die in kleineren unibedienten und nur in großen Zeitabständen revidierten Transformatoren-
Stationen
untergebracht sind. Auch im städtischen Versorgungsnetz und im Industrieversorgungsgebiet
kommen solche Kleintransformatorenstationen vor, bei denen sich die Aufstellung
besonderer Schutzrelaiseinrichtungen und leistungsfähiger Ölschalter nicht lohnt.
Ein anderes Anwendungsbeispiel für die Erfindung bieten Kondensatoren, Batterien
oder Drosselspulen, namentlich in den Fällen, in denen diese Apparate mit Schutzeinrichtungen
ausgestattet werden können, die nicht von der Stromaufnahme des Apparates abhängig
sind. Schutzeinrichtungen der erwähnten Art sind beispielsweise solche, die bei
übermäßiger Erwärmung bei Entstehung eines inneren Überdruckes im Ölkessel oder
die bei Gas-oder Rauchentwicklung im Isolationsmaterial zum Ansprechen kommen. Durch
das Ansprechen solcher Sicherungsgeräte muß der betreffende Anlageteil abgeschaltet
werden, was bei Fehlen selbsttätiger Abschaltvorrichtungen am vorteilhaftesten dadurch
geschieht, daß die Sicherungen in der Speiseleitung dieses Anlageteiles zum Ansprechen
kommen.
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Gemäß der Erfindung wird bei durch Sicherungen abschaltbaren elektrischen
Anlagen durch das Überwachungsgerät bei dessem Ansprechen ein Kontaktkörper fortgeschleudert,
der in einer vom Überwachungsgerät entfernten Stelle einen Kurzschluß oder einen
Erdschluß oder beides. in der abgesicherten Anlage hervorruft. Hierzu kann man vort.eilhafterweise
den Kontaktkörper selber als Kurzschlußbrücke oder Erdschlußbrücke benutzen, wenn
der aus einem leitenden Stoff besteht. Um bei mehrphasigen Anlagen zu verhindern,
daß der zu schützende Anlageteil, Transformator, Motor o. dgl., einphasig Weiterbetrieben
wird, was bekanntlich zu übermäßigen Erwärmungen führen kann, empfiehlt es sich,
die Anordnung so zu treffen, daß der Kontaktkörper nacheinander oder gleichzeitig
zwei oder mehrere Elektroden miteinander oder mit Erde verbindet, die zu den verschiedenen
Phasen der Anlage gehören und gegenseitig Spannung führen.
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Es sind durch Sicherungen abschaltbare elektrische Anlagen bekannt,
bei denen z. B. bei zu hoher Erwärmung der Wicklung oder zu hoher Stromaufnahme
ein Überwachungsgerät anspricht und unmittelbar einen Kurzschluß herbeiführt. Eine
Anwendung dieser bekannten Einrichtungen bei Hochspannungsanlagen wäre aber nicht
ohne weiteres möglich, denn dann müßte zwischen dem Überwachungsgerät und der Kurzschlußstelle
eine hohe Isolation vorhanden - sein, die herzustellen Schwierigkeiten bereitet
bzw. sehr teuer ist. Bei .der Einrichtung nach der Erfindung sind diese Schwierigkeiten
überwunden, indem ein Kontaktkörper vom überwachungsgerät fortgeschleudert wird,
der in einer entfernten Stelle den Kurzschluß hervorruft.
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Die Herstellung des Kurzschlusses oder Erdschlusses zur Auslösung
der Sicherungen durch den Kontaktkörper selber erfolgt am besten mit einem solchen
Kontaktkörper oder mittels solcher Kurzschlußelektroden, die durch den entstehenden
Lichtbogen nicht miteinander verschweißen. Deshalb wird zweckmäßigerweise entweder
für den Kontaktkörper oder für die Elektroden Kohle als Baustoff verwendet. Damit
nicht die Löschung des Lichtbogens zwischen den Elektroden Schwierigkeiten bereitet,
erscheint es am vorteilhaftesten, die Elektroden aus Metall herzustellen und den
Kontaktkörper, der eine Kugel ist, aus Kohle anzufertigen. Zur Beseitigung -des
Lichtbogens kann ein Blasmagnet angeordnet sein, wie es an sich bekannt ist. Man
kann die Anordnung derart treffen, daß ,der fallende oder fortgeschleuderte Kontaktkörper
zunächst zwei Elektroden miteinander verbindet und zwischen diesen etwa .auf schiefer
Ebene weitersollt und dadurch nacheinander auch die übrigen Elektroden miteinander
verbindet, um die Sicherungen in diesen Leitern. zum Ansprechen zu bringen. Wenn
es sich um den Schutz eines Transformators handelt, ist es zweckmäßig, den Kurzschluß
auf der Niederspannungsseite des Transformators vorzunehmen, um dadurch auf der
Hochspannungsseite angeordnete Sicherungen zum Ansprechen zu bringen. Der Widerstand
des Transformators mildert hierbei die Wirkungen der Kurzschließung auf das übrige
Netz. Bei einer Drosselspule kann u. U. auch eine besondere Kurzschließwindung angeordnet
werden, die nur eine oder wenige Windungen von großem Querschnitt enthält und daher
normalerweise keine nennenswerte Spannung zwischen ihren Enden besitzt. Durch Kurzschließung
dieser Wicklung kann die Drosselspulsicherung ausgelöst werden. Der zur Kurzschließung
verwendete Kontaktkörper wird entweder so geleitet, daß er, wie schon erwähnt, in
einer schrägen Rinnenrolle nacheinander die verschiedenen Phasenleiter miteinander
verbindet .und zum Schluß abfällt und damit die Kurzschließung beendet. Man kann
aber auch den Kontaktkörper aus einem Stoff wählen, der durch den Kurzschlußvorgang
schmilzt oder verdampft, so daß nachher die Anlage wieder ohne weiteres für die
normale Spannung betriebsfähig ist.
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Die Erfindung wird an Hand eines Beispieles erläutert. In diesem ist
schematisch ein Transformator r mit einer Primärwicklung 2 und einer Sekundärwicklung
3 angedeutet. Die Primärwicklung 2 wird über eine
Speiseleitung
q. erregt, in welche Sicherungselemente 5 eingebaut sind. Auf dem Transformatorkasten
ist eine Schutzeinrichtung 6 angedeutet, die beispielsweise ein Temperaturwächter,
ein Buchholz-Relais sein kann, die bei ihrem Ansprechen einen kugeligen Kontaktkörper
7 abwirft. Der Kontaktkörper 7 fällt auf eine von .drei Elektroden 8, 9 und io gebildete
Rinne und verbindet dabei zunächst die Elektroden 8 und 9 miteinander. Dann rollt
die Kugel 7 weiter und verbindet die Elektroden-8, 9 und io und schließlich die
Elektroden 9 und io miteinander. Diese Elektroden sind mit je einer Sekundärleitung
des Transformators i verbunden, so daß also ,die Kontaktkugel ? nacheinander die
einzelnen Phasen der Sekundärseite des Transformators miteinander kurzschließt.
Unter den Elektroden 8, 9 und io sind zwei Relaismagnete i i und 12 :dargesfellt,
welche verhindern, daß ein Dauerlichtbogen stehenbleibt, falls die Sicherungen 5
nicht ansprechen sollten. Die Kontaktkugel 17 wird schließlich in einem Gefäß 13
aufgefangen.
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Die Relaiseinrichtung 6 ist in dem Ausführungsbeispiel mit dem Transformatorgehäuse
verbunden und befindet sich auf dessen Potential, d. h. auf Erdpotential. Dem Relais
gegenüber besitzen die Elekträden 8, 9 und io die Spannungen, die zwischen den Phasenleitern
und Erde auf -der Sekundärseite des Transformators herrschen. Wesentlich höher ist
die Spannungsdifferenz, die durch die fallende Kugel überbrückt wird, wenn das Schutzrelais
sich beispielsweise auf einem Hochspannungsisolator sowie dem Einführungsisolator
eines Hochspannungstransformators befindet. Bei Transformatoren großer Leistung
wird im allgemeinen eine selbsttätige Schaltvorrichtung vorhanden sein zur Abtrennung
-des Transformators von der Hochspannungsleitung und gegebenenfalls auch von .der
Niederspannungsleitung. Bei 1VZeßwandlerndagegen ist u. U. nur eine Sicherung vorhanden,
welche dann durch Anwendung der Erfindung zum Ansprechen gebracht werden kann, indem
der fallende Kontaktkörper einen Kurzschluß oder einen Erdschluß herbeiführt. Der
Abstand zwischen den zur Kurzschließung dienenden Elektroden wird dann zwar größer
sein müssen als zwischen den Niederspannungselektroden 8, 9 und io in der Zeichnung.
Es kann aber der fallende Kontaktkörper durch seine Fallenergie einen Drahtbügel
in eine Stellung bringen, in welcher dieser den Kurzschluß oder Erdschluß herstellt,
oder es kann der fallende Kontaktkörper eine Klinke lösen, durch :die vermittels
einer Federwirkung ein Kurzschließer dann eingeschaltet wird.
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Um bei dreiphasigen Anlagen zu erreichen, daß die Sicherungen in sämtlichen
Phasenleitern unterbrochen .werden, kann man eine Sicherungsanordnung benutzen,
bei welcher in jedem Phasenleiter zwei Sicherungen hintereinander angeordnet sind.
Die dem zu schützenden Apparat am nächsten liegenden Sicherungen werden dabei so
angeordnet, daß sie sich gegenseitig beeinflussen, d. h. sie sind beispielsweise
in einem gemeinsamen Porzellankörper untergebracht, so daß bei der Durchschmelzung
zweier Sicherungsdrähte der andere Sicherungsdraht eine zusätzliche Heizung erfährt
und dadurch geschwächt wird, so daß er, welcher durch die Kurzschließeinrichtung
indem durch diese hervorgerufenen Strom zweifellos bis dicht an seine Ansprechgrenze
belastet ist, dann auch mit Sicherheit anspricht, obwohl die Stromstärke nach dem
Durchbrennen zweier Sicherungen niedriger wird. An sich birgt die Anordnung von
drei Sicherungsdrähten mit einer Patrone die Gefahr in sich, daß sich ein Lichtbogen
zwischen den Phasen bildet. Diese Gefahr ist aber ihrer Gefährlichkeit entkleidet,
wenn gemäß der Erfindung mit dieser dreiphasigen Sicherung drei einphasige Sicherungen
derart in Reihe liegen, daß von der Speiseseite aus gesehen zunächst die einphasigen
Sicherungen und dann erst hinter ihnen die mehrphasige Sicherung angeordnet ist.
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Wenn der zu schützende Apparat einen geerdeten Nullpunkt oder einen
herausgeführten 1Vulleiter besitzt, ist es möglich, eine allphasige Abschaltung
der Sicherungen dadurch zu er±ielen, daß durch die Kurzschließanordnung nicht nur
Verbindungen zwischen den Phasenleitern, sondern auch zwischen Phasenleitern und
Nulleiter hergestellt werden. Wenn der Nullpunkt ,der zu schützenden Wicklung geerdet
ist, erfüllt die bereits weiter oben angegebene Herstellung einer Erdverbindung
den gleichen Zweck.