-
Schutzschalter mit Summenstromauslösung Gegenstand der Erfindung ist
ein zur selbsttätigen Abschaltung des zu schützenden Stromkreises bei Auftreten
von Fehlerströmen bestimmter Schalter mit Summenstromauslösung über Stromwandler.
Dabei ist es für Hochspannungsanlagen bekannt, in jeder Leitung einen einphasigen
Stromwandler anzuordnen. Das hat aber einerseits erhöhte Dauerverluste zur Folge
und erfordert bei den meist gebräuchlichen Anschlußstellen mit drei Phasen und Nulleiter
eine verwickelte Anlage. Außerdem ist es dabei schwierig, die einzelnen Stromwandler
genau aufeinander abzugleichen, wie es für die erstrebte hohe Ansprechempfindlichkeit
der Schutzvorrichtung erforderlich ist.
-
Bei Niederspannungsanlagen ist man deshalb dazu übergegangen, nur
einen Stromwandler zu verwenden, der mit sämtlichen abzuschaltenden Leitungen unter
gleichzeitiger Verdrillung dieser Leitungen bewickelt ist. Dadurch läßt sich ein
guter Ausgleich und eine verhältnismäßig hohe Ansprechempfindl.ichkeit schaffen.
Solche Schutzschalter haben sich auch im allgemeinen gut bewährt, jedoch macht die
Herstellung derartiger Stromwandler für größere Stromstärken wegen der großen Drahtquerschnitte
und der Isolation erhebliche Schwierigkeiten, zumal zur Erzielung einer hohen Ansprechempfindlichkeit
bei geringem Eigenverbrauch der Kern des Stromwandlers ohne Trennungsfpge ausgeführt
und daher von Hand bewickelt werden muß. Diese Schwierigkeit zeigt .sich insbesondere,
wenn es sich um Schalter für Drehstrom mit Nulleiter handelt, weil dabei zur Erzielung
eines zuverlässigen Ausgleiches die vier Leitungen unter gegenseitiger Verdrillung
gemeinsam
um den Wandleckern herumgewickelt werden müssen und dabei
ihre Steifigkeit mit zunehmendem Querschnitt sehr hinderlich ist. Dementsprechend
sind .die Kosten für .die Herstellung eines derartigen Stromwandlers außerordentlich
hoch. Sie betragen sogar mehr als die Hälfte der Kosten für die ganze Schutzvorrichtung.
-
Zweck der Erfindung ist es, diese Schwierigkeiten zu vermindern und
auf einfachere Weise : die Herstellung der Wandler für Schutzschalter verschiedener,
und zwar insbesondere großer Stromstärke zu erleichtern und zugleich eine hohe Ansprechgenauigkeit
zu erreichen. Dieses Ziel soll gemäß der Erfindung dadurch erreicht werden, daß
dem Schutzschalter mehrere, je mit sämtlichen Leitungen des abzuschaltenden Stromkreises
bewickelte Stromwandler zugeordnet und je nach Bedarf parallel oder in. Reihe geschaltet
sind. Dadurch wird einerseits erreicht, daß für verschiedene Schutz-,schaltergrößen
nur eine einzige verhältnismäßig kleine Art von Summenstromwandlern als Einheitsmodell
verwendet werden kann, indem dann jeweils für einen Schalter soviel dieser Einheitswandler
zusammengefügt werden, wie es der Bedarfszweck im Hinblick auf die Stromstärke und
die weiter unten erläuterten Gesichtspunkte erfordert.
-
Dadurch bist die Herstellung .der Summenstrom-, wandler insofern erleichtert
als einerseits die Anfertigung von hinsichtlich des Wicklungsquerschnittes unterschiedlichen
Wandlern entfällt, während anderseits diie Einheitswandler Wicklungen von verhältnismäßig
kleinem Querschnitt erhalten können, wodurch das Aufbringen der unter gegenseitiger
Verdrillung auf den Eisenkern zu wickelnden Leiter wegen der geringeren Steifigkeit
des Leiterbündels wesentlich erleichtert ist. So können die Einheitswandler beispielsweise
einen für igA geeigneten Querschnitt haben; wobei durch Parallelschalten von zwei
oder vier Einheitsmodellen Summenstromwandler für 30 oder 6o A gebildet werden können.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht in der gedrängten Bauform der Einheitswandler,
die sich dahin auswirkt, daß z. B. zwei oder vier Einheitsmodelle mit Wicklungen
für 15 A weniger Raum in Anspruch nehmen als ein einziger für eine Stromstärke
von 3o bzw. 6o A bemessener Summen.stromwandler, wodurch die Gesamtabmessungen der
Schutzvorrichtung günstig beeinflußt werden.
-
Dazu kommt weiter, daß man die Schutzvorrichtung nicht bloß ,durch
Parallelschaltung der Einheitssummenstromwandler für eine mehrfache Stromstärke
aufnahmefähig machen kann, sondern daß außerdem die vorteilhafte Möglichkeit gegeben
ist, bei einfacher Belastbarkeit ihre Ansprechempfindlichkeit zu erhöhen, indem
für diesen Zweck zwei oder mehrere Einheitsstromwa.ndler in Reihe geschaltet werden
können. Sowohl bei der primärseitigen Parallelschaltung als auch bei der primärseitigen
Reihenschaltung empfiehlt es sich, die Sekundärseiten stets in Reihe zu schalten,
weil dabei die höchste Ansprechempfind lichkeit und zuverlässigste Wirkung erzielt
wird. Schließlich ist bei zweipoligen Schutzschaltern, wie sie für einphasigen Wechselstrom
gebraucht werden, noch eine Abänderung des Erfindungsgedankens in der Weise möglich,
daß an Stelle von zwei zweipoligen Summenstromwandlern ein vierpoliger in der Weise
angeordnet wird, daß je zwei der vier Primärwicklungen parallel oder in Reihe geschaltet
sind. Dadurch wird es ermöglicht, ein und dasselbe Spannungswandlermodell sowohl
für zweipolige als auch für vierpolige Anlagen zu benutzen und dabei sowohl für
verschiedene Stromstärken als auch für verschiedene Ansprechempfindlichkeit zu verwenden.
Diese verschiedenartige Benutzung ist bei zweipoligen Anlagen sogar schon unter
Verwendung nur eines einzigen Stromwandlers möglich, während bei vierpoligen Anlagen
zur Erzielung verschiedener Schaltungen mindestens zwei solcher vierpoliger Spannungswandler
des Einheitsmodells notwendig sind.
-
In der Zeichnung ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen
dargestellt, und zwar zeigt Fig. i .den Schutzschalter in zweipoliger Ausführung
für Einphasenwechselstrom unter Verwendung von zwei zweiphasigen Summenstromwandlern,
Fig.2 einen Schutzschalter für Drehstrom mit Nulleiter unter Verwendung eines vierphasigen
Summenstromwandlers (bekannte Ausführung). Fig. 3 die Verwendung des mit vier Wickelungsphasen
versehenen bekannten Stromwandlers nach Fig.2 für zweipolige Stromkreise (Einphasenwechselstrem)
in Parallelschaltung, Fig. 4 die Anordnung wie Fig. 3, jedoch in Reihenschaltung.
-
In dem gezeichneten Beispiel nach Fig. i send a und b die beiden Zuleitungen,
und c ist der unter Wirkung einer Ausschaltfeder d sowie einer Verriegelungsklinke
f stehende Selbstschalter. Hinter dem Selbstschalter c sind zwei Summenstromwandler
g, h angeordnet, die je mit einer zweiphasigen Primärwicklung i, l,# bzw.
p, q ausgerüstet sind. Diese Primärwicklungen bestehen dabei zweckmäßig für
jeden Stromwandler aus zwei miteinander verdrillten Leitungen oder einem entsprechenden
zweiadrigen Kabel mit verdrillten Leitern. Von den beiden Primärwicklungen eines
jeden Spannungswandlers liegt jeweils die eine Wicklung k bzw. p in der Zuleitung,
die andere Wicklung i bzw. q dagegen in der Rückleitung des Verbraucherstromkreises,
so daß beide Stromwandler primärseitig parallel geschaltet sind. Ferner ist jeder
der beiden Stromwandler mit einer Sekundärspule m bzw. n versehen, die in Reiheiisrhaltung
an die Auslösespule o der Verriegelungsklinke f für den Selbstschalter angeschlossen
sind.
-
Die beiden Hauptwicklungen i, k bzw. p, q sind dabei
im übrigen so angeschlossen, daß sie sich bei gleichem Stromdurchfluß in ihrer Wirkung
gegenseitig aufheben, so d aß dann keine Einwirkung auf die Sekundärspule und damit
auf den Selbstschalter stattfindet. Fließt dagegen an irgendeiner Stelle des Verbraucherstromkreises
ein Fehlerstrom über eine schlechte Isolationsstelle zur Erde, so werden die beiden
Ströme in der Primärwicklung des
Stromwandlers entsprechend verschieden,
unddureh den Differenzstrom erfolgt die Bildung eines Kraftlinienfeldes, das auf
die Sekundärwicklung einwirkt und damit den Selbstschalter zur Auslösung bringt.
-
Bei dem in Fig.i in ausgezogenen Strichen gezeichneten _@usführungsbeispiel
sind die Primärwicklungen beider Spannungswandler paarweise parallel geschaltet,
so daß jeder Wicklungsdraht nur den hallen Verbrauchsstrom führt. Die beiden Sekundärleitungen
m, ti sind dagegen in Serie geschaltet, um eine erhöhte Ansprec'hempfindlichkeit
zu erzielen, und zwar ist diese Ansprechempfindlichkeit doppelt so groß, wie sie
der Normalleistung eines jeden der beiden Stromwandler (Einheitsmodell) entspricht.
Ist beispielsweise jeder der beiden Stromwandler für eine Leistung von 15
A bemessen, so ist die Schutzvorrichtung in den ausgezogenen Linien nach Fig. i
für die doppelte Stromstärke, d. 1i. für 30 A, geeignet und besitzt die doppelte
Ansprechemp-findlichkeit wie eine Schutzvorrichtung init nur einem der beiden Stromwandler.
-
Will man bei einem Schalter für geringere Stromstärken, z. B. für
15 :'\, ebenfalls eine erhöhte Aiisprechempfindliclikeit erzielen, so können zu
diesem Zweck ebenfalls die beiden gleichen Stromwandler verwendet werden, nur müssen
diese dann primärseitig in Reihe geschaltet werden. Letzteres geschieht @in der
Weise, daß die beiden Wicklungen i, p anstatt über die vier Verbindungsleitungen
x, y über die strichpunktiert gezeichneten Verbi,ndungsleitungeti
x', y' angeschlossen werden. Wird der Schutzschalter für eine noch
größere Betriebsstromstärke oder für höhere Ansprechempfindlichkeit gewünscht, so
kann dieser unter Hinzufügung noch weiterer Stromw-andlerdesEinlieitsmodells in
Parallel- bzw. Reiliensehaltung oder auch z. Ii. bei Verwendung von vier Trafos
paarweise in Parallel- und paarweise in Reihenschaltung verwendet werden. Infolge
der verhältnismäßig geringen Abmessungen der Spannungswandler in Einheitsausführung
von z. B. 15 A lassen sich hei Schaltern größerer Leistung durch die Zusammcliführting
mehrerer kleiner Stromwandler eine vorteilhafte Raumverteilung und dadurch günstigere
Gesamtabmessungen erzielen.
-
Die Erfindung i,st natürlich nicht nur bei zweipoliger Ausführung
des Schutzschalters, sondern auch bei mehrpoliger Ausführung anwendbar, so z. B.
bei der bekannten Ausführung des Schutzschalters in vierpoliger Ausführung für Drehstrom
mit Nulleiter nach Fig. 2. Soll eine derartige Einrichtung für höhere Betriebsstromstärken
oder höhere Ansprechempfindlichkeit verwendet werden, so können auch hier gemäß
der Erfindung zwei oder mehr dieser als Einheitsmodell auszuführenden vierphasigen
Stromwandler in sinngemäßer Weise wie bei Fig. i' parallel oder in Reihe geschaltet
werden. Darüber hinaus ergibt sich für ein solches vierpoliges Einheitsmodell des
Summenstromwandlers bei Schutzschaltern aber noch die weitere vorteilhafte Möglichkeit,
daß es nicht nur für vierpolige, sondern auch für zweipolige Schaltanlagen verwendet
werden kann, indem dann dabei in sinngemäßer Anwendung des Erfindungsgedankens jeweils
zwei der vorhandenen vier Primärwicklungen parallel oder in Reihe geschaltet werden,
wie es in Fig. 3 und 4 der Zeichnung dargestellt ist. Dabei zeigt Fig.3 die Parallelschaltung
zwecks Verwendung des Schutzschalters für die doppelte Stromstärke und Fig.4 .die
Reihenschaltung zwecks Verwendung des Schutzschalters für die einfache Betriebsstromstärke,
aber für erhöhte Ansprechempfindlichkeit. Ein und dasselbe Stromwandlermodell läßt
sieh deshalb bei dieser Ausführung in besonders vielen verschiedenartig gelagerten
Fällen benutzen, und dadurch läßt sich der Schalter selbst mit nur geringen :Abänderungen
ebenfalls leicht den verschiedensteci Anforderungen in bezug auf Stromstärke. .\risprechempfindlichkeit
und Polzahl anpassen.
-
Natürlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Beispiele
beschränkt, sondern es sind auch andere .lusfü'lirungsformen möglich. Insbesondere
kann der Schutzschalter auch in Verbindung mit einer besonderen Schutzleitung verwendet
werden, wie es in Fig. 2 der Zeichnung angedeutet ist. Diese Schutzleitung wird
aber nicht über den Stromwandler geführt.