DE868467C

DE868467C - Arrangement for switching off high-voltage system components in the event of overload and short circuit by high-voltage fuses

Info

Publication number: DE868467C
Application number: DEP11376A
Authority: DE
Inventors: Johannes Dipl-Ing Laepple
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1953-02-26

Description

Anordnung zur Abschaltung von Hochspannungsanlageteilen bei Überlast und Kurzschluß durch Hochspannungssicherungen Es ist bekannt, zum Schutz von Hochspannungsanlageteilen gegen die zerstörenden Folgen von Kurzschlüssen Hochspannungssicherungen zu verwenden. Die dafür vorgesehenenSicherungen haben im allgemeinen zwei - oder mehrere parallel geschaltete Schmelzleiter. Die Schmelzleiter sind in der Regel in Form von dünnen Drähten in einem gut wärmeleitenden und dadurch den Lichtbogen gut löschenden Material, z. B. Quarzsand, eingebettet. Man erreicht auf diese Weise im Kurzschlußfall sehr kurze Schmelzzeiten und damit eine wirkungsvolle Kurzschlußstrombegrenzung.Arrangement for switching off high-voltage system components in the event of an overload and short-circuit through high-voltage fuses It is known to protect high-voltage system parts to use high-voltage fuses against the destructive consequences of short circuits. The fuses provided for this generally have two or more in parallel switched fusible link. The fusible conductors are usually in the form of thin ones Wires in a material that conducts heat well and thus extinguishes the arc well, z. B. quartz sand, embedded. In this way you can achieve a lot in the event of a short circuit short melting times and thus effective short-circuit current limitation.

Diese Ausführung mit Rücksicht auf die Kurzschlußstrombegrenzung hat zur Folge, daß die Kennlinie, d. h. die Kurve der Abschaltzeit über dem Überstrom aufgetragen, sehr steil wird. Die Sicherungen eignen sich deshalb nicht für den Überlastschutz von Hochspannungsanlageteilen mit großer Wärmekapazität, z. B. von Hochspannungsmotoren, Kondensatoren, Transformatoren, ölgefüllten Kabeln und ähnlichen Einrichtungen. Man verwendet deshalb die Sicherungen nur für den Kurzschlußschutz und sieht für den Überlastschutz besondere Lastschalter mit Auslösung durch .ein besonderes Überlastrelais vor. Um diese Lastschalter zu sparen und die Hochspannungssicherung selbst als Abschaltorgan auch bei Überlast zu verwenden, ist es bekannt, den Zusammenhang zwischen Abschaltzeit und Übeistrom in der Weise der zu schützenden'Einrichtung anzupassen, däß zwei Hochspannungssicherungen verwendet werden, von denen die einen Kontakte unmittelbar, die anderen über einen dritten trägen Schmelzleiter verbunden, sind. Eine andere Ausführungsform besteht darin, daß zwei parallel geschaltete . Schmelzleiter in zwei konzentrischen Hohlräumen in einem Löschmittel angeordnet. und durch einen dritten außerhalb angeordneten Schmelzleiter verbunden sind: Bei geringen Überlastungen schmilzt der dritte Schmelzleiter durch, so daß die eine Hochspannungssicherung bzw. der eine Schmelzleiter abgeschaltet wird, während die andere, noch eingeschaltete Hochspannungssicherung bzw: der andere eingeschaltete Schmelzleiter nunmehr den vollen Strom 'erhält und ebenfalls durchschmilzt: Bei hohen Überströmen schmelzen die beiden Sicherungen bzw: die beiden in den konzentrischen Hohlräumen angeordneten Schmelzleiter durch. Durch eine solche Anordnung gelingt- es, nicht nur -einen guten Kurzschlüßschutz, sondern auch einen wirksauren Schutz bei. Überlastungen zu erhalten.This version with regard to the short-circuit current limitation with the result that the characteristic, d. H. the curve of the switch-off time versus the overcurrent applied, becomes very steep. The fuses are therefore not suitable for the Overload protection of high-voltage system parts with large heat capacity, e.g. B. from High voltage motors, capacitors, transformers, oil-filled cables and the like Facilities. The fuses are therefore only used for short-circuit protection and provides for special load switches with tripping for overload protection special overload relay. To save these load switches and the high voltage fuse to use even as a shutdown device in the event of an overload, it is known to use the connection between switch-off time and transfer current in the manner of the device to be protected adapt that two high-voltage fuses are used, one of which Contacts directly, the others connected via a third inert fusible conductor, are. Another embodiment is that two connected in parallel. Fusible conductor arranged in two concentric cavities in an extinguishing agent. and are connected by a third fusible conductor arranged outside: Bei The third fusible link melts through slight overloads, so that one High-voltage fuse or the one fusible link is switched off while the the other high-voltage fuse, which is still switched on, or the other one switched on Fusible conductor now receives full current and also melts through: At high overcurrents melt the two fuses or: the two in the concentric one Fusible conductor arranged through cavities. Such an arrangement enables it, not only a good short circuit protection, but also an effective acid protection at. To get overloads.

Auch die Erfindung stellt sich die Aufgabe; mit Hochspannungssicherungengleichzeitig einenKurzschlüßschutz und einen Überlastschutz für Anlageteile zu schaffen,; wobei das Vorhandensein von zwei oder mehreren: parallelen Schmelzleitern ausgenutzt wird, von denen ein Teil bei geringer Überlastung abgeschaltet wird. Im Gegensatz zu der bekannten Anordnung wird; jedoch bei der Lösung nach' der Erfindung dieser Teil nach dem Durchbrennen des anderen Teils wieder eingeschaltet. -Man erreicht dadurch den-Vorteil, daß dieSchaltvorrichtung, welche. bei Überlastungen den einen Teil der Schmelzleiter abschaltet, nur eine Trennstrecke für geringe Spannung zu- schaffen braucht, `so daß ein. Niederspannungsgerät dazu geeignet ist, während bei der bekannten Anordnung- der die Ab.-schaltung bei geringen) Überströmen 'bewirkende dritte Schmelzleiter ebenso wie die anderen, eine Trennstrecke für Hochspannung; nämlich für die Summe aus der Betriebsspannung und der bei der Abschaltung auftretenden Überspannung schaffenmuß: Man kann zwei Schmelzleiter in einem Siche-,rungsrohr oder auch zwei Sicherungen mit je einem Schmelzleiter parallel schalten. .Man kann auch mehr: als - zwei parallele Schmelzleiter vorsehen, insbesondere zwei öder mehrere Hochspannungssicherungen, von denen jede vorzugsweise zwei oder mehrere Schmelzleiter enthält, parallel schalten.The invention also has the task; with high voltage fuses at the same time to create short-circuit protection and overload protection for system parts; whereby the presence of two or more: parallel fusible conductors is exploited, some of which are switched off in the event of a slight overload. In contrast to the known arrangement is; however, in the solution according to the invention this part turned on again after the other part burned out. -You achieve through it the advantage that the switching device, which. one part in the event of overloads the fusible link switches off, only creating an isolating distance for low voltage needs, `so that a. Low voltage device is suitable for this, while with the known Arrangement of the third fusible conductor which causes the disconnection in the event of low overcurrents just like the others, an isolating distance for high voltage; namely for the sum from the operating voltage and the overvoltage that occurs during shutdown must create: You can put two fusible conductors in one fuse tube or two fuses connect in parallel with one fusible link each. You can also do more: than - two parallel Provide fusible conductors, in particular two or more high-voltage fuses, each of which preferably contains two or more fusible conductors, connect in parallel.

Durch die Anordnung nach der Erfindung erhält man die Möglichkeit; als Schaltvorrichtung,. welche bei geringen. Überströmen: anspricht,.. auch die mechanischen, bereits für Niederspannung üblichen Schaltvorrichtungen;. z. $. Überstromauslöser, Bimetalläuslöser, zu - verwenden, die- als thermische Abbilder der jeweils zu schützenden Einrichtung ausgebildet werden können, d. h. deren Auslösekennlinie dem zu schützenden Gerät sehr gut angepaßt werden kann.The arrangement according to the invention gives the possibility; as a switching device. which at low. Overflow: responds, .. also the mechanical switching devices already used for low voltage ;. z. $. Overcurrent release, Bimetallic louse remover to - use the - as thermal images of the respectively to be protected Facility can be formed, d. H. whose tripping characteristic corresponds to the one to be protected Device can be adapted very well.

Bei geringen Überlastungen wird von der Schaltvorrichtung der eine Teil der Schmelzleiter abgeschaltet; der andere erhält dann den vollen Strom und brennt durch. Hierauf wird der erstgenannte Teil der Schmelzleiter wieder eingeschaltet; der jetzt den vollen Strom erhält und durch sein Abschmelzen die für die Hochspannung erforderliche Trennstrecke schafft.In the event of slight overloads, the switching device will be one Part of the fusible link switched off; the other then receives the full power and blows away. The first-mentioned part of the fusible link is then switched on again; which now receives the full current and, through its melting, the one for the high voltage creates the required separation distance.

Verwendet man beispielsweise eine mechanische ', Schaltvorrichtung, so kann man die Wiedereine schaltung dadurch vornehmen, daß die Hochspannung; die. nach dem Abschmelzen des einen Teils der Schmelzleiter an der Schaltvorrichtung auftritt, einen Überschlag zwischen den getrennrten Kontaktstücken hervorruft.. Man kann auch den Überschlag an. einer besonderen Vorrichtung, beispielsweise an einer Funkenstrecke; eintreten lassen, die parallel zu den Kontakten der mechanischen Schaltvorrichtung- oder der als Schaltvortichtung dienen, den Niederspannungssicherung liegt. Man kann auch :die Anzeigevorrichtung der zuerst durchbrennenden Sicherung zum Wiedereinschalten verwenden, . indem sie bei ihrem Ansprechen einen Kontakt parallel zur Abschalteinrichtung schließt. Sind alle Schmelzleiter in einem Sicherungsrohr vorgesehen; so ist die Sicherung so, auszubilden, daß das Durchbrennen der nicht abgeschalteten Schmelzleiter schon die Anzeigevorrichtung ansprechen läßt. Besonders vorteilhaft ist esi jedoch, wie vorher erwähnt, bei Sicherungen, die auch wieder zwei oder mehrere Schmelzleiter enthalten können, parallel zu schälten und durch die Anzeigevorrichtung der einen die Wiedereinschaltung der anderen vorzunehmen.If, for example, a mechanical 'switching device is used, so you can reconnect by making the high voltage; the. after the melting of one part of the fusible link on the switching device occurs, causes a flashover between the separated contact pieces. You can also use the rollover. a special device, for example a spark gap; let enter parallel to the contacts of the mechanical Switching device or serving as a switching device, the low-voltage fuse lies. You can also: the indicator of the fuse that blows first use to switch on again,. by making a contact when you speak to them closes parallel to the shutdown device. Are all fusible conductors in a fuse tube intended; the fuse is designed so that it does not blow switched off fusible conductor can already respond to the display device. Particularly However, as mentioned before, it is advantageous for backups that also may contain two or more fusible conductors, peeled off in parallel and through the display device of one to switch the other on again.

Sofern- man mehr als zwei parallele Schmelzleiter (an Stelle eines Schmelzleiters kann, auch eine Gruppe von zwei oder mehreren Schmelzleitern treten) verwendet, die in einem oder mehreren Sicherungsrohren untergebracht sein könneil, kann es zweckwäßig sein, die Wiedereinschaltung der abgeschalteten Schmelzleiter oder Schmelzleitergruppen zeitlich gestaffelt vorzunehmen, beispielsweise dadurch, daß jedem Korntakte durch weichen ein Schmelzleiter oder eine Gruppe von Schmelzleitern abgeschaltet wird, eine Funkenstrecke parallel geschaltet ist und die Überschlagsspannüngen dieser Funkenstrecke gestaffelt sind.If you have more than two parallel fusible conductors (instead of one Fusible link can also be a group of two or more fusible links) used, which can be housed in one or more safety tubes, it may be useful to switch on the switched-off fusible link or groups of fusible conductors staggered in time, for example by that each grain through soft a fusible conductor or a group of fusible conductors is switched off, a spark gap is connected in parallel and the flashover voltages this spark gap are staggered.

Dia Abschaltung des einen Schmelzleiters oder der einen Gruppe von Schmelzleitern' kann auch willkürlich durchgeführt werden, wenn die Stromstärke ein bestimmtes Maß überschreitet, indem beispielsweise durch den B:edienungsmänn durch Niederdrücken eines Knopfes, eine Fernauslösung bewirkt wird.Dia disconnection of a fuse element or a group of Fusible conductors' can also be carried out arbitrarily if the amperage exceeds a certain level, for example by the operator by pressing a button, a remote release is effected.

In der. Zeichnung sind in den Fig. i; 2 und 3 schematisch verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.In the. Drawings are in Fig. I; 2 and 3 schematically different Embodiments of the invention shown.

In Fig. i ist mit .i die zu schützendeEinrichtung, z. B.: der Kondensator oder Transformator, bezeichnet. Vor der zu schützenden Einrichtung liegen in Parallelschaltung zwei Hochr spannungssicherungen 2 und 3. Jede enthält einen Schmelzleiter oder eine Gruppe von zwei oder mehreren parallelen Schmelzleitern. In Reihe mit der einen Sicherung :2 liegt ein Bimetallrelais 4, zu dem eine Funkenstrecke 3 parallel geschaltet ist. Sowohl in der Fig. i als auch in den Fig. 2 und 3 ist die Schaltung nur einpolig dargestellt.In Fig. I, with .i the device to be protected, e.g. E.g .: the capacitor or transformer. In front of the facility to be protected are connected in parallel two upr voltage fuses 2 and 3. Each has a fuse element or a group of two or more parallel fusible conductors. In series with one fuse: 2 is a bimetal relay 4, to which a spark gap 3 is parallel is switched. Both in Fig. I and in Figs. 2 and 3, the circuit is only shown single-pole.

. Fig. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Soweit .die Teile mit denen der Fig. i übereinstimmen,, sind die gleichen Bezugszeichen gewählt. Bei der Anordnung nach Fig. 2 liegt an Stelle der Funkenstrecke 5 parallel zum Bimetallrelais ¢ ein Kontakt 6, der durch die Anzeigevorrichtung 7 der Sicherung 3 bei deren Durchbrennen geschlossen wird.. Fig. 2 shows another embodiment of the invention. So far The parts that correspond to those of FIG. 1 are given the same reference numerals chosen. In the arrangement according to FIG. 2, the spark gap 5 is parallel to the bimetal relay ¢ a contact 6, which is through the display device 7 of the fuse 3 is closed when they burn through.

Ist nur eine Sicherung vorgesehen und soll durch die Anzeigevorrichtung dieser die Wiedereinschaltung bewirkt werden, so wird, wie in Fig. 3 dargestellt, der eine Schmelzleiter 2', der bei geringen Überlastungen abgeschaltet wird, isoliert. hindurchgeführt. Parallel zum überstromrelai's 4 liegt wiederum ein Kontakt 6, der durch die Anzeigevorrichtung geschlossen wird, die bei Durchschmelzen; des Nebenschmelzleiters 7' betätigt wird, der gleichzeitig mit dem Hauptschmelzleiter 3' abschmilzt. An Stelle eines Schmelzleiters 2' bzw. 3' kann auch wieder eine Gruppe von zwei oder mehreren Schmelzleitern treten.Is only a fuse provided and should through the display device this will cause the reclosing, as shown in Fig. 3, the one fusible conductor 2 ', which is switched off in the event of low overloads, isolated. passed through. In parallel with the overcurrent relay 4 is again a contact 6, the is closed by the display device, which upon melting through; of the secondary fusible conductor 7 'is actuated, which melts at the same time with the main fusible conductor 3'. At Place of a fusible conductor 2 'or 3' can also be a group of two or step on several fusible conductors.

Die Schutzwirkung der Anordnung nach der Erfindung ergibt sich am besten aus Fig. 4. Hier ist in Anlehnung an die Beispiele der Fig. i, 2 und 3 im logarithmischen Maßstab der Zusammenhang dargestellt zwischen der Auslösezeit der 'verschiedenen Elemente und dem Strom, der in dem zu schützenden Gerät fließt, aufgetragen als Vielfaches des Nennstromes I, dieses. Gerätes.The protective effect of the arrangement according to the invention results on best from Fig. 4. Here is based on the examples of Fig. i, 2 and 3 in logarithmic scale showing the relationship between the tripping time of the '' applied to various elements and the current flowing in the device to be protected as a multiple of the rated current I, this. Device.

Die Kurve a ist die Kennlinie des Bimetallrelais, die Kurve b ist die Kennlinie der zwei parallel geschalteten gleichen Sicherungen 2 und 3 der F'ig. i und 2 bzw. der beiden gleichen parallelen Schmelzleiter 2' und 3' der Fig. 3. Tritt ein überstrom, auf, der größer ist als der Strom, der dem Schnittpunkt A der Kennlinien a. und b entspricht, und z. B. gleich h ist, so schmelzen. die beiden Sicherungen bzw. Schmelzleiter, ehe das Bimetallrelais anspricht, durch, und zwar nach einer Zeit t1.Curve a is the characteristic curve of the bimetal relay, curve b is the characteristic curve of the two parallel-connected fuses 2 and 3 in FIG. i and 2 or the two same parallel fusible conductors 2 'and 3' of FIG. 3. If an overcurrent occurs which is greater than the current which passes the intersection point A of the characteristic curves a. and b corresponds to, and e.g. B. equals h, so melt. the two fuses or fusible link before the bimetal relay responds, after a time t1.

Tritt jedoch ein Überstrom, z. B. J2 auf, der kleiner ist, als dem Wert A entspricht, so schaltet das Bimetallrelais nach einer durch die Kennlinie a gegebenen Zeit t2 die eine Sicherung 2 bzw. den einen Schmelzleiter 2' ab. Die Folge davon ist, daß die andere Sicherung 3. bzw. der andere Schmelzleiter 3' den vollen Strom erhält und nach einer Zeit t3 abschaltet, die durch die Kennlinie c gegeben ist. Nach dem Durchbrennen der Sicherung 3 bzw. des Schmelzleiters 3' wird bei der Anordnung nach Fig. i die Funkenstrecke 5 zünden, weil sie die volle Netzspannung erhält, während bei der Anordnung nach den Fig. 2 und 3 durch die Anzeigevorrichtung der Kontakt 6 geschlossen wird. Hierdurch wird die vorher abgeschaltete Sicherung :2 bzw. der Schmelzleiter 2' wieder eingeschaltet und erhält den vollen Strom. Diese Sicherung bzw. dieser Schmelzleiter schmilzt dann ebenfalls durch, und zwar nach etwa der gleichen Zeit t3, die für die erste Sicherung bzw. den ersten Schmelzstreifen galt. Bei Verwendung von zwei parallel geschalteten Sicherungen mit einem Schmelzleiter oder vorzugsweise mit zwei oder mehreren Schmelzleitern erhält nach dem Abschalten der einen Sicherung die andere den vollen Strorm. Sie wird also doppelt überlastet. Da die Abschaltzeit um so kleiner ist, je größer der Strom in, der Sicherung ist, kann die Abschaltzeit dadurch verkleinert werden, daß man mehr als zwei Sicherungen parallel schaltet und bei Überlastungen den größeren Teil dieser Sicherungen, vorzugsweise alle bis auf eine, abschaltet. Es wird dann. die letzte Sicherung mehr als doppelt überlastet, die anderen Sicherungen werden nach dem Durchbrennen der letzten Sicherung zeitlich gestaffelt wieder eingeschaltet, so. daß, jede jeweils den vollen Strom erhält.. Die Summe der Durchbrennzeiten ist kleiner, als wenn nur zwei Sicherungen für den gesamten Strom parallel geschaltet werden. Die zeitlich gestaffelte Wiedereinschaltung kann durch Funkenstrecken oder durch die Anzeigevorrichtungen der Sicherungen selbst vorgenommen werden, indem beispielsweise bei drei Sicherungen, von denen zwei abgeschaltet werden, die Anzeigevorrichtung der dritten die zweite und die Anzeigevorrichtung der zweiten die erste Sicherung wieder einschaltet.However, if an overcurrent occurs, e.g. B. J2, which is smaller than the value A, then the bimetal relay switches off one fuse 2 or one fusible conductor 2 'after a time t2 given by the characteristic curve a. The consequence of this is that the other fuse 3 or the other fusible conductor 3 'receives the full current and switches off after a time t3, which is given by the characteristic curve c. After the fuse 3 or the fusible conductor 3 'has blown, the spark gap 5 is ignited in the arrangement according to FIG will. As a result, the previously switched off fuse: 2 or the fuse element 2 'is switched on again and receives full current. This fuse or this fusible link then also melts through, namely after approximately the same time t3 that applied to the first fuse or the first fusible link. When using two fuses connected in parallel with one fuse element or preferably with two or more fuse elements, after one fuse has been switched off, the other receives the full current. So it is overloaded twice. Since the switch-off time is shorter, the greater the current in the fuse, the switch-off time can be shortened by connecting more than two fuses in parallel and switching off most of these fuses, preferably all but one, in the event of overloads. It will then. the last fuse is more than twice overloaded, the other fuses are switched on again in a staggered manner after the last fuse has blown, see above. that each receives the full current. The sum of the burn-through times is shorter than if only two fuses are connected in parallel for the entire current. The staggered reconnection can be carried out by spark gaps or by the display devices of the fuses themselves, for example in that with three fuses, two of which are switched off, the display device of the third switches on the second fuse and the display device of the second switches on the first fuse.

Das vorstehend Ausgeführte über die Verkürzung der Abschaltzeiten gilt auch sinngemäß für Anordnungen, bei denen nur ein Sicherungsrohr vorgesehen ist. Auch hier kann man durch Erhöhung der Zahl der Schmelzleiter oder Schmelzleitergruppen, die aus zwei öder mehreren parallelen Schmelzleitern bestehen, die Abschaltgeschwindigkeit erhöhen.What has been said above about the shortening of the switch-off times also applies accordingly to arrangements in which only one safety tube is provided is. Here, too, by increasing the number of fusible conductors or groups of fusible conductors, which consist of two or more parallel fusible conductors, the cut-off speed raise.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for disconnection - of high-voltage system parts in the event of overload and short-circuit by high-voltage fuses, with two or more Fusible conductors connected in parallel are provided, some of which are at low levels Overflow. is switched off, characterized in that after burning through of the other part of the fusible link, the previously switched off part is switched on again will.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that, with low overcurrents the greater part of the fusible link is switched off.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that all fusible conductors are switched off except for one.

4. Arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that the restart the switched off fusible link is staggered in time.

5. Arrangement according to Claim i, characterized in that for switching on again Spark gaps, are provided, -the parallel to the peeling off one part of the fusible link Facility lie.

6: arrangement according to claim i; characterized in that for Switching on the display device is used for the high-voltage fuse.

7. Arrangement according to claim i; characterized; that a mechanical switch-off in the event of an overload Switching device, e.g. B. an overflow outlet or a bimetal relay: serves.

S. Arrangement according to claim z, characterized in that: two or more high-voltage fuses are connected in parallel. -

9. Arrangement according to claim 8, characterized in that that each high voltage fuse contains two or more parallel fusible conductors.