DE9418935U1 - Steuersystem - Google Patents

Description

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Steuersystem

Die Neuerung bezieht sich auf ein Steuersystem gemäß Oberbegriff Schutzanspruch 1.

Bei elektrischen Energieversorgungssystemen sind Trenn- bzw. Leistungsschalter und diese ansteuernde Steuersysteme üblich, um im Falle eines Kurzschlusses durch ein Öffnen des betreffenden Schalters den den Kurzschluß aufweisenden Teil der Anlage oder eines Netzes usw. abzuschalten. Diese bekannten Schutzeinrichtungen sprechen aber erst bei den sehr hohen Kurzschlußströmen an.

Vielfach treten in Versorgungsanlagen, Schalteinrichtungen usw. aber auch durch Erdschlüsse bedingte Lichtbogen auf, deren Ströme weit unter dem Kurzschlußstrom liegen, die aber dennoch insbesondere dann, wenn sie in Schaltanlagen auftreten, erhebliche Schäden verursachen.

Aufgabe der Neuerung ist es, ein Steuersystem aufzuzeigen, mit welchem derartige Lichtbogen nicht nur erfaßt, sondern ein zuverlässiges Abschalten beim Auftreten solcher Lichtbogen erreicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Steuersystem neuerungsgemäß entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Schutzanspruches 1 ausgebildet.

Bei dem neuerungsgemäßen System werden zwei einen möglichen Lichtbogen repräsentierende Signale erfaßt und nach Art einer UND-Verknüpfung wird erst bei Vorliegen beider Signale die Betätigungseinrichtung des Leistungsschalters oder das dortige Schaltelement angesteuert. Eines dieser Signale ist die ein Lichtbogen repräsentierende Verlagerungsspannung des Drei-Phasen-Netzes bzw. ein aus der Spannungsverlagerung resultierender Fehlstrom bzw. ein hieraus abgeleitetes Steuersignal. Das andere Steuersignal ist das von dem opto-elektrischen Sensor gelieferte Steuersignal. Dieser opto-elektrische Sensor ist im einfachsten Fall ein eine Fotowiderstand, eine Fotodiode oder einen Fototransistor aufweisender Schaltkreis. Jeder

Lichtbogen kann mit dem opto-elektrischen Sensor sehr schnell, d.h. mit einer Zeitverzögerung die weit unter 2 ms liegt erfaßt werden.

Durch die logische UND-Verknüpfung ist gewährleistet, daß eine Betätigung des Leistungsschalters tatsächlich erst dann erfolgt, wenn ein Lichtbogen an dem überwachten Bereich vorliegt. So führt beispielsweise weder eine ungleichmäßige Last an dem über den Leistungsschalter geschalteten Netz, noch auf den opto-elektrischen Sensor fallendes Fremdlicht für sich allein zu einem Öffnen des Leistungschalters.

Weiterbildungen der Neuerung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Neuerung wird in Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in vereinfachter Darstellung und im Blockdiagramm einen Dreiphasen-Leistungsschalter einer Schaltanlage, zusammen mit einem Abschaltsystem gemäß der Neuerung;

Fig. 2 in vereinfachter Darstellung ein Ausführungsbeispiel des neuerungsgemäßen Abschaltsystems.

In den Figuren ist 1 ein Drei-Phasenleistungsschalter einer Hochspannungsschaltanlage für die elektrische Energieversorgung. Über den Leistungsschalter 1 ist beispielsweise ein Teilnetz 2 mit einem Hauptnetz 3 verbunden. Zur Betätigung des Leistungsschalters 1, insbesondere zum Öffnen dieses Schalters im Falle bei Störungen im Teilnetz 2 ist eine Betätigungseinrichtung 4 vorgesehen, die im einfachsten Fall beispielsweise von einer als Elektromagnet wirkenden Auslösespule 5 gebildet ist.

Gesteuert wird die Betätigungseinrichtung 4 von einer Steuereinrichtung 6 in Abhängigkeit von drei Kriterien. So erfolgt ein Trennen des Leistungsschalters 1 durch die Betätigungseinrichtung 4 im Falle eines Kurzschlusses im Teilnetz 2, d.h. dann, wenn der Strom im Teilnetz 2 einen vorgegebenen Wert übersteigt, der bei Energieversorgungsanlagen der angesprochenen Art in

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im Bereich von Kiloampere liegt, beispielsweise größer ist als 5OkA. Im Falle eines Kurzschlusses wird der Steuereinrichtung 6 an einem Eingang 7 ein erstes Signal zugeführt, welches in üblicher Weise von einem im Teilnetz 2 liegenden Strom- oder Spannungswandler abgeleitet wird.

In Versorgungssystemen bzw. Schaltanlagen der angesprochenen Art treten vielfach aber auch durch Erdschluß bedingte Lichtbogen auf, deren Ströme zwar weit unter den Kurzschlußströmen liegen, dennoch zu erheblichen Beschädigungen fuhren.

Um derartige Lichtbogen zuverlässig zu erfassen und um ein Abschalten des Leistungsschalters 1 über die Betätigungseinrichtung 4 zu bewirken, werden der Steuereinrichtung 6 an zwei weiteren Eingängen 8 und 9 Signale zugeführt, die einen derartigen Lichtbogen melden, und zwar am Eingang 8 ein Signal, welches aus der bei einem Lichtbogen (Erdschluß) auftretenden Verlagerungsspannung bzw. deren Phasenlage abgeleitet wird und am Eingang 9 ein weiteres Signal, welches von einem opto-elektrischen Sensor 10 geliefert wird, mit dem ein aufgetretener Lichtbogen optisch erfaßt wird, d.h. am Eingang 9 liegt dann ein Signal des Sensors 10 an, wenn in der überwachten Anlage ein Lichtbogen vorhanden ist.

Die an den Eingängen 8 und 9 anliegenden Signale werden in der Steuereinrichtung 6 in einer logischen UND-Verknüpfung verarbeitet, d.h. ein Abschalten des Leistungsschalters 1 erfolgt nur dann, wenn jeweils ein Signal an beiden Eingängen 8 und 9 vorliegt. Bei einem am Eingang 7 anliegenden, einen Kurzschluß meldenden Signal erfolgt selbstverständlich in jedem Fall das Abschalten des Leistungsschalters.

Es versteht sich, daß am Eingang 9 insbesondere bei einer größeren Anlage auch mehrere optoelektrische Sensoren 10 vorgesehen sein können.

Die Figur 2 zeigt in sehr vereinfachter Darstellung eine Ausführung der Steuereinrichtung 6. Zwischen einer Masseleitung 11 und einer Betriebsspannung 12 liegt die Auslösespule 5 der Betätigungseinrichtung 4 in Serie mit einer von insgesamt drei Relais-Kontakten Kl - K3

gebildeten Logik. Die Kontakte Kl - K3 sind jeweils Bestandteil eines Relais Rl - R3 und sind bei nicht erregtem Relais geöffnet.

Die Kontakte K2 und K3 bilden eine Serienschaltung, die parallel zu dem Kontakt Kl liegt. Im einzelnen gilt:

Kl ist der im nicht erregtem Zustand geöffnete Kontakt des Relais Rl, welches den Eingang 7 bildet und bei Vorliegen eines Kurzschlusses im Teilnetz 2 zum Schließen des Kontaktes Kl erregt wird, womit dann über die angesteuerte Auslösespule 5 der Leistungsschalter 1 geöffnet

Der ebenfalls im Ruhezustand geöffnete Kontakt K2 ist Bestandteil des Relais R2, welches in üblichen Abschaltsystemen als Erdschlußrelais bekannt ist und den Eingang 8 bildet. Zum Schließen des Kontaktes K2 wird das Relais R2 dann angesteuert, wenn die einen Lichtbogen definierende Verlagerungsspannung anliegt.

Der ebenfalls in der Ruhestellung geöffnete Kontakt K3 ist dem Relais R3 zugeordnet, welches dann zum Schließen des Kontaktes K3 angesteuert wird, wenn am Eingang 9 das Signal des Sensors 10 anliegt.

Der Vorteil des beschriebenen Systems besteht darin, daß ein Abschalten des Netzes 2 bereits bei Lichtbogen mit geringen Strömen sehr zuverlässig möglich ist, und zwar unter Vermeidung von unnötigen bzw. fehlerhaften Abschaltungen.

Die Neuerung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, daß zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Neuerung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.

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	Bezugszeichenliste
1	Leistungsschalter
2	Teilnetz
3	Hauptnetz
4	Betätigungseinrichtung
5	Auslösemagnet
6	Steuereinrichtung
7-9	Eingang
10	Sensor
11	Masseleitung
12	B etriebsspannung
Kl-K3	Kontakt
R1-R3	Relais

Claims (4)

Schutzansprüche

1. Steuersystem für einen Leistungs-Trennschalter einer Schaltanlage für die elektrische Energieversorgung, mit einer ein elektrisches Schalt- oder Betätigungselement (5) einer Betätigungseinrichtung (4) des Trennschalters (1) ansteuernden Steuereinrichtung (6), die im Falle eines Kurzschlusses sowie bei Vorliegen eines Lichtbogens, d.h. bei Vorliegen eines einen solchen Lichtbogen anzeigenden und von einer Verlagerungsspannung gebildeten oder abgeleiteten ersten Steuersignals die Betätigungseinrichtung (4) für ein Öffnen des Trennschalters (1) ansteuert, gekennzeichnet durch wenigstens einen opto-elektrischen Sensor (10), der beim Vorliegen eines Lichtbogens in der zu überwachenden Anlage ein zweites Steuersignal liefert, wobei die Steuereinrichtung (6) so ausgebildet ist, daß sie nach Art einer logischen UND-Verknüpfung die Betätigungseinrichtung (4) zum Öffnen des Trennschalters (1) ansteuert, wenn beide Steuersignale vorliegen, von denen das erste einem ersten Eingang und das Zweite einem zweiten Eingang der Steuereinrichtung (6) zugeführt wird.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (5), welches Bestandteil der Betätigungseinrichtung ist oder diese bildet mit seinem Steuereingang in einem Stromkreis in Serie mit einer Serienschaltung aus zwei in Ruhestellung geöffneten Steuerstrecken (K2, K3) liegt, von denen die eine Steuerstrecke (K2) einem den ersten Eingang (8) bildenden Schaltkreis und die zweite Steuerstrecke (K3) einer dem zweiten Eingang (9) bildenden Schaltkreis zugeordnet ist.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Serienschaltung aus der ersten und zweiten Steuerstrecke (K2, K3) eine dritte Steuerstrecke (Kl) parallel liegt, die einem dritten Eingang (7) zugeordnet ist und bei Vorliegen eines einen Kurzschluß im Teilnetz (2) meldenden Signals geschlossen wird.

4. System nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstrecken (Kl - K3) jeweils im Ruhezustand geöffnete Kontakte von die betreffenden Eingänge bildenden oder diesen zugeordneten Relais (Rl - R3) sind.