EP0980086B1 - Schutzeinrichtung gegen die thermische Überlastung einer Schaltanlage - Google Patents

Schutzeinrichtung gegen die thermische Überlastung einer Schaltanlage Download PDF

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EP0980086B1
EP0980086B1 EP99112165A EP99112165A EP0980086B1 EP 0980086 B1 EP0980086 B1 EP 0980086B1 EP 99112165 A EP99112165 A EP 99112165A EP 99112165 A EP99112165 A EP 99112165A EP 0980086 B1 EP0980086 B1 EP 0980086B1
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EP
European Patent Office
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fuse
transformer
chamber
voltage
protective device
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP99112165A
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English (en)
French (fr)
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EP0980086A1 (de
Inventor
Herbert Dr.-Ing. Bassei
Thomas Klemme
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EFEN GmbH
Original Assignee
EFEN GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP0980086A1 publication Critical patent/EP0980086A1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02Details
    • H01H85/46Circuit arrangements not adapted to a particular application of the protective device
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10Operating or release mechanisms
    • H01H71/12Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/122Automatic release mechanisms with or without manual release actuated by blowing of a fuse

Definitions

  • the invention relates to a protective device against the thermal overload of the fuse chamber of a switchgear with a downstream transformer, for example, to supply a low voltage field, wherein in the fuse chamber, a high-voltage high-performance fuse and a triggering device for switching a transformer switch are arranged.
  • HH fuse The principal object of a high-voltage high-performance fuse, hereinafter referred to as HH fuse, is to bring the fuse element to melt during a short-circuit current in the transformer, so that the transformer is protected against the most dangerous consequences of an internal short circuit, for example against the explosion an oil-filled boiler with fire sequence and the like.
  • Transformer stations with a medium-voltage compartment, a transformer and a low-voltage compartment, for example, are used to supply settlement systems in inhabited areas and must therefore be urgently and optimally protected.
  • HH fuses with impact detector have various disadvantages. For example, they can not turn off at relatively low currents or not fast enough, so that overheating and thermal overload of the fuse chamber of a switchgear can not always be reliably avoided.
  • the rated current of a fuse is often chosen to be twice to three times the transformer rated current.
  • large current values must not flow through the transformer in the long term.
  • network management often prevents the transformer from carrying significant overcurrents, for example, so as not to overly heated.
  • Such a high and impermissible current value is below the rated current value of the fuse. The latter is therefore not achieved in practice, so that a protection device for this range of current values can not be effective.
  • the current range between the rated fuse current and the minimum breaking current I min in known fuses is of no interest to the invention.
  • the fuse resistance R of a fuse can rise. This can lead to a risk to the fuse, even with normal transformer operating currents, for example, if from the main fusible conductor, which consists of several sub-conductors, parallel fused conductors, individual partial fusible conductors are destroyed.
  • the thermal output P a of the fuse ie the power loss of the fuse, can reach a critical value, which is greater than the power capacity of the fuse chamber, at very low currents. As a result, the fuse chamber is thermally overloaded.
  • Out DE 36 23 424 A is a protective device similar to the type described above, in which an electrical switchgear, inter alia, with integrated transformer is turned off and in which a high-voltage high-power fuse is provided.
  • the voltage across the fuse element is measured at each fuse, the measured value is compared in an electrical circuit with a threshold value, and when it is exceeded, mechanical elements are actuated, in particular by the switching on of electromagnets.
  • an amplifier for each measuring signal a downstream differential measuring device and an output power stage are provided in this device.
  • the measurement signals for the shutdown are processed in a subsequent, high-resistance electrical circuit, each measurement signal is amplified and an OR element is supplied.
  • the output of the shutdown signal is due to the measurement signals, which are processed in an external circuit, completely separate from the fuse.
  • conventional fuse carriers for the coupling capacitances should be suitable in the known case, via which the measured values are decoupled.
  • One embodiment describes the conventional mechanical release of circuit breakers that can be at least partially maintained. When triggered, a pin leaving the fuse drives a linkage, which in turn causes the opening of the circuit breaker. This triggering case can be seen separately from the known external measuring circuit, which is connected downstream of the respective coupling capacitor at a distance from the fuse.
  • the DE 19 20 825 describes a high voltage high performance fuse whose purpose is to operate said device to operate a circuit breaker located outside the fuse. This should be done before the heating of the fuse box reaches a level that jeopardizes its integrity.
  • the load or circuit breaker is in the circuit of the fuse. About a fuse chamber and their thermal overload can be found no statements, but only about the fuse itself. Also via a parallel connection of main and auxiliary fusible link can be found no information.
  • the HV fuse has at least one main fuse and at least one parallel connected auxiliary fuse and is designed with the triggering device so that the latter at the latest when exceeding a permissible power consumption value of the fuse chamber on their trip voltage to a trip-free having transformer switch opens.
  • the opening of the transformer switch can be independent of the operating current, even at low operating current, ie in extreme cases even below the rated transformer current.
  • the triggering always occurs before and at the latest when the predetermined permissible power consumption value of the fuse chamber is exceeded.
  • the triggering according to the invention takes place, for example, even at values far below the rated fuse current I Nenn .
  • the new protection device according to the invention prevents just the thermal overload of the fuse chamber.
  • the power output value of the fuse link is preset to a permissible maximum value below the power consumption value of the fuse chamber and must not be exceeded. If, for example, an excessively large power output takes place internally by a current-carrying fusible conductor, then the fuse chamber heats up and can be thermally overloaded when the permissible power consumption value is exceeded.
  • the tripping voltage is reached at the latest when an allowable power output value of the fuse is exceeded.
  • the maximum power output value is reached when the power capacity of the fuse chamber is exceeded. As long as the power output of the fuse does not exceed the maximum power capacity of the fuse chamber, there is no danger to the switchgear.
  • the maximum power capacity is specified by the respective manufacturer of the switchgear.
  • the protective device according to the invention in a surprising manner prevents possible thermal overload of the fuse chamber.
  • the measure according to the invention of using the power output value as a triggering criterion allows easier measurement.
  • the power or heat output P a of the fuse must not exceed the permissible power consumption value of the fuse chamber.
  • the tripping voltage U a of the system with the protective device according to the invention is so dimensioned that the product of the tripping voltage U a and the operating current I b with increasing melt resistance R does not exceed the value of 75 W, for example.
  • the protection device according to the invention the power output of the fuse is not only monitored, but also the transformer switch is triggered before the allowable power output value or at the latest when this value or the power consumption value of the fuse chamber is exceeded.
  • the protection works independently of the rated fuse current and only depends on the power output of the fuse.
  • the protective device can thus be designed for the usual permissible power consumption values of safety combs in SF 6 -isolated switchgear.
  • the invention is further configured in that the HH fuse is arranged with its triggering device in a cast resin housing within a SF 6 chamber as a backup chamber. Due to the insulating sulfur hexafluoride gas one has excellent insulating properties, can reduce the spacing of the components and thus build a very compact encapsulated switchgear. In such systems, the fuses are used in tight chambers, on the one hand severely restrict the heat dissipation from the fuse and on the other hand even have only a limited heat capacity. If the protective device according to the invention is correctly assigned to the transformers, there is no risk of thermal overload for the fuse chambers as long as the fuses are in order. In case of their damage or partial destruction, the power output value of the fuse is reached or exceeded in special circumstances, and then the tripping device opens the transformer switch.
  • the triggering device is designed as a striking pin device.
  • the melting device according to the invention apart from the possibility of monitoring the heat output of the fuse, for example, the freedom from aging and the functionality regardless of the mounting position of the fuse.
  • the new protection device is also based on ohm's law.
  • FIG. 1 shows the fuse chamber 1 schematically by a dot-dash line.
  • This is specifically a SF 6 insulated switchgear.
  • the entire switchgear 23 is divided into a lower cable panel 2, an upper cable panel 3 and located in the middle of the transformer array 4. From a busbar 5, which passes through all three fields 2, 3, 4, the upper cable switch 6 of the cable 3 leads to a ring cable outlet 7, while the cable switch 8 leads in the lower cable box 2 to the ring cable outlet 9.
  • the cable or transformer switch 10 disposed in the center-mounted transformer array 4 provides a drain from the busbar 5 when it is closed, but via the high-voltage high-power fuse designated 11. This is connected to the transformer output 14 to the transformer 15 out.
  • the dashed line 16 subsequent to the HH fuse 11 illustrates the striker device on the HH fuse.
  • the transformer switch 10 is shown with trip-free.
  • FIG 3 the high-voltage high-performance fuse 11 is shown enlarged.
  • striker pin 16 which is held by a retaining wire 17 against the force of a compression spring 18.
  • the current from the opposite fuse contact 20 flows once to the strike-side fuse contact 19 via the main fusible conductor 21 and via the auxiliary fusible conductor 22 connected in parallel thereto.
  • the current flowing through the auxiliary fusible conductor 22 also flows through the holding wire 17 which follows breaks the melting and the striker 16 triggers to open the transformer switch 10.
  • the protective device shown in the drawings also provides protection of the fuse chamber 1 against thermal overload when one or the other (or more) of the partial fusible conductors of the main fusible conductor 21 has melted and thereby undesirably increases the resistance of the HH fuse 11. If a 20 kV-40A fuse has, for example, three Teitschmelzleiter, of which two are defective, then the power output of the fuse P a exceeds the predetermined threshold of 75 W, with the result that the striker 16 triggers and opens the transformer switch with free trip 10. Even with a current that is below the rated current of the fuse, so that a triggering can take place and in this way the thermal overload of the fuse chamber 1 can be avoided.

Landscapes

  • Fuses (AREA)
  • Protection Of Generators And Motors (AREA)
  • Thermally Actuated Switches (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung gegen die thermische Überlastung der Sicherungskammer einer Schaltanlage mit nachgeschaltetem Transformator, beispielsweise zur Versorgung eines Niederspannungsfeldes, wobei in der Sicherungskammer eine Hochspannungs-Hochleistungs-Sicherung und eine Auslöseeinrichtung zum Schalten eines Transformatorschalters angeordnet sind.
  • Die prinzipielle Aufgabe einer Hochspannungs-Hochleistungs-Sicherung, im folgenden HH-Sicherung genannt, besteht darin, bei einem Kurzschlußstrom im Transformator den Schmelzleiter zum Schmelzen zu bringen, damit der Transformator gegen die höchstgefährlichen Folgen eines inneren Kurzschlusses geschützt ist, zum Beispiel gegen die Explosion eines mit Öl gefüllten Kessels mit Brandfolge und dergleichen. Transformatorstationen mit einem Mittelspannungsabteil, einem Transformator- und einem Niederspannungsabteil stehen zum Beispiel bei der Versorgung von Siedlungsanlagen in bewohnten Gebieten und müssen daher dringend und optimal geschützt werden.
  • Eine andere Gefahrenquelle ist aber die Überhitzung der Sicherung mit Folgeschäden, und es wurden dafür Sicherungen mit einem Schlagmelder entwickelt, um auch bei Überströmen, ohne daß in dem Transformator ein Kurzschluß schon entstanden ist, durch die Auslösung des Schlagmelders einen Transformatorschalter zu öffnen. Der Transformatorschalter kann nur relativ kleine Ströme in der Größenordnung von zum Beispiel bis 400 A schalten, während die HH-Sicherung eigentlich für große Ströme bis zum Beispiel 50.000 A ausgelegt ist. Diese großen Ströme werden von dem Transformatorschalter nicht beherrscht, so daß solche Teilbereichssicherungen den Transformatorschalter für die genannten kleineren Ströme und die Sicherung für die Kurzschtußströme verwenden. Solche HH-Sicherungen mit Schlagmelder sind aber mit verschiedenen Nachteilen behaftet. Zum Beispiel können sie bei relativ kleinen Strömen nicht mehr oder nicht schnell genug abschalten, so daß eine Überhitzung und thermische Überlastung der Sicherungskammer einer Schaltanlage nicht immer zuverlässig vermieden werden kann.
  • Die Konzeption bekannter Schutzreinrichtungen hat sich als mangelhaft erwiesen, weil man bei der Erstellung bekannter Schutzeinrichtungen von der Überlegung ausgegangen ist, daß die thermische Überlastung der Sicherungskammer durch Überlastströme des Transformators hervorgerufen wird. Bei dem bekannten Thermoschutz wird der Schlagmelder dazu benutzt, um den Transformator im kritischen Falle abzuschalten. Unter dem minimalen Abschaltstrom Imin, welches der kleinste Strom ist, welchen die Sicherung abschalten kann, schmilzt aber der Schmelzleiter, ohne daß die Sicherung die Ausschaltung beherrscht. Die Sicherung wird vielmehr bei Strömen unter Imin unter Umständen thermisch zerstört. Dennoch würde allein ein solcher "Überstrom", der unter Imin liegt, den Strom durch die betrachtete Sicherung nicht abschalten.Dieser wenn auch geringe Strom erzeugt eine sehr große Wärme und hohe Temperaturen in der Sicherung, ohne daß eine Abschaltung erfolgt. Imin ist im allgemeinen der zweifache oder dreifache Nennstrom der Sicherung.
  • Der Nennstrom einer Sicherung wird häufig so gewählt, daß er dem doppelten bis dreifachen Transformator-Nennstrom entspricht. Solche großen Stromwerte dürfen den Transformator aber nicht auf Dauer durchfließen. In der Praxis verhindert häufig die Netzführung, daß der Transformator wesentliche Überströme trägt, zum Beispiel damit er sich nicht übermäßig erwärmt. Ein derart hoher und unzulässiger Stromwert liegt unterhalb des Nennstromwertes der Sicherung. Letzterer wird in der Praxis also nicht erreicht, so daß eine Schutzreinrichtung für diesen Bereich der Stromwerte nicht wirksam sein kann. Der Strombereich zwischen dem Sicherungsnennstrom und dem minimalen Ausschaltstrom Imin bei bekannten Sicherungen ist für die Erfindung uninteressant.
  • Hingegen kann durch besondere Betriebsbedingungen der Schmelzleiterwiderstand R einer Sicherung steigen. Das kann zu einer Gefährdung der Sicherung, auch bei üblichen Transformatorbetriebsströmen, führen, zum Beispiel wenn aus dem Hauptschmelzleiter, der sich aus mehreren Teilleitern, parallel verlaufenden Schmelzleitern, zusammensetzt, einzelne Teilschmelzleiter zerstört werden. Bei sukzessiver Zerstörung einzelner Schmelzleiter kann die Wärmeleistungsabgabe Pa der Sicherung, d.h. die Verlustleistung der Sicherung, bei sehr kleinen Strömen einen kritischen Wert erreichen, der größer ist als das Leistungsaufnahmevermögen der Sicherungskammer. Dadurch wird die Sicherungskammer thermisch überlastet.
  • Aus DE 36 23 424 A ist eine Schutzeinrichtung ähnlich der eingangs bezeichneten Art bekannt, bei der eine elektrische Schaltanlage u.a. mit integriertem Transformator abgeschaltet wird und bei der eine Hochspannungs-Hochleistungs-Sicherung vorgesehen ist. Im bekannten Fall wird an jeder Sicherung die Spannung über den Schmelzleiter gemessen, der Messwert wird in einer elektrischen Schaltung mit einem Schwellenwert verglichen, und bei dessen Überschreiten werden mechanische Glieder betätigt, insbesondere durch die Einschaltung von Elektromagneten. Zum Abschalten der elektrischen Schaltanlage werden bei dieser Einrichtung ein Verstärker für jedes Meßsignal, ein nachgeschaltetes Differenzmeßgerät sowie eine Ausgangsleistungsstufe vorgesehen. Die Meßsignale für die Abschaltung werden in einer nachfolgenden, hochohmigen elektrischen Schaltung verarbeitet, wobei jedes Meßsignal verstärkt und einem Oder-Glied zugeführt wird. Die Ausgabe des Abschaltsignals erfolgt aufgrund der Meßsignale, die in einer äußeren Schaltung, vollkommen getrennt von der Sicherung, verarbeitet werden.
  • Getrennt von dieser Schaltung und ihrer Beschreibung sollen sich im bekannten Fall herkömmliche Sicherungsträger für die Koppelkapazitäten eignen, über welche die Meßwerte ausgekoppelt werden. Eine Ausführungsform beschreibt die herkömmliche mechanische Auslösung von Lastschaltern, die zumindest teilweise beibehalten werden kann. Im Auslösefall treibt ein aus der Sicherung austretender Stift ein Gestänge, das wiederum die Öffnung des Lastschalters bewirkt. Dieser Auslösefall ist getrennt von der bekannten externen Meßschaltung zu sehen, welche dem jeweiligen Koppelkondensator im Abstand von der Sicherung nachgeschaltet ist.
  • Eine kompakte Bauweise einer Schutzeinrichtung kann aber mit einer externen Meßschaltung nicht erreicht werden.
  • Die DE 19 20 825 beschreibt eine Hochspannungs-Hochleistungssicherung, deren Zweck es ist, die besagte Vorrichtung zum Betätigen eines Lastschalters zum Ansprechen zu bringen, der sich außerhalb der Sicherung befindet. Dies soll geschehen, bevor die Erwärmung des Sicherungsgehäuses einen Grad erreicht, der seinen unversehrten Bestand gefährdet. Der Last- oder Leistungsschalter liegt dabei im Stromkreis der Sicherung. Über eine Sicherungskammer und deren thermische Überlastung finden sich keine Aussagen, sondern nur über die Sicherung selbst. Auch über eine Parallelschaltung von Haupt- und Hilfsschmelzleiter finden sich keine Angaben.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Schutzeinrichtung der eingangs genannten Art mit kompaktem Aufbau zu schaffen, mit deren Hilfe eine Abschaltung des Transformators auch bei erheblich kleineren Strömen erfolgt, als bisher möglich, vorzugsweise unterhalb des Nennstromes der HH-Sicherung, insbesondere wenn letztere defekt ist.
  • Diese Aufgabe läßt sich erfindungsgemäß dadurch lösen, daß die HH-Sicherung wenigstens einen Hauptschmelzleiter und wenigstens einen parallel dazu geschalteten Hilfsschmelzleiter aufweist und mit der Auslöseeinrichtung so gestaltet ist, daß letztere spätestens bei Überschreiten eines zulässigen Leistungsaufnahmewertes der Sicherungskammer über ihre Auslösespannung den eine Freiauslösung aufweisenden Transformatorschalter öffnet. Durch diese Maßnahmen kann die Öffnung des Transformatorschalters unabhängig vom Betriebsstrom erfolgen, auch bei kleinem Betriebsstrom, d.h. im Extremfall sogar unterhalb des Transformatornennstromwertes. Die Auslösung erfolgt nämlich immer vor und spätestens bei Überschreiten des vorbestimmten zulässigen Leistungsaufnahmewertes der Sicherungskammer. Im Gegensatz zu bekannten Lösungen, bei denen von einer Überhitzung durch Überlastströme des Transformators ausgegangen wird, erfolgt die Auslösung erfindungsgemäß zum Beispiel auch bei Werten weit unterhalb des Sicherungsnennstromes INenn. Bei den erheblichen Wärmeleistungen durch sehr kleine Ströme unter dem Sicherungsnennstromwert, die entstehen können, wenn einzelne Schmelzleiter der Sicherung defekt sind, muß mit einer Zerstörung der Sicherungskammer gerechnet werden, und die neue Schutzeinrichtung gemäß der Erfindung verhindert gerade die thermische Überlastung der Sicherungskammer.
  • Der Leistungsabgabewert des Sicherungseinsatzes wird auf einen zulässigen, maximalen Wert unter dem Leistungsaufnahmewert der Sicherungskammer voreingestellt und darf nicht überschritten werden. Wenn zum Beispiel innen von einem stromdurchflossenen Schmelzleiter eine zu große Leistungsabgabe erfolgt, dann heizt sich die Sicherungskammer auf und kann bei Überschreiten des zulässigen Leistungsaufnahmewertes thermisch überlastet werden.
  • Durch die Parallelschaltung von Haupt- und Hilfsschmelzleitern kann man auf in der Literatur teilweise schon angegebene Vorschläge für Schlagstiftvorrichtungen zurückgreifen, die auf das Durchschmelzen z.B. eines Hilfsschmelzleiters ansprechen.
  • Diese vorteilhaften Wirkungen können auch von einer kompakt aufgebauten Schutzeinrichtung erreicht werden, weil die Auslöseeinrichtung Teil der HH-Sicherung ist und nicht außerhalb der Einrichtung eine besondere Verarbeitungsschaltung benötigt.
  • Vorteilhaft ist es deshalb, wenn die Auslösespannung spätestens bei Überschreiten eines zulässigen Leistungsabgabewertes der Sicherung erreicht wird. Der maximale Leisungsabgabewert ist dann erreicht, wenn das Leistungsaufnahmevermögen der Sicherungskammer überschritten wird. Solange die Leistungsabgabe der Sicherung das maximale Leistungsaufnahmevermögen der Sicherungskammer nicht überschreitet, besteht für die Schaltanlage keine Gefahr. Das maximale Leistungsaufnahmevermögen wird von dem jeweiligen Hersteller der Schaltanlage angegeben.
  • Es können infolge impulsförmiger Strombelastungen durch Inrush- oder Blitzströme einzelne oder mehrere der vorstehend schon erwähnten, parallel geschalteten Teilschmelzleiter unterbrochen werden. Hierdurch steigt die Wärmeleistungsabgabe der Sicherung und kann sogar bei Transformatomennstrom den zulässigen Leistungsaufnahmewert der Sicherungskammer überschreiten. In Verbindung mit einem Transformatorschalter mit Freiauslösung verhindert die Schutzeinrichtung gemäß der Erfindung in überraschender Weise eine mögliche thermische Überlastung der Sicherungskammer.
  • Die erfindungsgemäße Maßnahme, den Leistungsabgabewert als Auslösekriterium zu verwenden, erlaubt ein leichteres Messen. Die Leistungs- bzw. Wärmeleistungsabgabe Pa der Sicherung darf nämlich den zulässigen Leistungsaufnahmewert der Sicherungskammer nicht überschreiten.
  • Es ist vorteilhaft, wenn erfindungsgemäß der Leistungsabgabewert im Bereich zwischen 60 W und 90 W liegt; wobei es besonders bevorzugt ist, wenn der Leistungsabgabewert etwa = 75 W beträgt. Es sollte also gelten P a 75 W .
    Figure imgb0001
  • Durch die Schutzeinrichtung gemäß der Erfindung wird die Leistungsabgabe der Sicherung überwacht. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Schutzeinrichtung spannungs- und somit leistungsbezogen auslöst: U a = R × I b
    Figure imgb0002
    U a × I b = P a 75 W .
    Figure imgb0003
  • Die Auslösespannung Ua des Systems mit der erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung ist so bemessen, daß das Produkt aus der Auslösespannung Ua und dem Betriebsstrom Ib bei steigendem Schmelzwiderstand R den Wert von zum Beispiel 75 W nicht überschreitet. Durch die Schutzeinrichtung gemäß der Erfindung wird die Leistungsabgabe der Sicherung nicht nur überwacht, sondern auch der Transformatorschalter ausgelöst, bevor der zulässige Leistungsabgabewert bzw. spätestens wenn dieser Wert oder der Leistungsaufnahmewert der Sicherungskammer überschritten wird. Im Gegensatz zu einer bekannten Lösung wirkt der Schutz unabhängig vom Sicherungsnennstrom und nur abhängig von der Leistungsabgabe der Sicherung. Die Schutzeinrichtung kann somit auf die üblichen zulässigen Leistungsaufnahmewerte von Sicherungskammem in SF6-isolierten Schaltanlagen ausgelegt werden.
  • Zweckmäßig ist die Erfindung ferner dadurch ausgestaltet, daß die HH-Sicherung mit ihrer Auslöseeinrichtung in einem Gießharzgehäuse innerhalb einer SF6-Kammer als Sicherungskammer angeordnet ist. Durch das isolierende Schwefelhexafluoridgas hat man hervorragende Isoliereigenschaften, kann die Abstände der Bauteile verkleinern und damit auch eine gekapselte Schaltanlage sehr kompakt aufbauen. Bei solchen Anlagen werden die Sicherungen in engen Kammern eingesetzt, die einerseits die Wärmeableitung von der Sicherung stark einschränken und andererseits selbst nur ein begrenztes Wärmeaufnahmevermögen haben. Bei richtiger Zuordnung der erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung zu den Transformatoren besteht keine thermische Überlastungsgefahr für die Sicherungskammern, solange die Sicherungen in Ordnung sind. Im Falle deren Beschädigung oder teilweisen Zerstörung wird unter besonderen Umständen der Leistungsabgabewert der Sicherung erreicht oder überschritten, und dann öffnet die Auslöseeinrichtung den Transformatorschalter.
  • Vorteilhaft ist es dabei, wenn erfindungsgemäß die Auslöseeinrichtung als Schlagstiftvorrichtung ausgebildet ist. Die vorstehende Formel des Produktes von Austösespannung Ua und Betriebsstrom Ib gilt in gleicher Weise.
  • Weitere Vorteile der Schmelzeinrichtung gemäß der Erfindung sind außer der Überwachungsmöglichkeit der Wärmeleistungsabgabe der Sicherung zum Beispiel die Alterungsfreiheit und die Funktionsfähigkeit unabhängig von der Einbaulage der Sicherung. In sehr einfacher Weise basiert die neue Schutzeinrichtung auch auf dem ohm'schen Gesetz.
  • Setzt man die neue Einrichtung gemäß der Erfindung in einer Schaltanlage mit gekapselten Abteilen ein, zum Beispiel in einem Transformatorhäuschen mit einer Mittelspannungsschaltanlage, dann kann man die gefürchteten Schäden bei der Zerstörung von SF6-Schaltanlagen mit Vorteil verhindern. Es können auf diese Weise Schaltanlagen auch in besiedelte Gebiete gesetzt und dort gefahrlos betrieben werden. Weil die Schutzeinrichtung gemäß der Erfindung auch bei niedrigen Auslösespannungen für das Schlagstiftsystem einwandfrei arbeitet, kann man bis zu großen Betriebsströmen noch einen guten und sicheren Schutz vorsehen.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen. Es zeigen:
  • Figur 1
    schematisch die Sicherungskammer einer SF6-Schaltanlage mit einer Ringkabelleitung,
    Figur 2
    einen Ausschnitt der Schutzreinrichtung im Transformatorabgangsfeld der Sicherungskammer mit nachgeschaltetem Transformator und
    Figur 3
    die schematische Darstellung einer Sicherung mit einem Hauptschmelzleiter und einem parallel dazu geschalteten Hilfsschmelzleiter mit Haltedraht und Schlagstift.
  • In einer Mittelspannungsschaltanlage 23 zeigt Figur 1 die Sicherungskammer 1 schematisch durch eine strichpunktierte Linie. Es handelt sich hier speziell um eine SF6-isolierte Schaltanlage. Die gesamte Schaltanlage 23 ist aufgeteilt in ein unteres Kabelfeld 2, ein oberes Kabelfeld 3 und das in der Mitte befindliche Transformatorfeld 4. Von einer Sammelschiene 5, welche durch alle drei Felder 2, 3, 4 hindurchgeht, führt der obere Kabelschalter 6 des Kabelfeldes 3 zu einem Ringkabelabgang 7, während der Kabelschalter 8 im unteren Kabelfeld 2 zu dem Ringkabelabgang 9 führt. Auch der in dem in der Mitte angeordneten Transformatorfeld 4 angeordnete Kabel- oder Transformatorschalter 10 schafft einen Abgang von der Sammelschiene 5, wenn er geschlossen ist, allerdings über die mit 11 bezeichnete Hochspannungs-Hochleistungs-Sicherung. Diese ist mit dem Transformatorabgang 14 zu dem Transformator 15 hin verbunden.
  • Der Transformator 15 ist samt Transformatorabgang 14 und HH-Sicherung 11 in Figur 2 vergrößert und deutlich herausgezeichnet. Die an der HH-Sicherung 11 anschließende gestrichelte Linie 16 veranschaulicht die Schlagstifteinrichtung an der HH-Sicherung.Der Transformatorschalter 10 ist mit Freiauslösung gezeigt.
  • In Figur 3 ist die Hochspannungs-Hochleistungs-Sicherung 11 vergrößert herausgezeichnet. Man erkennt den Schlagstift 16, der von einem Haltedraht 17 gegen die Kraft einer Druckfeder 18 gehalten wird. Zu dem schlagstiftseitigen Sicherungskontakt 19 fließt der Strom aus dem gegenüberliegenden Sicherungskontakt 20 einmal über den Hauptschmelzleiter 21 und zum anderen über den parallel dazu geschalteten Hilfsschmelzleiter 22. In an sich bekannter Weise fließt der durch den Hilfsschmelzleiter 22 fließende Strom auch durch den Haltedraht 17, der nach dem Schmelzen reißt und den Schlagstift 16 zum Öffnen des Transformatorschalters 10 auslöst.
  • Die in den Zeichnungen dargestellte Schutzeinrichtung sorgt für einen Schutz der Sicherungskammer 1 auch gegen thermische Überlastung, wenn der eine oder andere (oder mehrere) der Teilschmelzleiter des Hauptschmelzleiters 21 geschmolzen sind und sich dadurch der Widerstand der HH-Sicherung 11 ungewünscht erhöht. Hat eine 20 kV-40A-Sicherung zum Beispiel drei Teitschmelzleiter, von denen zwei defekt sind, dann überschreitet die Leistungsabgabe der Sicherung Pa den vorgegebenen Schwellwert von 75 W mit der Folge, daß der Schlagstift 16 auslöst und den Transformatorschalter mit Freiauslösung 10 öffnet. Auch bei einem Strom, der unter dem Nennstrom der Sicherung liegt, kann damit eine Auslösung erfolgen und auf diese Weise die thermische Überlastung der Sicherungskammer 1 vermieden werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Sicherungskammer
    2
    unteres Kabelfeld
    3
    oberes Kabelfeld
    4
    Tansformatorfeld
    5
    Sammelschiene
    6
    Kabelschalter des Kabelfeldes 3
    7
    Ringkabelabgang
    8
    Kabelschalter 8
    9
    Ringkabelabgang 9
    10
    Transformatorschalter
    11
    HH-Sicherung
    12
    13
    14
    Transformatorabgang
    15
    Transformator
    16
    Schlagstift
    17
    Haltedraht
    18
    Druckfeder
    19
    Sicherungskontakt
    20
    Sicherungskontakt
    21
    Hauptschmelzleiter
    22
    Hilfsschmelzleiter
    23
    Mittelspannungsschaltanlage

Claims (6)

  1. Schutzeinrichtung gegen die thermische Überlastung der Sicherungskammer (1) einer Schaltanlage mit nachgeschaltetem Transformator (15), beispielsweise zur Versorgung eines Niederspannungsfeldes, wobei in der Sicherungskammer (1) eine Hochspannungs-Hochleistungs-Sicherung (11) und eine Auslöseeinrichtung (16-18) zum Schalten eines Transformatorschalters (10) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die HH-Sicherung (11) wenigstens einen Hauptschmelzleiter (21) und wenigstens einen parallel dazu geschalteten Hilfsschmelzleiter (22) aufweist und mit der Auslöseeinrichtung (16-18) so gestaltet ist, daß letztere spätestenes bei Überschreiten eines zulässigen Leistungsaufnahmewertes der Sicherungskammer (1) über ihre Auslösespannung (Ua) den eine Freiauslösung aufweisenden Transformatorschalter (10) öffnet.
  2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösespannung (Ua) spätestens bei Überschreiten eines zulässigen Leistungsabgabewertes (Pa) der Sicherung (11) erreicht wird.
  3. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsabgabewert (Pa) im Bereich zwischen 60 W und 90 W liegt.
  4. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsabgabewert (Pa) etwa gleich 75 W ist.
  5. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die HH-Sicherung (11) mit ihrer Auslöseeinrichtung (16-18) in einem Gießharzgehäuse innerhalb einer SF6-Kammer als Sicherungskammer (1) angeordnet ist.
  6. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslöseeinrichtung (16-18) als Schlagstiftvorrichtung ausgebildet ist.
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