EP1164617B1

EP1164617B1 - System zur Strombegrenzung

Info

Publication number: EP1164617B1
Application number: EP01113783A
Authority: EP
Inventors: Oliver Borchmann; Frank Dr. Berger; Andreas Krätzschmar; Peter Dr.-Ing. Terhoeven; Thomas Dr. Daube
Original assignee: Moeller GmbH; Kloeckner Moeller GmbH
Current assignee: Eaton Industries GmbH
Priority date: 2000-06-15
Filing date: 2001-06-06
Publication date: 2007-02-28
Anticipated expiration: 2021-06-06
Also published as: DE50112100D1; ATE355605T1; EP1164617A1

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Strombegrenzung mit mindestens einer selbsterholenden Strombegrenzungseinrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Aus der Druckschrift SU922911A ist eine selbsterholende Strombegrenzungseinrichtung bekannt, die zwei zum Inneren der Strombegrenzungseinrichtung eben ausgebildete Elektroden aus Festmetall enthält, die durch als zylindrisches, druckfestes Isoliergehäuse ausgebildete erste Isolierkörper getrennt sind. Innerhalb des Isoliergehäuses sind durch isolierende Zwischenwände und dazwischen angeordnete zweite Isolierkörper, die als ringförmige Dichtscheiben ausgebildet sind, mit Flüssigmetall teilweise aufgefüllte, hintereinander liegende Verdichterräume ausgebildet, die untereinander über mit Flüssigmetall ausgefüllte, außermittig angeordnete Verbindungskanäle der Zwischenwände verbunden sind. Damit besteht im Normalbetrieb über das Flüssigmetall eine durchgehende innere leitende Verbindung zwischen den Elektroden. Im Strombegrenzungsfall wird infolge der hohen Stromdichte schlagartig das Flüssigmetall aus den Verbindungskanälen verdrängt. Damit ist die elektrische Verbindung der Elektroden über das Flüssigmetall unterbrochen, was zur selbsttätigen Begrenzung des Kurzschlussstromes führt. Nach Abschaltung oder Beseitigung des Kurzschlusses füllen sich die Verbindungskanäle wieder mit Flüssigmetall, worauf die Strombegrenzungseinrichtung erneut betriebsbereit ist. In der Druckschrift DE4012385A1 wird als Medium über dem Flüssigkeitsspiegel Vakuum, Schutzgas oder eine isolierende Flüssigkeit erwähnt. Zur Verbesserung der Begrenzungseigenschaften sind nach Druckschrift SU1076981A die Verbindungskanäle benachbarter Zwischenwände gegeneinander versetzt angeordnet. Es ist nach Druckschrift DE2652506A1 bekannt, bei Kontakteinrichtungen Gallium-Legierungen, insbesondere Gallium-Indium-Zinn-Legierungen (GalnSn-Legierungen) zu verwenden.
Eine gattungsbildende Strombegrenzungseinrichtung nach DE19853580C1 enthält Elektroden aus Festmetall zum Anschließen an einen zu schützenden Stromkreis und mit Flüssigmetall teilweise aufgefüllte, zwischen den Elektroden hintereinander liegende Verdichterräume, die durch druckfeste Isolierkörper und mindestens einer von dieser gehaltenen isolierenden Zwischenwand mit wenigstens einem Verbindungskanal gebildet werden.
Derartige Strombegrenzungseinrichtungen sind dazu vorgesehen, eine elektrische Last oder Anlage wirkungsvoll vor den nachteiligen Folgen unzulässig hoher Ströme, insbesondere von Kurzschlussströmen, zu schützen, indem die fehlerhaften Ströme nach Auftreten schnell auf ein unschädliches Maß begrenzt werden. Diese Strombegrenzungseinrichtungen sind dazu geeignet, in Reihe mit einem konventionellen Schutzschalter, insbesondere Leistungsschalter, verwendet zu werden, indem vorzugsweise pro Stromphase eine Strombegrenzungseinrichtung verwendet wird. Dabei wäre es wünschenswert, wenn in einer komplexen elektrischen Anlage die Strombegrenzungseinrichtungen je nach Ort und Situation unterschiedlich auf fehlerhaft hohe Ströme reagieren könnten, beispielsweise um in einer verzweigten Anlage ein nach der zugehörigen Versorgungsebene selektives Einsetzen der Strombegrenzung zu ermöglichen.
Es sind seit langem Schutzschalter mit Mitteln zur Erfassung und elektronischen Auswertung, auch als elektronische Auslöser bezeichnet, bekannt, beispielsweise nach Druckschrift EP0989653A2. Weiterhin ist nach Druckschrift EP0548390B1 ein durch eine Einrichtung zur Erfassung und Auswertung eines Laststromes ansteuerbarer Betätiger mit einem pyrotechnischen Gasgenerator bekannt. Des weiteren sind nach EP0450104B1 bzw. DE19740490C1 elektrische Schalteinrichtungen bekannt, die zur Unterbrechung des Stromflusses eine Antriebseinrichtung nach dem Wirbelstromprinzip, auch als Thomson-Antrieb bezeichnet, unter Verwendung eines Kurzschlussringes und eines elektrischen Energiespeichers aufweisen
DE904067C zeigt einen Überstromselbstschalter, bei dem ein flüssiger Quecksilberleiter als innerer Kontaktgeber verwendet und die Stromunterbrechung durch Einströmen eines Löschgases in den Quecksilberleiter eingeleitet wird. Dieser Überstromselbstschalter ist nicht selbsterholend, sondern muss durch eine geeignete Bewegung in den Einschaltzustand zurückgebracht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein selbsterholendes System zur Strombegrenzung anzugeben, dessen Strombegrenzungseigenschaft unter bestimmten Bedingungen veränderbar ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst, während den abhängigen Ansprüchen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind.
Durch das wenigstens eine ansteuerbare Mittel zum stoßartigen Auftreten von Gas in dem durch das Flüssigmetall gebildeten Strompfad wird in Verbindung mit einer geeigneten Steuereinrichtung ein zum steuerbaren Auslösen der Strombegrenzungseigenschaft befähigtes System gebildet. Dabei ist pro Auslösevorgang nur eine geringe Gasmenge erforderlich. Das ansteuerbare Mittel ist eingangsseitig mit einer Steuereinrichtung wirkverbunden, die zum Teil oder vollständig getrennt von der Strombegrenzungseinrichtung angeordnet sein kann. Das Flüssigmetall wird durch das auftretende Gas bereichsweise verdrängt, wodurch schlagartig die Stromtragfähigkeit des verbleibenden Strompfades und damit der Grenzwert für das Einsetzen der Strombegrenzung um ein wesentlichen Maße herabgesetzt wird, wogegen ohne Ansteuerung erst bei wesentlich höheren Strömen eine Strombegrenzung eintreten würde. Mit der Erfindung wird eine steuerbare System geschaffen, dessen Strombegrenzung beim Eintreten bestimmter nutzbarer Bedingungen triggerbar ist. Das gesteuerte Auftreten des Gases erfolgt mit Vorteil an einer Stelle oder an Stellen, wo der Stromkanal durch das Flüssigmetall enger gegenüber den benachbarten Stellen ist. Das erfolgt vorteilhaft in unmittelbarer Nähe oder im Inneren wenigstens eines der Verbindungskanäle. Die Anzahl der Zwischenwände, die Anzahl der Verbindungskanäle und die Anzahl der ansteuerbaren Mittel kann je nach Erfordernis in einem vernünftigen Verhältnis frei gewählt werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung bestehen darin, dass das mindestens eine ansteuerbare Mittel entweder als Gasleitung bzw. Gaskanal oder als Ultraschallsonde ausgebildet ist. Das triggernde Gas wird im ersten Fall direkt in den Strompfad eingestoßen. Im zweiten Fall wird am aktiven Ende der angesteuerten Ultraschallsonde eine ausreichend hohe Energie freigesetzt, welche zu Kavitationserscheinungen, d.h. zu plötzlicher Gasbildung durch Unterdruck, und/oder zu lokalen thermischen Verdampfungen des Flüssigmetalls führt. Vorzugsweise verlaufen die genannten ansteuerbaren Mittel innerhalb einer Zwischenwand bzw. mehrerer Zwischenwände.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Ansteuerung des mindestens einen Mittels zum stoßartigen Auftreten von Gas mittelbar oder unmittelbar durch eine stromauswertende Steuereinrichtung angesteuert wird.
Die stromauswertende Steuereinrichtung kann einerseits über einen einen Gasstoß erzeugenden Generator mit dem genannten Mittel in Form einer Gasleitung oder eines Gaskanals verbunden sein. Der Gasstoßgenerator kann vorteilhaft als ein an sich bekannter pyrotechnischer Generator oder als eine Zylinder-Kolben-Einrichtung, beispielsweise als eine an sich bekannte nach dem Wirbelstrom-Prinzip arbeitende Antriebseinrichtung, ausgebildet sein. Die stromauswertende Steuereinrichtung kann anderseits über eine Ventileinrichtung, mit dem genannten Mittel in Form einer Gasleitung oder eines Gaskanals verbunden sein, wobei über die Ventileinrichtung die stoßartige Abgabe von Druckgas aus einer Speicher- oder Versorgungseinrichtung steuerbar ist. Als Gas ist zweckmäßigerweise Schutzgas, beispielsweise Argon, Stickstoff oder Schwefelhexafluorid, zu verwenden. Die Verwendung von Luft oder anderen Gasen bzw. Gasgemischen soll damit jedoch nicht ausgeschlossen werden.
Der Gasstromgenerator oder die Speichereinrichtung bildet entweder mit der Strombegrenzungseinrichtung oder mit mehreren parallel angeordneten Strombegrenzungseinrichtungen eine Einheit oder ist als separate Einrichtung über Zuleitungen mit der Strombegrenzungseinrichtung bzw. den Strombegrenzungseinrichtungen verbunden.
Die stromauswertende Steuereinrichtung kann in einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung mit dem genannten Mittel in Form einer Ultraschallsonde wirkverbunden sein, wobei zweckmäßigerweise an sich bekannte elektrische Mittel zur gesteuerten Abgabe elektrischer Energie geeigneter Frequenz zwischengeschaltet sind.
In vorteilhafter Weise ist die stromauswertende Steuereinrichtung Bestandteil des elektronischen Auslösers eines Schutzschalters, insbesondere eines Leistungsschalters, wobei der elektronische Auslöser mit Stromerfassungseinrichtungen, welche die Phasenströme des Schutzschalters erfassen, verbunden oder ausgestattet ist. In zweckmäßiger Weise ist mindestens eine erfindungsgemäße Strombegrenzungseinrichtung seriell mit dem Schutzschalter verbunden. Die Anzahl der in Reihe mit dem Schutzschalter anzuordnenden erfindungsgemäßen Strombegrenzungseinrichtungen kann kleiner als die Anzahl der zu schützenden Phasenströme sein, die übrigen Phasen können ohne Strombegrenzungseinrichtung oder mit konventionellen, nicht triggerbaren Strombegrenzungseinrichtungen, beispielsweise nach der eingangs erwähnten SU922911A, beschaltet sein.
Mit den triggerbaren Strombegrenzungseinrichtungen kann ein Einspeise- bzw. Abgangsschutzschalter innerhalb einer verzweigten Anlage ausgestattet, verbunden oder nachgerüstet werden. Damit wird ein System zur gezielten Strombegrenzung geschaffen, bei dem das Kurzschlussniveau hinter jeder dieser Strombegrenzungseinrichtungen beispielsweise halbiert wird. Die Strombegrenzungseinrichtung ist von der Auslöseeinheit des zugeordneten Schutzschalters zu triggern, d.h. die Funktion Strombegrenzung bzw. das Auftreten des Gases wird entsprechend Bedarf, z.B. Überschreitung eines von der Auslöseeinrichtung erkannten Grenzwertes, zugeschaltet. Die Vorteile sind u.a. ein herabgesetztes nennstrombezoges Kurzschlussniveau in nachgeordneten Stromzweigen trotz voller Einspeiseleistung, die kostengünstige Verwendungsmöglichkeit von Schutzschaltern niedrigeren Schaltvermögens für nachgeordnete Versorgungsebenen, eine geringere thermische und magnetische Belastung der Schaltanlage im Kurzschlussfall, eine innerhalb bestimmter Stromgrenzen im vollen Umfang mögliche Zeitselektivität sowie die sinnvolle Verbindung der Funktionen Trennen und Strombegrenzen.
Die von der stromauswertenden Steuereinrichtung, insbesondere der Auslöseeinrichtung eines verbundenen Schutzschalters, triggerbare Strombegrenzungseinrichtung hat einen von der stromauswertenden Steuereinrichtung quasi eingestellten Begrenzungswert. Die dermaßen vorgenommene Einstellung des Begrenzungswertes des strombegrenzenden Systems kann nennstromunabhängig durch den Kunden bzw. Anlagenbetreiber vorgenommen werden. Das erfindungsgemäße System begrenzt innerhalb weiter Grenzen das Kurzschlussniveau der Energieverteilung auf ein beliebiges, von der stromauswertenden Steuereinrichtung festgelegtes Niveau, wobei die Möglichkeit der totalen Selektivität der Schaltanlage gegeben ist. Mit einem derartigen System bzw. mit derartigen Systemen wird nicht nur die Anlage viel günstiger auszulegen sein, Erweiterungen sind auch ohne Umprojektierung und Umbau möglich.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen

Figur 1:: ein erste Ausführung der systemgemäßen Strombegrenzungseinrichtung im Längsschnitt;
Figur 2:: ein zweite Ausführung der systemgemäßen Strombegrenzungseinrichtung im Längsschnitt;
Figur 3:: ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßes System mit Strombegrenzungseinrichtungen gemäß Fig. 1;
Figur 4:: ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßes System mit Strombegrenzungseinrichtungen gemäß Fig. 1;
Figur 5:: ein Beispiel für einen Gasstoßgenerator im Längsschnitt als Einzelheit aus Fig. 4;
Figur 6:: ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßes System mit Strombegrenzungseinrichtungen gemäß Fig. 2.

Die Strombegrenzungseinrichtung 10 nach Fig. 1 bzw. die Strombegrenzungseinrichtung 20 nach Fig. 2 enthält zu beiden Seiten je eine Elektrode 1 aus Festmetall, vorzugsweise Kupfer, die rotationssymmetrisch ausgebildet ist und in einen äußeren Anschlussleiter 2 übergeht. Zwischen den Elektroden 1 befinden sich mehrere Verdichterräume 4, die durch eine entsprechende Anzahl von ringförmigen Dichtscheiben 11 sowie von isolierenden Zwischenwänden 12 gebildet werden. Durch ein Formgehäuse 5 werden die Elektroden 1, die Dichtscheiben 11 und die Zwischenwände 12 gehalten, wobei bekannte Mittel zum Abdichten der Verdichterräume 4 und zum kraftschlüssigen Verbinden der im Formgehäuse 5 gelagerten Elemente 1, 11 und 12 vorgesehen, jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind. Die Mittel zum Abdichten können beispielsweise Dichtringe zwischen den Dichtscheiben 11 und den Zwischenwänden 12 bzw. Elektroden 1 sein. Die Mittel zum kraftschlüssigen Verbinden sind beispielsweise durchgehende Spannschrauben parallel zur Längsachse 3 der Strombegrenzungseinrichtung 10 bzw. 20. Die beiden äußeren Verdichterräume 4 werden seitlich jeweils durch eine der Elektroden 1 sowie durch eine Zwischenwand 12 begrenzt. Die inneren Verdichterräume 4 werden seitlich jeweils durch zwei Zwischenwände 12 begrenzt. Das im allgemeinen mehrteilige Formgehäuse 5 und die Dichtscheiben 11 sind druckfeste erste bzw. zweite Isolierkörper. Alle Verdichterräume 4 sind teilweise mit einem Flüssigmetall 7 ausgefüllt, beispielsweise einer GalnSn-Legierung. Über dem Flüssigmetall 7 befindet sich Vakuum oder Schutzgas, beispielsweise Stickstoff oder Argon. Die Zwischenwände 12 sind unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 9 mit Verbindungskanälen 8 versehen. Die Verbindungskanäle 8 sind ebenfalls mit Flüssigmetall 7 gefüllt, so dass zwischen den Elektroden 1 eine durchgehende elektrisch leitende Verbindung besteht. Die Zwischenwände 12 bestehen aus einem formbeständigen Material, beispielsweise Keramik.
Gemäß Fig. 1 sind die Zwischenwände 12 der Strombegrenzungseinrichtung 10 mit vom Randbereich bis zu den Verbindungskanälen 12 reichenden ansteuerbaren Mitteln in Form von Gaskanälen 13 versehen. Zwei von den vier Gaskanälen 13 reichen mit pneumatischen Steueranschlüssen 14 durch das Formgehäuse 5 nach außen, die beiden anderen Kanäle 13 enden blind am Formgehäuse 5. Über die Steueranschlüsse 14 werden gesteuert kleine Gasstöße in die entsprechenden Verbindungskanäle 8 eingeleitet, so dass durch die Verengung des Strompfades in diesen Verbindungskanälen gezielt ein Strombegrenzungsvorgang ausgelöst wird. Je nach Bedarf können mehr oder weniger Gaskanäle 13 mit nach außen führenden Steueranschlüssen 14 oder weniger Zwischenwände 12 mit Gaskanälen 13 versehen sein.
Gemäß Fig. 2 sind in den Zwischenwänden 12 der Strombegrenzungseinrichtung 20 ansteuerbare Mittel in Form von Ultraschallsonden 23 eingelassen, die mit ihrem Schallenergie abstrahlenden Ende 25 bis zu den Verbindungskanälen 8 reichen. Die Ultraschallsonden 23 reichen mit ihren anderen Enden durch das Formgehäuse 5 und sind dort mit elektrischen Steueranschlüssen 24 versehen. Über die Steueranschlüsse 24 können gesteuert elektrische Energiestöße entsprechender Frequenz zugeführt werden, die an den Enden 25 zur Ausbildung von Gasblasen in den Verbindungskanälen 8 führen, so dass durch die Verengung des Strompfades in den Verbindungskanälen 8 gezielt ein Strombegrenzungsvorgang ausgelöst wird. Je nach Bedarf können weniger Ultraschallsonden 23 im auszulösenden Strombegrenzungsfall mit elektrischen Energiestößen versorgt oder weniger Zwischenwände 12 mit UItraschallsonden 23 ausgestattet sein.
Die Steueranschlüsse 14 bzw. 24 der Strombegrenzungseinrichtung 10 bzw. 20 gemäß Fig. 1 bzw. 2 sind mit Steuereinrichtungen zu verbinden, die vorzugsweise den Strom durch die Strombegrenzungseinrichtung 10 bzw. 20 auswerten. Das kann ein mehrpoliger, mit einem elektronischen Auslöser ausgestatteter Schutzschalter, insbesondere ein Leistungsschalter, sein, der mit wenigstens einem seiner Hauptstrombahnen in Reihe mit einer Strombegrenzungseinrichtung 10 bzw. 20 geschaltet ist. Der Schutzschalter weist neben stromerfassenden Mitteln auch noch auswertende Mittel als Bestandteil des elektronischen Auslösers auf. Bei Verwendung der Strombegrenzungseinrichtung 10 gemäß Fig. 1 sind die stromerfassenden Mittel über eine pneumatische Einrichtung zur Bereitstellung von Gasstößen mit den Steueranschlüssen 14 der Gaskanäle 13 zu verbinden (z.B. nach Fig. 3 oder 4). Als Gas ist vorzugsweise Schutzgas, beispielsweise Stickstoff, Argon oder Schwefelhexafluorid zu verwenden. Bei Verwendung der Strombegrenzungseinrichtung 20 gemäß Fig. 2 sind die stromerfassenden Mittel über eine an sich bekannte elektrische Einrichtung zur Bereitstellung der Energie für die Ultraschallsonden 23 mit denen Steueranschlüssen 24 zu verbinden (z.B. nach Fig. 6).
In Fig. 3 und 4 sind beispielhaft zwei Systeme zur Strombegrenzung mit Strombegrenzungseinrichtungen 10 gemäß Fig. 1 dargestellt. Jede Stromphase eines dreipoligen Anlagenteils ist mit einer Strombegrenzungseinrichtung 10 ausgestattet. Die Strombegrenzungseinrichtungen 10 sind gegenüber Fig. 1 vereinfachend nur mit jeweils einer Zwischenwand 12 und zwei Verdichterräumen 4 dargestellt.
Gemäß Fig. 3 ist eine stromauswertende Steuereinrichtung 31 mit einem Gasstoßgenerator 32 verbunden. Die Steuereinrichtung 31 gibt beim Überschreiten eines voreingestellten Grenzwertes für den zu überwachenden Strom ein elektrisches Steuersignal an den Gasstoßgenerator 32 ab, der daraufhin einen Gasstoß geringen Volumens über die pneumatischen Leitungen 33 an die Steueranschlüsse 14 der Gaskanäle 13 der Strombegrenzungseinrichtungen 10 abgibt. Die dadurch in den Verbindungskanälen 8 eingestoßenen Gasblasen lösen daraufhin den Strombegrenzungsvorgang in den Strombegrenzungseinrichtungen 10 aus. Die stromerfassende Steuereinrichtung 31 ist vorzugsweise - aber nicht notwendigerweise - Bestandteil des elektronischen Auslösers eines mit den Strombegrenzungseinrichtungen 10 in Reihe geschalteten Schutzschalters. Der Gasstoßgenerator 31 kann beispielsweise als pyrotechnischer Gasgenerator oder als eine schnell reagierende Zylinder-Kolben-Einrichtung ausgebildet sein. Der Gasstoßgenerator 31 kann direkt mit den Strombegrenzungseinrichtungen 10 verbunden oder von diesen getrennt sein.
Gemäß Fig. 4 ist eine stromauswertende Steuereinrichtung 31 mit dem Steuereingang einer elektrisch steuerbaren Ventileinrichtung 34 verbunden. Die Ventileinrichtung 34 ist auf der einen Seite mit einer pneumatischen Speicher- oder Versorgungseinrichtung 35 und auf der anderen Seite über die pneumatischen Leitungen 33 mit den Steueranschlüssen 14 der Gaskanäle 13 der Strombegrenzungseinrichtungen 10 verbunden. Die Speicher- oder Versorgungseinrichtung 35 kann beispielsweise ein sogenannter Windkessel oder eine betriebsübliche Versorgungsleitung für Druckgas sein. Die Ventileinrichtung 34 sollte schnell auf von der Steuereinrichtung 31 gelieferte Signale reagieren. Die Steuereinrichtung 31 gibt beim Überschreiten eines voreingestellten Grenzwertes für den zu überwachenden Strom ein elektrisches Steuersignal an die Ventileinrichtung 34 ab, die daraufhin kurzzeitig den Weg für einen Gasstoß aus der Speicher- oder Versorgungseinrichtung 35 über die pneumatischen Leitungen 33 an die Steueranschlüsse 14 der Gaskanäle 13 der Strombegrenzungseinrichtungen 10 freigibt. Die dadurch in den Verbindungskanälen 8 eingestoßenen Gasblasen lösen daraufhin den Strombegrenzungsvorgang in den Strombegrenzungseinrichtungen 10 aus. Die stromerfassende Steuereinrichtung 31 ist vorzugsweise - aber nicht notwendigerweise - Bestandteil des elektronischen Auslösers eines mit den Strombegrenzungseinrichtungen 10 in Reihe geschalteten Schutzschalters. Die Ventileinrichtung 34 und/oder die Speicher- oder Versorgungseinrichtung 35 können direkt mit den Strombegrenzungseinrichtungen 10 verbunden oder von diesen getrennt sein.
In Fig. 5 ist eine mögliche Ausführungsform für einen Gasstoßgenerator 32 zur Verwendung in dem System gemäß Fig. 3 dargestellt. Der Gasstoßgenerator 32 ist als eine nach dem bekannten Wirbelstrom-Prinzip arbeitende Zylinder-Kolben-Einrichtung ausgeführt. In einem als Zylinder wirkenden Gehäuse 41 ist eine als Kolben wirkende Druckplatte 42 leichten Materials geführt. Die Druckplatte 42 ist mit einem Kurzschlussring 43 aus Aluminium versehen, der um einen stationären Ferritkern 44 hohen Permeabilität gleitet. Bei der Abgabe eines Steuersignals von der stromauswertenden Steuereinrichtung 31 wird über einen elektrischen Energiespeicher ein Energiestoß, vorzugsweise hoher Frequenz, über die Spulenanschlüsse 45 einer elektromagnetischen Spule 46 zugeführt, worauf unter der elektrodynamischen Wechselwirkung zwischen Spule 46 und Ferritkern 44 einerseits und Kurzschlussring 42 anderseits der Kurzschlussring 43 mit der Druckplatte 42 schlagartig in die Richtung des Pfeils 47 geschleudert wird, worauf ein Gasstoß in die pneumatische Leitung abgegeben wird.
In Fig. 6 ist beispielhaft ein System zur Strombegrenzung mit Strombegrenzungseinrichtungen 20 gemäß Fig. 2 dargestellt. Jede Stromphase eines dreipoligen Anlagenteils ist mit einer Strombegrenzungseinrichtung 20 ausgestattet. Die Strombegrenzungseinrichtungen 20 sind gegenüber Fig. 2 vereinfachend nur mit jeweils einer Zwischenwand 12 und zwei Verdichterräumen 4 dargestellt. Eine stromauswertende Steuereinrichtung 31 ist mit einem elektrischen Frequenzgeber 36 verbunden. Die Steuereinrichtung 31 gibt beim Überschreiten eines voreingestellten Grenzwertes für den zu überwachenden Strom ein elektrisches Steuersignal an den Frequenzgeber 36 ab, der daraufhin eine Wechselstromenergie geeigneter Frequenz über die elektrischen Leitungen 37 an die Steueranschlüsse 24 der Ultraschallsonden 23 der Strombegrenzungseinrichtungen 20 abgibt. Die dadurch in den Verbindungskanälen 8 erzeugten Gasblasen lösen daraufhin den Strombegrenzungsvorgang in den Strombegrenzungseinrichtungen 20 aus. Die stromerfassende Steuereinrichtung 31 ist vorzugsweise - aber nicht notwendigerweise - Bestandteil des elektronischen Auslösers eines mit den Strombegrenzungseinrichtungen 20 in Reihe geschalteten Schutzschalters. Der Frequenzgeber 36 kann direkt mit den Strombegrenzungseinrichtungen 20 verbunden oder von diesen getrennt sein.

Claims

System zur Strombegrenzung mit mindestens einer selbsterholenden Strombegrenzungseinrichtung (10; 20), die Elektroden (1) aus Festmetall zum Anschlie-ßen an einen zu schützenden Stromkreis und mit Flüssigmetall (7) teilweise aufgefüllte, zwischen den Elektroden (1) hintereinander liegende Verdichterräume (4) enthält, die durch druckfeste Isolierkörper (5, 11) und mindestens einer von dieser gehaltenen isolierenden Zwischenwand (12) mit wenigstens einem Verbindungskanal (8) gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein mit einer Steuereinrichtung (31) in Wirkverbindung stehendes ansteuerbares Mittel (13; 23) zum stoßartigen Auftreten von Gas in den durch das Flüssigmetall (7) gebildeten Strompfad reicht und das genannte Mittel (13; 23) wenigstens in unmittelbarer Nähe eines Verbindungskanals (8) endet.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Mittel als Gaskanal (13) oder Gasleitung ausgebildet ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Mittel als Ultraschallsonde (23) ausgebildet ist.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Mittel (13; 23) innerhalb einer Zwischenwand (12) verläuft.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Mittel (13; 23) mit einer stromauswertenden Steuereinrichtung (31) wenigstens mittelbar verbunden ist.
System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine stromauswertende Steuereinrichtung (31) über einen Gasstoßgenerator (32) mit dem mindestens einen Gaskanal (13) oder der mindestens einen Gasleitung verbunden ist.
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein pyrotechnischer Gasgenerator als Gasstoßgenerator (32) vorgesehen ist.
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zylinder-Kolben-Einrichtung als Gasstoßgenerator (32) vorgesehen ist.
System nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (42) mit dem Kurzschlussring (43) einer nach dem Wirbelstrom-Prinzip arbeitenden Antriebseinrichtung verbunden ist.
System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Speicher- oder Versorgungseinrichtung (35) für Druckgas über eine Ventileinrichtung (34), die von einer stromauswertenden Steuereinrichtung (31) ansteuerbar ist, mit dem mindestens einen Gaskanal (13) oder der mindestens einen Gasleitung verbunden ist.
System nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Schutzgas, wie Argon, Stickstoff oder Schwefelhexafluorid, verwendet wird.
System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine stromauswertende Steuereinrichtung (31) mit der mindestens einen Ultraschallsonde (23) wirkverbunden ist.
System nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die stromauswertende Steuereinrichtung (31) über einen Frequenzgeber (36) mit der Ultraschallsonde (23) verbunden ist.
System nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die stromauswertende Steuereinrichtung (31) Bestandteil des elektronischen Auslösers eines Schutzschalters ist.
System nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens in einer Stromphase eine Strombegrenzungseinrichtung (10; 20) mit dem Schutzschalter in Reihe geschaltet ist.