DE1100780B

DE1100780B - Kurzschliesser zur UEberbrueckung von Stoerlichtboegen in elektrischen Mittel- oder Hochspannungsanlagen

Info

Publication number: DE1100780B
Application number: DES63956A
Authority: DE
Inventors: Erich Reichardt; Otto Krueger
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1959-07-17
Filing date: 1959-07-17
Publication date: 1961-03-02
Also published as: CH385337A; FR1262349A

Description

Kurzschließer zur Überbrückung von Störlichtbögen in elektrischen Mittel-oder Hochspannungsanlagen In elektrischen Mittel- und Hochspannungsanlagen können bei Fehlern Störlichtbögen hoher Energie auftreten, die eine starke Gefährdung des Bedienungspersonals und der Anlage selbst bedeuten. Es ist bereits vorgeschlagen -,vordere, die im Störlichtbogen umgesetzte Energie durch einen Kurzschließer zu vermindern, der den Lichtbogen sofort nach seiner Entstehung, vorzugsweise innerhalb von 15 Millisekunden oder weniger, überbrückt und dadurch zum Erlöschen bringt. Zur Auslösung eines derartigen Kurzschließers kann eine Meßvorrichtung vorgesehen sein, die eine elektrische Größe erfaßt, die das Auftreten eines Fehlerstromes anzeigt, beispielsweise die erste zeitliche Ableitung des in die Anlage eingespeisten Stromes. Der Kurzschließer kann jedoch auch auf die optischen Auswirkungen des Lichtbogens, beispielsweise mit Hilfe von Photozellen oder Photoelementen, ansprechen. Der nach dem Einfallen des Kurzschließers über ihn fließende Fehlerstrom wird durch einen der Anlage vorgeschalteten Haupt-Leistungsschalter unterbrochen.
Es sind Kurzschließer zum Schutz von Kontaktumformern bekannt, die mehrere sternförmig angeordnete feste Kontaktstücke und ein zentrales, bewegliches Kontaktstück besitzen. Bei den hierfür in Frage kommenden Spannungen von weniger als 1000 V kann man die Abstände zwischen den beweglichen und den festen Kontaktstücken so klein wählen, daß die Kurzschließer sehr schnell arbeiten. Wollte man jedoch die bekannten Konstruktionen so ausbilden, daß der Kurzschließer in offenem Zustand Spannungen in der Größenordnung von 10 kV halten kann, so würden sich große Schaltwege und Schaltzeiten ergeben, die die Schutzwirkung des Kurzschließers erheblich vermindern würden.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kurzschließer zur Überbrückung von Störlichtbögen in elektrischen Mittel- oder Hochspannungsanlagen mit mehreren symmetrisch bzw. sternförmig angeordneten festen Kontaktstücken. Sie besteht darin, daß in der Mitte zwischen den festen Kontaktstücken ein weiteres, nicht unter Spannung stehendes festes Kontaktstück angeordnet ist, und daß mehrere bewegliche Kontaktstücke vorgesehen sind, die beim Einfallen des Kurzschließers die Abstände zwischen dem mittleren Kontaktstück und den unter Spannung stehenden Kontaktstücken überbrücken. Durch das gemäß der Erfindung vorgesehene mittlere Kontaktstück wird die zwischen den äußeren Kontaktstücken bei offenem Kurzschließer bestehende Spannung auf jeweils zwei Schaltstrecken -aufgeteilt; verglichen mit einer Anordnung, bei der die festen Kontaktstücke durch ein zentrales, bewegliches Kontaktstück kurzgeschlossen werden, kann infolgedessen der Abstand der beweglichen Kontaktstücke von den festen Kontaktstücken unter sonst gleichen Verhältnissen etwa auf die Hälfte verringert werden. Damit ist bei dem Kurzschließer nach der Erfindung der zurückzulegende Schaltweg ebenfalls auf etwa die Hälfte vermindert und die Schaltzeit entsprechend verkürzt. Die Paare zugeordneter fester und beweglicher Kontaktstücke können außerdem durch isolierende Schotten voneinander getrennt sein; dadurch wird eine Verminderung des Abstandes der unter Spannung stehenden festen Kontaktstücke und damit auch eine Verkleinerung der beweglichen Teile und ihrer Massen möglich.
Eine weitere Verkürzung der Schaltwege kann man ferner dadurch erzielen, daß man sämtliche Kontaktstücke innerhalb eines Behälters in einem Medium anordnet, das eine höhere Durchschlagsfestigkeit besitzt als Luft bei Atmosphärendruck. Hierzu kann man die Kontaktstücke in einer isolierenden Flüssigkeit, beispielsweise Öl oder Clophen, anordnen. Auch geeignete Gase, z. B. Stickstoff oder Schwefelhexafluorid unter Atmosphärendruck oder Überdruck, ferner Luft unter Überdruck, kommen in Frage.
Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 1 zeigt den Kurzschließer in einem axialen Schnitt, während Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1 wiedergibt.
In den Figuren ist mit 21 ein zylindrischer, isolierender Behälter bezeichnet, der beispielsweise aus Hartgewebe bestehen kann. Durch die Wand des Behälters 21 sind drei Zuleitungen 22 geführt, deren innere Enden 22a die festen Kontaktstücke bilden. Die Kontaktstücke 22a sind sternförmig symmetrisch angeordnet. Inmitten. der festen Kontaktstücke 22 a ist ein weiteres, nicht unter Spannung stehendes festes Kontaktstück 23 vorgesehen.
Zur Herstellung der Verbindung zwischen den festen Kontaktstücken 22 a und dem mittleren Kontaktstück 23 sind drei bewegliche Kontaktstücke 24 vorgesehen. Die Kontaktstücke 24 besitzen kegelstumpfförmige Kontaktflächen; die Kontaktstücke 22a und 23 sind ebenfalls mit dazu passenden konischen. Kontaktflächen versehen. Die drei beweglichen Kontaktstücke 24 sind über je ein Verbindungsstück 25 an einer dreiarmigen Traverse 26 aufgehängt,- die ihrerseits an einer aus dem Behälter 21 hinausführenden Stange 27 befestigt ist. Die Stange 27 wird durch eine später zu erläuternde V erklinkung 28 gehalten.
Jedes Kontaktstück 24 steht unter dem Druck einer Feder 30, die sich gegen ein mit dem Behälter 21 ortsfest verbundenes Widerlager 31 abstützt. Die einander zugeordneten Kontaktanordnungen, bestehend aus je einem festen Kontaktstück 22a, einem beweglichen Kontaktstück 24 und ainem Sektor des mittleren Kontaktstückes 23, sind durch drei isolierende Schottenwände 32 voneinander getrennt.
Die bereits erwähnte Verklinkung 28 ist im einzelnen wie folgt aufgebaut: Die Stange 27 ist mit einer schrägen Anlagefläche 33 versehen, die sich gegen eine drehbare Sperrklinke 34 abstützt. Die Klinke 34 wird ihrerseits in ihrer Lage durch vier Wälzkörper 35 fixiert, die, solange der Kurzschließer nicht ausgelöst ist, in einer geraden Linie nebeneinanderliegen. Dabei wird ein Ausweichen der beiden mittleren Walzen 35 durch ein Widerlager 36 verhindert, das unter dem Druck einer Feder 37 steht. Gegenüber dem Widerlager 36 ist ein Schlagstift 38 angeordnet.
Wird auf den Stift 38 ein Schlag in Richtung des Pfeiles 39 ausgeübt, so werden die beiden mittleren Walzen 35 entgegen der Wirkung der Feder 37 aus ihrer Lage gedrückt. Schon bei einer geringen Störung der Stabilität der Walzenreihe 35 bricht die: Abstüzung der Sperrklinke 34 zusammen; dadurch wird die Sperrung der Stange 27 an der Schrägfläche 33 gelöst, so daß das bewegliche System mit den Kontaktstücken 24 unter der Wirkung der Federn 30 mit großer Beschleunigung nach unte=n gerissen wird. Die Kontaktstücke 24 setzen sich mit starkem Druck zwischen die Kontaktflächen der festen Kontaktstücke 22 a und des mittleren Kontaktstückes 23.
Der zwecks Auslösung des Kurzschließers auf den Stift 38 auszuübende Schlag kann in an sich beliebiger, geeigneter Weise erzeugt werden. Man kann den Stift beispielsweise mit dem Anker eines Haltemagneten koppeln, der unter der Wirkung einer Abreißfeder steht. Hierfür ist insbesondere ein Sperrmagnet geeignet.
Der Behälter 21 kann beispielsweise mit Öl oder Clophen gefüllt sein, und zwar mindestens so weit, daß sich die beweglichen Kontaktstücke 24 bei geöffnetem Kurzschließer unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche befinden. Man kann den Behälter 21 jedoch auch mit einem geeigneten Gas, eventuell unter Überdruck (bis zu etwa 20 atü) füllen; in diesem Fall ist bei 40 eine Abdichtung vorzusehen, beispielsweise in Form eines Balges.
Das Wiederoffnen des Kurzschließers gegen den Druck der Schließfedern kann mit an sich üblichen und nicht dargestellten Hilfsmitteln, z. B. Preßluft, erfolgen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zur Beschleunigung der beweglichen Teile des Kurzschließers ein mechanischer Energiespeicher in Form von Federn vorgesehen. Es kann jedoch auch ein chemischer Energiespeicher, beispielsweise in Form einer Sprengladung, verwendet werden. Die erforderliehe Energie kann auch in einem elektrischen Speicher, z. B. in einem ständig geladen gehaltenen Kondensator, bereitgestellt sein, wobei zur Umwandlung der elektrischen in die mechanische Energie ein an sich bekannter; elektrodynamischer Energiewandler dient. Ein derartiger Energiewandler besteht aus einer ortsfest angebrachten Wicklung und einer beweglichen Kurzschlußwicklung mit enger magnetischer Kopplung beider; wird in der ortsfesten Wicklung ein steiler Stromimpuls erzeugt, so wird in der beweglichen Wicklung ein Impuls entgegengesetzter Richtung induziert. Die daraus resultierende elektrodynamische Abstoßung wird z. B. zur Erzeugung eines Schlages auf den Stift 38 ausgenutzt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Kurzschließer zur Überbrückung von Störlichtbögen in elektrischen Mittel- oder Hochspannungsanlagen mit mehreren symmetrisch bzw. sternförmig angeordneten festen Kontaktstücken, dadurch gekenazzeiehhnet, daß in der Mitte zwischen den festen Kontaktstücken ein weiteres, nicht unter Spannung stehendes festes Kontaktstück angeordnet ist und daß mehrere bewegliche Kontaktstücke vorgesehen sind, die beim Einfallen des Kurzschließers die Abstände zwischen den mittleren Kontaktstück und den unter Spannung stehenden Kontaktstücken überbrücken. 2. 'Kurzschließer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Paare zugeordneter fester und beweglicher Kontaktstücke durch isolierende Schotten voneinander getrennt sind. 3. Kurzschließer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Kontaktstücke innerhalb eines Behälters in einem Medium angeordnet sind, das eine höhere Durchschlagsfestigkeit besitzt als Luft bei Atmosphärendruck. 4. Kurzschließer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstücke in einer isolierenden Flüssigkeit angeordnet sind. 5. Kurzschließer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstücke in einer Gasatmosphäre hoher Durchschlagsfestigkeit angeordnet sind. In Betracht gezogene Druckschriften.: Deutsche Patentanmeldung E 10018 VIII b121 c (bekanntgemacht am 22. 3. 1956).