DE1588497A1

DE1588497A1 - Schaltkombination,sogenannte Schalterkaskade,mit mindestens zwei in Reihe liegenden Kontaktsystemen

Info

Publication number: DE1588497A1
Application number: DE19671588497
Authority: DE
Inventors: Reiss Dipl-Ing Alexander; Treptow Dipl-Ing Arno
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1967-11-18
Filing date: 1967-11-18
Publication date: 1970-11-12
Also published as: FR1593245A; AT285715B; GB1248983A

Description

Lic ent i a Patent-Verwaltungs-Gmbll.

6 Prankfurt/Main, Theodor-Stern-Kai 1

68/132 Frankfurt/Main, den 10. Nov. 196?

Pu/ft

Schaltkorabination, sog. Schalterkaskade mit mindestens zwei in Reihe liegenden Kontakt syst einen

In elektrischen Verteilungen, in denen Schalter in Reihe liegen, z. B. ein in einer Einspeisungsleitung liegender sog. Hauptschalter und in Abzweigungen liegende, jedem Verbraucherabzweig zugeordnete Schutzschalter, ergibt es sich, daß bei großen Kurzschlußströmen nicht nur der der Kurzschlußstelle am nächsten liegende Schalter, sondern auch der übergeordnete Schalter öffnet. Diese Art der Reihenschaltung von Leistungsschaltern ist bekannt unter

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dem Namen "Schalterkaskade".

Es ist bekannt, einem Selbstschalter mit einem geringeren Schaltvermögen einen sog. KurzKchlußbegrenzesr vorzuschalten. Wenn ein solcher Kurzschlußbegrenzei- mit einem Selbstschalter in Serie geschaltet ist, so begrenzt der am sich öffnenden Kontakt des Kurzschlußbegrenzers auftretende Lic; bogen die Höhe des Kurzschlußstromes auf einen für den Selbstschalter ungefährlichen Wert.

Es ist weiter bekannt, in Selbstschaltern zum Abschalten von Überströmen, bei denen vor dem Abschalten von Kurzschlußströmen strombegrenzende Mittel in den Stroinkreis geschaltet werden, eine mit einer in Reihe mit dem Selbstschalter liegende, böim Auftreten von Überströmen über dem Abschaltnennstrom des Selbstschalters selbsttätig öffnende zusätzliche Schaltstelle vorzusehen. Der an dieser zusätzlichen Schaltstelle gezogene Lichtbogen bewirkt eine Begrenzung des über die weitere Schaltstelle des Selbstschalters fließenden und von ihr zu unterbrechenden Kurzschlußstromes.

Schließlich sind bekannt strombegrenzende Selbstschalter mit mehreren in Reihe liegenden Trennstellen, von denen ein.Teil durch das Kontaktsystem des Schalters gebildet ist und ein anderer Teil aus einem Kontaktsystem besteht, das, wie das Kontaktsystem des Selbstschalters, selbsttätig öffnet, wobei die zusätzliche Trennstelle nur im

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Bedarfsfelle, d. h. bei Iüui-zschluß, wirksam wird, und die Kontaktsysteme aller Trennstellen gleiche charakteristische Eigenschaften hinsichtlich ihres Öffnungsverhaltens haben. Bei dieser Einrichtung wird die zusätzliche Trennstelle durch einen, dem Selbstschalter zugeordneten Anbauteil gebildet, sie hat gegenüber einem Schalter mit nur einer Treimstelle ein höheres Schaltvermögen.

Bei der eingangs erwähnten Schalterkaskade, d. h. bei Selbstschaltern, deren Kontaktsystem aufgrund des Ansprechens sog. Schnellauslöser im Llurzschlußfall geöffnet wird und bei denen mit einem typenbedingten Ausschaltverzug von 20 bis kO ms zu rechnen ist, läßt es sich ohne be-. sonderen technischen Aufwand kaum erreichen, daß der Ausschaltverzug in Serie geschalteter Selbstschalter praktisch gleich ist» Im Gegenteil, man verzögert die Kontaktöffnung bei einem vorgeordneten Schalter im Falle der Kontaktöffnung infolge eines Kurzschlusses, der von einem der Kurzschlußstelle am nächsten liegenden Schalter zu unterbrechen ist, um die Versorgung der anderen nicht mit einem Kurzschluß behafteten Abzweige beizubehalten. Selbst wenn diese Schalter gleichzeitig öffnen, sind sie bis zum öffnen, d. h. also 20...kO ms der Wirkung des über sie fließenden Kurzschlußstromes ausgesetzt. Bei den weiter erwähnten Schaltern, bei denen also mindestens zwei Trennstellen in Serie geschaltet sind, sind zusätzliche Einrichtungen erforderlich, sofern der Schalter nicht wie bei der einen angegebenen bekannten Art von vornherein mit einer zusätzlichen Ti-enn-

stelle versehen ist«

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Die Erfindung betrifft eine Schaltkombination, sog. Schalterkaskade, bestehend aus mindestens zwei in Reihe liegenden strombegrenzenden Leistungsschaltern.

Erfindungsgemäß ist die Anordnung so getroffen, daß das Kontaktöffnungsverhalten des vorgeordneten Schalters auf das des nachgeordneten Schalters so abgestimmt ist, daß auch bei Kurzschlußströmen, die über dem typenbedingten Schaltvermögen des nachgeordneten Schalters liegen, die Beanspruchung des nachgeordneten Schalters innerhalb der Grenzen seiner dynamischen und thermischen Belastbarkeit und seiner Schaltarbeit liegt. Zu bemerken ist, daß das Schaltvermögen durch die thermische Belastbarkeit, die dynamische Festigkeit und die Schaltarbeit bedingt ist.

Der nachgeordnete Schalter ist im Gegensatz zu der bekannten Schalterkaskade nach Unterbrechung des Kurzschlusses und Beseitigung der Kurzschlußursache ohne weiteres weiter verwendbar. Das ist die Folge der gegenseitigen Unterstützung beider Schalter. Dabei wird, was für die Erfindung wesentlich ist, die Kaskade aus typenmäßigen Einzelschaltern gebildet, wobei das Schaltvermögen des vorgeordneten Schalters nicht überschritten wird und durch das Zusammenwirken beider Schalter der nachgeordnete Schalter an einer Stelle des Netzes eingesetzt worden kann, in der ein höherer Kurzschiuüstrora auftreten kann, als dem typenmäßigen Schaltvermögeii des nachgeordneten Schalters entspricht.

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Xn der Zeichnung ist ein Ausi'ührungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Darin gibt Fig. 1 die Schaltung einer Verteilungsanlage, Fig. 2 das Verhalten der Sclialtkombination Fig. 3 ein anderes Verhalten der Schaltkombination

wieder.

In Fig. 1 ist mit 1 angedeutet eine Einspeiseleitung, in der der Schaltex- 2 liegt. An den Schalter 2 angeschlossen ist die Sammelschiene 3» von der Abzweigungen 4, 5» 6. 7 zn Verbrauchern abgehen. Die Abzweigungen 4 ... 7 sind geschützt durch

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die Schalter 4 · . . 7 · Eine weitere Sammelschiene 8 wird über den Schalter 9 eingespeist. Von der Sammelschiene 8 abgehende Abzweige 10 ... 13 werden geschützt durch die Schalter ΙΟ¹ ... 13¹.

Sämtliche Schalter 10¹ ... 13¹, 9, 4¹ ... 7¹, 2 sind strom begrenzende Leistungsschalter mit einem Öffnungsverzug von etwa 1-2 ms, d· h. durch die überflinke Öffnung des Kontaktsystems und durch den bei der Öffnung gezogenen Lichtbogen wird bewirkt, daß ein Kurzschlußstrom nicht zu seiner vollen Höhe auflaufen kann, sondern hinsichtlich seiner Amplitude begrenzt wird und nach spätestens 5-10 ms endgültig unterbrochen wird· Die in den Abzweigen 4 ... 7 und 10 ... 13 liegenden Schalter eind für eine gegenüber den Schaltern

9 und 2 niedrigere Nennetromatärke und entsprechend niedrigerem Schaltvermögon dimensioniert* Tritt in der Abzweigung

10 «in Kurzschluß auf, eo öffnen die Schalter 10 , 9 und 2

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gleichzeitig. Durch die Reihenschaltung (Kaskade) dieser Schalter, zumindest der Schalter 9 und 10 , kann der Schal-

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ter 10 ... 13 wesentlich höhere Ströme schalten, als seinem typenmäßigen Schaltvermögen entspricht, ohne daß es dadurch einer besonderen Ausgestaltung dieses Schalters bedarf.

Das ergibt sich aus Fig. 2. ßin Schalter für z. B. eine Nennstromstärke IN = l6 A habe bei einem Schaltvermögen von 5 kA eff. einen diesem Schaltvermögen zugeordneten Durchlaßstrom von ID = 2,5 kA. In dem Diagramm ist der Durchlaßstrom ID stark ausgezogen, das Schaltvermögen gestrichelt dargestellt. Die Abszisse gibt Zeitwerte in ms, die Ordinate gibt Stromwerte an. Angenommen ist ein symmetrischer Kurzschluß, dargestellt eine Halbwelle.

Ein ihm vorgeordneter Schalter für z. B. eine Nennstrom-

stärke von IN = 64 A habe ein Schaltvermögen von 15 kA eff.

Werden diese beiden Schalter in Reihe geschaltet, wobei der Schalter mit der höheren Nennstromstärke und dem höheren Schaltvermögen in einer Einspeiseleitung liegen, z. B. der Schalter 9 nach Fig. 1, und der Schalter für die niedrige· Nennstromstärke als Schutzschalter in einer Abzweigung liegt, z. B. einer der Schalter 10 ... 13 ι so ergibt sich aus dem Zusammenwirken der beiden Schalter der durch die strichpunktierte Linio bei einem Kurzschluß-

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s.trom von 12 IcA eff. angedeutete Verlauf dus Durchlcißstromes ID,

Der Schalter mit dem höheren Schaltvermögen ist hinsichtlich seines Kontaktöffnungsverhaltens so auf den nachgeordneten Schalter abgestimmt, daß Schaltarbeit, dynamische und thermische Belastbarkeit des Schalters mit typenbedingteru niedrigerem Schaltvermögen auf alle Fälle nicht überschritten werden. Unter "Kontaktöffnungsverhalten" ist der Schaltverzug sowie der Verlauf der Lichtbogenspannung zu verstehen. Wie sich aus Fig. 2 ergibt, sind infolge der Reihenschaltung die Lichtbogen des vorgeordneten und des nachgeordneten Schalters so schnell erloschen, daß die Schalt· arbeitj u i dt des nachgeordneten Schalters soweit unterhalb der beim typenbedingten Schaltvermögen entstehenden Schaltar-* beit liegt, daß trotz des durch die erfindungsgemäße Schaltkombination zulässigen höheren Kuraschlußstromes seine Belastbarkeit nicht überschritten wird.

Aus Fig, 2 ist zu entnehmen, daß das Kontaktöffnungsverhalten dee vorgeordneten Schalters zur Folge hat, daß, wie sich aus der strichpunktierten Kurve ergibt, der zulässige Durchlaßstrom ID des nachgeordneten Schalters nicht überschritten, wird. Das erfolgt z. B. dann, wenn der vorgeordnete Schalter seine Kontakte vor Erreichen des Stromwertes ID = 2,5 kA öffnet.

Das ist, wie sich aus Fig. 3 ergibfc_t nicht unbedingt erfor·

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derlich, wenn bei einem nachgcordiieten Schalter andere Grenzwerte, z. B. der dynamischen Festigkeit, vorliegen, als bei dem Schalter, dessen Verhalten in der Kaskade durch Fig. 2 angegeben ist. Die erfindungsgemäße Wirkung tritt auch ein, wenn das Kontaktörfnungsverhalten des vorgeordneten Schalters so abgestimmt ist, daß der dem typenbedingten Schaltvermögen des nachgeordneten Schalters entsprechende Durchlaßstrom ID überschritten wird. Sein Scheitelwert hat innerhalb der Grenzen der dynamischen Festigkeit des Schalters zu liegen. Die Grenzen der thermischen Belastung und Schaltarbeit werden ebenfalls nicht überschritten.

Bei beiden aus den Fig. 2 und 3 ersichtlichen Arbeitsweisen der in Reihe liegenden Schalter ergibt sich, daß der nachgeordnete Schalter auch an Stellen eines Verteilungsnetzes eingesetzt werden kann, an denen ein möglicher Kurzschlußstrom auftritt, der über dem typenbedingten Schaltvermögen dieses Schalters liegt, ohne daß im Kurzschlußfall eine Uberbeanspruchung auftritt. Das bedeutet, daß er Kurzschlußfälle mehrfach beherrscht und gebrauchsfähig bleibt. Der Schalter kann in seinen Abmessungen sowohl hinsichtlich der elektrisch aktiven Teile wie Polbahnen (Kontaktstücke Verbindungsleitungen - Kontaktsystem - thermische und/oder magnetische Schnellauslöser - Lichtbogenlöscheinrichtungen) als auch des mechanischen Aufbaues (Gehäuse, Abstände elektrischer Teile voneinander, Schaltkammern) so klein dimensioniert sein, daß bei Einhaltung der von solchen Schaltern zu erfüllenden Bedingungen sich der erzielte Effekt ohms

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besonderen oder höheren technischen und wirtschaftlichen Aufwand einstellt.

Da in einer Schalterkaskade mit strombegrenzenden Leistungsschaltern im Kurzschlußfalle nicht nur der dem Ort des Kurzschlusses am nächsten liegende Schalter seine Kontakte öffnet, sondern auch die ihm vorgeordneten Schalter, können, wie das bereits vorgeschlagen wurde, die vorgeordneten Schalter mit tfiedereinschaltvorrichtungen versehen sein» Wenn der fehlerbehaftete Anlageteil durch den ihm zugeordneten Schalter abgeschaltet ist, kann die weitere Stromversorgung über die wieder geschlossenen vorgeordneten Schalter erfolgen.

9 Blatt Beschreibung 5 Patentansprüche 2 Blatt Zeichnung

Patentansprüche

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Claims

Licentia Patent-Verwaltimgs-Gtubll. 6 Frankfurt/Ma in, The ο dor-Stern-Kai 1* 68/132 Frankfurt/Main, den 10. Nov. 1967 Pu/ft Patentansprüche

1. Schaltkombination, sog. Schalterkaskade, bestehend aus mindestens zwei in Reihe 3.iegenden strombegrenzenden Leistungsschaltern, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktöffnungsverhalten des vorgeordneten Schalters auf das des nachgeordneten Schalters so abgestimmt ist, daß auch bei Kurzschlußströmen, die über dem typenbedingten Schalt-vermögen des nachgeordneten Schalters liegen, die Beanspruchung des nachgeordneten Schalters innerhalb der Grenzen seiner dynamischen und thermischen Belastbarkeit sowie der Schaltarbeit liegt.

2. Schaltkombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem typenbedingten niedrigeren Schaltvermögen des nachgeordneten Schalters, verglichen mit dem Schaltvermögen eines vorgeordneten Schalters, der letztere Schalter hinsichtlich seines Kontaktöffnungsverhaltens so auf den nachgeordneten Schalter abgestimmt ist, daß er vor Erreichen des dem Sehaltvermögen des nachgeordneten Schaltors zugeordneten Durchlaßstromes seine Kontakte öffnet, so daß der vorgeordnete Schalter den nachgeordne-

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ten Schalter dermaßen unterstützt, daß auch bei Kurzschlußströmen über dem typenbedingten Schaltvermögen des letzteren Schalters der dem Schaltvermögen zugeordnete Durchlaßstrom und die typenbedingte thermische Belastbarkeit und die Schaltarbeit nicht überschritten wird.

3. Schaltkoiiibination nach Anspruch l_t dadurch gekennzeichnet, daß bei einem typenbedingten niedrigeren Schaltvermögen, des nachgeordneten Schalters verglichen mit dem Schaltvermögen eines vorgeordneten Schalters der letztere Schalter hinsichtlich seines Kontaktöffnungsverhaltens so auf den nachgeordneten Schalter abgestimmt ist, daß auch bei Überschreiten des dem typenbedingten Schaltvermögens des nachgeordneten Schalters zugeordneten Durchlaßstromes dieser Strom innerhalb der Grenze der dynamischen Festigkeit, der thermischen Belastbarkeit und der Schaltarbeit des nachgeordneten Schalters liegt.

k. Schaltkombination nach Anspruch 1 bis 3_t dadurch gekennzeichnet, daß die Abstimmung des vorgeordneten Schalters auf den nachgeordneten Schalter durch Einstellung eines Schnellauslösesystems mit die Kontakte des vorgeordneten Schalters aufschlagendem Anker erfolgt.

5. Schaltkombination nach Anspruch 1 bis 3_t dadurch gekennzeichnet, dali die Abstimmung; bei einem vorgeordneten Schalter, dessen Kontakte unter der dynamischen Wirkung des

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über ihn fließenden Stromes öffnen dur.ch Bemessung der Kontaktkraft und / oder duxch die Anordnung dex~ Strombahnen erfolgt.

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