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Schaltungsanordnung für Hochspannungsanlagen Die Erfindung betrifft
eine Schaltungsanordnung für Hochspannungsanlagen, insbesondere für die öffentliche
Elektrizitätsversorgung.
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Bisher wurden in Hochspannungsschaltanlagen die an die Sammeischlenen
angeschlossenen Abgänge (Kabel, Freileitungen, Transformatoren) üblicherweise mit
Leistungsschaltern und Schutzeinrichtungen ausgestattet, die in der Lage sind>
bei Auftreten eines Fehlers den betroffenen Abgang selektiv abzuschalten. Vom Zeitpunkt
des Fehlerbeginns bis zur Abschaltung durch den Leistungsschalter werden nicht nur
die von dem betroffenen Abgang versorgten, sondern alle an diese Schaltanlage angeschlossenen
Verbraucher durch einen äe nach Entfernung zum Fehlerort mehr oder weniger starken
Spannungseinbruch beeinträchtigt, der je nach Schutzeinstellung und Schaltereigenzeit
einige Zehntelsekunden bis wenige Sekunden dauert.
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Der mit der Verwendung von Leistungsschaltern verbundene Aufwand ist
relativ groß, da die Fehlerströme, für deren Abschaltung die Schalter bemessen sein
müssen, etwa zwei Größenordnungen über dem normalen Betriebsstrom liegen. Dieser
Nachteil wirkt sich in Kabelnetzen besonders stark aus, da Fehler in einem Kabel
im Durchschnitt relativ selten sind, so daß ein Leistungsschalter während seiner
etwa 20jährige Lebensdauer nur im Mittel zwei- bis fünfmal voll beansprucht wird.
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Es hat deshalb schon Versuche gegeben, die Verwendung von Leistungsschaltern
durch geeignete Schaltungsanordnungen zu umgehen.
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So wurde mit DRP Nr. 626 618 und 649 684 ein Verfahren zum
betriebsmäßigen
Abschalten eines an ein Hochspannungsnetz angeschlossenen Verbrauchers mittels Trennschalter
bekannt. Im Fehlerfall übernimmt hier eine in Reihe zum Trennschalter liegende Hochspannungs-Hochleistungs-Sicherung
die Abschaltung, während zur Abschaltung des Betriebsstromes mit Hilfe eines Kurzschlußschalters
die Sicherung gewollt zum Ansprechen gebracht wird. Dieses Verfahren eignet sich
nicht für größere Verbraucher, da Sicherungen nur für eine begrenzte Stromstärke
hergestellt werden. Ihre Weiterentwicklung auch für höhere Stromstärken ist zwar
technisch möglich, doch ergibt sich dann kein nennenswerter preislicher Vorsprung
mehr gegenüber Leistungsschaltern. Ferner wurde mit DBP Nr. 1050 865 eine Schalteranordnung
bekannt, die Leistungsschalter in den Abgängen dadurch vermeidet, daß im Fehlerfall
ein an die Sammelschiene zusätzlich angeschlossener Leistungsschalter auf einen
fest eingebauten Kurzschluß eingeschaltet wird. Dadurch wird der Kurzschlußstrom
gewissermaßen von der Fehlerstelle abgezogen, so daß der Abzweigschalter stromlos
geöffnet werden kann. Anschließend wird der Kurzschlußschalter wieder geöffnet,
womit der Fehler behoben ist. Der Abzweigschalter kann in diesem Fall also ein Lasttrenn-oder
Trennschalter sein. Die Schaltung hat aber den Nachteil, daß die Zeit bis zur Fehlerbehebung
verlängert wird, da erst der Kurzschlußschalter eingeschaltet werden muß, ehe der
fehlerbehaftete Abgang abgetrennt werden kann. Erst als letzter Schritt wird durch
Öffnen des Kurzschlußschalters der Fehlerstrom endgültig unterbrochen. Deshalb muß
auch der Reserveschutz, d.h. die Auslösezeit des nächsten vorgelagerten Leistungsschalters,
relativ lang eingestellt sein. Im Falle des Versagens der Einrichtung wird also
der Kurzschlußstrom eine relativ lange Einwirkungsmöglichkeit haben mit allen daraus
resultierenden Gefahren. Diese Schaltung hat sich in der Praxis nicht einführen
können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Zahl der in einer Hochspannungsschaltanlage
notwendigen Leistungsschalter erheblich zu reduzieren. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß mehrere mit Trenn- oder Lasttrennschaltern ausgerüstete Abgänge
zu einer Gruppe zusammengefaßt werden, der ein Leistungsschalter
vorgeschaltet
wird, und daß die betriebsmäßigen Zu- und Abschaltungen den Abgangs-Trenn- oder
Lasttrennschaltern, die Fehlerbehebung Jedoch dem Gruppen-Leistungsschalter zugeordnet
werden, so daß die den Ab gängen zugeordneten Schutzeinrichtungen bei Eintritt eines
Fehlers hinter einem Abgangsschalter den Gruppen-Leistungsschalter auslösen, der
über eine geeignete Steuerung den Lasttrennschalter des betroffenen Abgangs in stromlosem
Zustand öffnet und dann selbst wieder schließt.
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Handelt es sich bei einer Hochspannungsschaltanlage um die unterspannungsseitige
Schaltanlage eines Abspannwerkes, so wird nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung
ein dem speisenden Transformator zugeordneter Leistungsschalter gleichzeitig als
Gruppenschalter für die gespeisten Abgänge verwendet.
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Die Zusammenfassung der Fehlerabschaltung aller Abgänge beim vorgeschalteten
Gruppen-Leistungsschalter ermöglicht auch eine Vereinfachung des den Abgängen zugeordneten
Kurzschlußschutzes. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erhalten daher
die Abgänge nur noch Kurzschlußmelder, die die- Fehlerabschaltung durch den Gruppen-Leistungsschalter
anregen. Eine ggf. gewünschte einstellbare Zeitverzögerung kann in einfacher Ausführung
ebenfalls zentral dem Gruppen-Leistungsschalter zugeordnet werden.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen nicht nur in der erheblichen
Senkung des Aufwandes und des Platz- und Raumbedarfs für eine Schaltanlage, sondern
auch in der weiteren Verkürzung der möglichen Einwirkdauer von Fehlerströmen auf
die betroffenen Anlagenteile. Im Fehlerfall wirkt der Auslöseimpuls des Abgangsschutzes
sofort auf den Leistungsschalter, so daß der Fehlerstrom in der kürzestmöglichen
Zeit unterbrochen wird. Mit Hilfe einer Zwangssteuerung wird mit Erreichen der t'Austt-Stellung
des Leistungsschalters der Lasttrennschalter des fehlerbehafteten Abgangs stromlos
geöffnet. Der Lasttrennschalter gibt wiederum bei Erreichen der "Aus"-Stellung.
einen Einschaltimpuls an den Leistungsschalter. Während der Offenzeit des Leistungsschalters
von größen ordnungsmäßig einer Sekunde sind zwar alle Abgänge der Gruppe spannungslos,
doch liegt darin gegenüber dem derzeitigen Zustand
kein prinzipieller
Unterschied. Lediglich die Dauer der Unterbrechung für die Verbraucher, die nicht
an den fehlerbehafteten Abgang angeschlossen sind, erhöht sich um wenige Zehntelsekunden.
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Dafür kann der Reserveschutz sehr knapp eingestellt werden, so daß
auch bei einem Versagen der beschriebenen Einrichtung eine schnelle Abschaltung
des Fehlerstromes gewährleistet ist. Das gilt um so mehr, wenn man als vorgelagerten
Leistungsschalter in einem Umspannwerk den oder die sekundärseitigen Transformatorenschalter
verwendet. Man kann dann im gesamten Netz die Schutzeinstellzeiten reduzieren und
erhält so die Möglichkeit, eine höhere Kurzschlußleistung (in Bezug auf die thermischen
Auswirkungen) für das gesamte Netz ohne Mehraufwendungen zuzulassen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Figur 1 dargestellt.
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Die Lasttrennschalter 2 der Abgänge 1 werden über eine Hilfssammelschiene
7 zu einer Gruppe zusammengefaßt, die über den Leistungsschalter 4 an die Sammelschiene
5 angeschlossen wird. Die Schutzeinrichtungen 6 wirken über eine Steuereinrichtung
7 auf den Leistungsschalter 4 und die Lasttrennschalter 2.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt Figur 2. Hier sind zwei Gruppen
von Abgängen 1 mit ihren Lasttrennschaltern 2 dargestellt, die über Hilfssammelschienen
3 und Leistungsschalter 4 direkt an den einspeisenden Transformator 8 angeschlossen
sind. Die beiden Leistungsschalter 4 sind gleichzeitig Sekundärschalter des Transformators
8 und deshalb nicht nur an die Steuereinrichtung 7, sondern auch an die Transformatoren-Schutzeinrichtungen
9 angeschlossen.