-
Anordnung zur Abschaltung von Hochspannungsanlageteilen bei Überlast
und Kurzschluß durch Hochspannungssicherungen Es ist bekannt, zum Schutz von Hochspannungsanlageteilen
gegen die zerstörenden Folgen von Kurzschlüssen Hochspannungssicherungen zu verwenden.
Die dafür vorgesehenenSicherungen haben im allgemeinen zwei - oder mehrere parallel
geschaltete Schmelzleiter. Die Schmelzleiter sind in der Regel in Form von dünnen
Drähten in einem gut wärmeleitenden und dadurch den Lichtbogen gut löschenden Material,
z. B. Quarzsand, eingebettet. Man erreicht auf diese Weise im Kurzschlußfall sehr
kurze Schmelzzeiten und damit eine wirkungsvolle Kurzschlußstrombegrenzung.
-
Diese Ausführung mit Rücksicht auf die Kurzschlußstrombegrenzung hat
zur Folge, daß die Kennlinie, d. h. die Kurve der Abschaltzeit über dem Überstrom
aufgetragen, sehr steil wird. Die Sicherungen eignen sich deshalb nicht für den
Überlastschutz von Hochspannungsanlageteilen mit großer Wärmekapazität, z. B. von
Hochspannungsmotoren, Kondensatoren, Transformatoren, ölgefüllten Kabeln und ähnlichen
Einrichtungen. Man verwendet deshalb die Sicherungen nur für den Kurzschlußschutz
und sieht für den Überlastschutz besondere Lastschalter mit Auslösung durch .ein
besonderes Überlastrelais vor. Um diese Lastschalter zu sparen und die Hochspannungssicherung
selbst als Abschaltorgan auch bei Überlast zu verwenden, ist es bekannt, den
Zusammenhang
zwischen Abschaltzeit und Übeistrom in der Weise der zu schützenden'Einrichtung
anzupassen, däß zwei Hochspannungssicherungen verwendet werden, von denen die einen
Kontakte unmittelbar, die anderen über einen dritten trägen Schmelzleiter verbunden,
sind. Eine andere Ausführungsform besteht darin, daß zwei parallel geschaltete .
Schmelzleiter in zwei konzentrischen Hohlräumen in einem Löschmittel angeordnet.
und durch einen dritten außerhalb angeordneten Schmelzleiter verbunden sind: Bei
geringen Überlastungen schmilzt der dritte Schmelzleiter durch, so daß die eine
Hochspannungssicherung bzw. der eine Schmelzleiter abgeschaltet wird, während die
andere, noch eingeschaltete Hochspannungssicherung bzw: der andere eingeschaltete
Schmelzleiter nunmehr den vollen Strom 'erhält und ebenfalls durchschmilzt: Bei
hohen Überströmen schmelzen die beiden Sicherungen bzw: die beiden in den konzentrischen
Hohlräumen angeordneten Schmelzleiter durch. Durch eine solche Anordnung gelingt-
es, nicht nur -einen guten Kurzschlüßschutz, sondern auch einen wirksauren Schutz
bei. Überlastungen zu erhalten.
-
Auch die Erfindung stellt sich die Aufgabe; mit Hochspannungssicherungengleichzeitig
einenKurzschlüßschutz und einen Überlastschutz für Anlageteile zu schaffen,; wobei
das Vorhandensein von zwei oder mehreren: parallelen Schmelzleitern ausgenutzt wird,
von denen ein Teil bei geringer Überlastung abgeschaltet wird. Im Gegensatz zu der
bekannten Anordnung wird; jedoch bei der Lösung nach' der Erfindung dieser Teil
nach dem Durchbrennen des anderen Teils wieder eingeschaltet. -Man erreicht dadurch
den-Vorteil, daß dieSchaltvorrichtung, welche. bei Überlastungen den einen Teil
der Schmelzleiter abschaltet, nur eine Trennstrecke für geringe Spannung zu- schaffen
braucht, `so daß ein. Niederspannungsgerät dazu geeignet ist, während bei der bekannten
Anordnung- der die Ab.-schaltung bei geringen) Überströmen 'bewirkende dritte Schmelzleiter
ebenso wie die anderen, eine Trennstrecke für Hochspannung; nämlich für die Summe
aus der Betriebsspannung und der bei der Abschaltung auftretenden Überspannung schaffenmuß:
Man kann zwei Schmelzleiter in einem Siche-,rungsrohr oder auch zwei Sicherungen
mit je einem Schmelzleiter parallel schalten. .Man kann auch mehr: als - zwei parallele
Schmelzleiter vorsehen, insbesondere zwei öder mehrere Hochspannungssicherungen,
von denen jede vorzugsweise zwei oder mehrere Schmelzleiter enthält, parallel schalten.
-
Durch die Anordnung nach der Erfindung erhält man die Möglichkeit;
als Schaltvorrichtung,. welche bei geringen. Überströmen: anspricht,.. auch die
mechanischen, bereits für Niederspannung üblichen Schaltvorrichtungen;. z. $. Überstromauslöser,
Bimetalläuslöser, zu - verwenden, die- als thermische Abbilder der jeweils zu schützenden
Einrichtung ausgebildet werden können, d. h. deren Auslösekennlinie dem zu schützenden
Gerät sehr gut angepaßt werden kann.
-
Bei geringen Überlastungen wird von der Schaltvorrichtung der eine
Teil der Schmelzleiter abgeschaltet; der andere erhält dann den vollen Strom und
brennt durch. Hierauf wird der erstgenannte Teil der Schmelzleiter wieder eingeschaltet;
der jetzt den vollen Strom erhält und durch sein Abschmelzen die für die Hochspannung
erforderliche Trennstrecke schafft.
-
Verwendet man beispielsweise eine mechanische ', Schaltvorrichtung,
so kann man die Wiedereine schaltung dadurch vornehmen, daß die Hochspannung; die.
nach dem Abschmelzen des einen Teils der Schmelzleiter an der Schaltvorrichtung
auftritt, einen Überschlag zwischen den getrennrten Kontaktstücken hervorruft..
Man kann auch den Überschlag an. einer besonderen Vorrichtung, beispielsweise an
einer Funkenstrecke; eintreten lassen, die parallel zu den Kontakten der mechanischen
Schaltvorrichtung- oder der als Schaltvortichtung dienen, den Niederspannungssicherung
liegt. Man kann auch :die Anzeigevorrichtung der zuerst durchbrennenden Sicherung
zum Wiedereinschalten verwenden, . indem sie bei ihrem Ansprechen einen Kontakt
parallel zur Abschalteinrichtung schließt. Sind alle Schmelzleiter in einem Sicherungsrohr
vorgesehen; so ist die Sicherung so, auszubilden, daß das Durchbrennen der nicht
abgeschalteten Schmelzleiter schon die Anzeigevorrichtung ansprechen läßt. Besonders
vorteilhaft ist esi jedoch, wie vorher erwähnt, bei Sicherungen, die auch wieder
zwei oder mehrere Schmelzleiter enthalten können, parallel zu schälten und durch
die Anzeigevorrichtung der einen die Wiedereinschaltung der anderen vorzunehmen.
-
Sofern- man mehr als zwei parallele Schmelzleiter (an Stelle eines
Schmelzleiters kann, auch eine Gruppe von zwei oder mehreren Schmelzleitern treten)
verwendet, die in einem oder mehreren Sicherungsrohren untergebracht sein könneil,
kann es zweckwäßig sein, die Wiedereinschaltung der abgeschalteten Schmelzleiter
oder Schmelzleitergruppen zeitlich gestaffelt vorzunehmen, beispielsweise dadurch,
daß jedem Korntakte durch weichen ein Schmelzleiter oder eine Gruppe von Schmelzleitern
abgeschaltet wird, eine Funkenstrecke parallel geschaltet ist und die Überschlagsspannüngen
dieser Funkenstrecke gestaffelt sind.
-
Dia Abschaltung des einen Schmelzleiters oder der einen Gruppe von
Schmelzleitern' kann auch willkürlich durchgeführt werden, wenn die Stromstärke
ein bestimmtes Maß überschreitet, indem beispielsweise durch den B:edienungsmänn
durch Niederdrücken eines Knopfes, eine Fernauslösung bewirkt wird.
-
In der. Zeichnung sind in den Fig. i; 2 und 3 schematisch verschiedene
Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
-
In Fig. i ist mit .i die zu schützendeEinrichtung, z. B.: der Kondensator
oder Transformator, bezeichnet. Vor der zu schützenden Einrichtung liegen in Parallelschaltung
zwei Hochr
spannungssicherungen 2 und 3. Jede enthält einen Schmelzleiter
oder eine Gruppe von zwei oder mehreren parallelen Schmelzleitern. In Reihe mit
der einen Sicherung :2 liegt ein Bimetallrelais 4, zu dem eine Funkenstrecke 3 parallel
geschaltet ist. Sowohl in der Fig. i als auch in den Fig. 2 und 3 ist die Schaltung
nur einpolig dargestellt.
-
. Fig. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Soweit
.die Teile mit denen der Fig. i übereinstimmen,, sind die gleichen Bezugszeichen
gewählt. Bei der Anordnung nach Fig. 2 liegt an Stelle der Funkenstrecke 5 parallel
zum Bimetallrelais ¢ ein Kontakt 6, der durch die Anzeigevorrichtung 7 der Sicherung
3 bei deren Durchbrennen geschlossen wird.
-
Ist nur eine Sicherung vorgesehen und soll durch die Anzeigevorrichtung
dieser die Wiedereinschaltung bewirkt werden, so wird, wie in Fig. 3 dargestellt,
der eine Schmelzleiter 2', der bei geringen Überlastungen abgeschaltet wird, isoliert.
hindurchgeführt. Parallel zum überstromrelai's 4 liegt wiederum ein Kontakt 6, der
durch die Anzeigevorrichtung geschlossen wird, die bei Durchschmelzen; des Nebenschmelzleiters
7' betätigt wird, der gleichzeitig mit dem Hauptschmelzleiter 3' abschmilzt. An
Stelle eines Schmelzleiters 2' bzw. 3' kann auch wieder eine Gruppe von zwei oder
mehreren Schmelzleitern treten.
-
Die Schutzwirkung der Anordnung nach der Erfindung ergibt sich am
besten aus Fig. 4. Hier ist in Anlehnung an die Beispiele der Fig. i, 2 und 3 im
logarithmischen Maßstab der Zusammenhang dargestellt zwischen der Auslösezeit der
'verschiedenen Elemente und dem Strom, der in dem zu schützenden Gerät fließt, aufgetragen
als Vielfaches des Nennstromes I, dieses. Gerätes.
-
Die Kurve a ist die Kennlinie des Bimetallrelais, die Kurve b ist
die Kennlinie der zwei parallel geschalteten gleichen Sicherungen 2 und 3 der F'ig.
i und 2 bzw. der beiden gleichen parallelen Schmelzleiter 2' und 3' der Fig. 3.
Tritt ein überstrom, auf, der größer ist als der Strom, der dem Schnittpunkt
A der Kennlinien a. und b entspricht, und z. B. gleich h ist, so schmelzen.
die beiden Sicherungen bzw. Schmelzleiter, ehe das Bimetallrelais anspricht, durch,
und zwar nach einer Zeit t1.
-
Tritt jedoch ein Überstrom, z. B. J2 auf, der kleiner ist, als dem
Wert A entspricht, so schaltet das Bimetallrelais nach einer durch die Kennlinie
a gegebenen Zeit t2 die eine Sicherung 2 bzw. den einen Schmelzleiter 2' ab. Die
Folge davon ist, daß die andere Sicherung 3. bzw. der andere Schmelzleiter 3' den
vollen Strom erhält und nach einer Zeit t3 abschaltet, die durch die Kennlinie c
gegeben ist. Nach dem Durchbrennen der Sicherung 3 bzw. des Schmelzleiters 3' wird
bei der Anordnung nach Fig. i die Funkenstrecke 5 zünden, weil sie die volle Netzspannung
erhält, während bei der Anordnung nach den Fig. 2 und 3 durch die Anzeigevorrichtung
der Kontakt 6 geschlossen wird. Hierdurch wird die vorher abgeschaltete Sicherung
:2 bzw. der Schmelzleiter 2' wieder eingeschaltet und erhält den vollen Strom. Diese
Sicherung bzw. dieser Schmelzleiter schmilzt dann ebenfalls durch, und zwar nach
etwa der gleichen Zeit t3, die für die erste Sicherung bzw. den ersten Schmelzstreifen
galt. Bei Verwendung von zwei parallel geschalteten Sicherungen mit einem Schmelzleiter
oder vorzugsweise mit zwei oder mehreren Schmelzleitern erhält nach dem Abschalten
der einen Sicherung die andere den vollen Strorm. Sie wird also doppelt überlastet.
Da die Abschaltzeit um so kleiner ist, je größer der Strom in, der Sicherung
ist, kann die Abschaltzeit dadurch verkleinert werden, daß man mehr als zwei Sicherungen
parallel schaltet und bei Überlastungen den größeren Teil dieser Sicherungen, vorzugsweise
alle bis auf eine, abschaltet. Es wird dann. die letzte Sicherung mehr als doppelt
überlastet, die anderen Sicherungen werden nach dem Durchbrennen der letzten Sicherung
zeitlich gestaffelt wieder eingeschaltet, so. daß, jede jeweils den vollen Strom
erhält.. Die Summe der Durchbrennzeiten ist kleiner, als wenn nur zwei Sicherungen
für den gesamten Strom parallel geschaltet werden. Die zeitlich gestaffelte Wiedereinschaltung
kann durch Funkenstrecken oder durch die Anzeigevorrichtungen der Sicherungen selbst
vorgenommen werden, indem beispielsweise bei drei Sicherungen, von denen zwei abgeschaltet
werden, die Anzeigevorrichtung der dritten die zweite und die Anzeigevorrichtung
der zweiten die erste Sicherung wieder einschaltet.
-
Das vorstehend Ausgeführte über die Verkürzung der Abschaltzeiten
gilt auch sinngemäß für Anordnungen, bei denen nur ein Sicherungsrohr vorgesehen
ist. Auch hier kann man durch Erhöhung der Zahl der Schmelzleiter oder Schmelzleitergruppen,
die aus zwei öder mehreren parallelen Schmelzleitern bestehen, die Abschaltgeschwindigkeit
erhöhen.