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Gefahr des Übertrittes einer Hochspannung in die Niederspannungskreise durch vorhergehende Abschaltung der Hochspannungsanspeisungen zu der betreffenden, für die Niederspannungs-Zuschaltung vorgesehene Stelle zu begegnen. Damit nimmt man jedoch zwangsläufig das Risiko auf sich, dass trotz vermeintlicher Abschaltung die Hochspannung weiter anstehen kann, u. zw. bei nicht exakt vor sich gegangener Abschaltung der genannten Hochspannungs-Anspeisung (z. B. bei Hängenbleiben einzelner Schalterpole oder bei Verlust des Zangslaufes von Melde- und Hauptkontakten der Schalter bzw. Trenner) oder aber deshalb, weil in dem in Betracht kommenden, von der Hochspannungsanspeisung abgetrennten System die Möglichkeit zur Erzeugung einer EMK verbleibt, wie dies unter anderem bei rotierenden Maschinen, z.
B. auf Grund der Remanenz, oder bei Transformatoren, insbesondere auch bei Spannungswandlern, auf Grund der induktiven Kopplung mit einem andern Kreis, oder sonst aus irgend welchen andern Gründen der Fall sein kann. Hiebei erweist sich auch die Absicherung des Niederspannungskreises bzw. dessen dauernde betriebsmässige Erdung keineswegs als ausreichender Schutz, vor allem nicht im Hinblick auf die Verhinderung einer Gefährdung menschlichen Lebens, insbesondere nicht im Überschaltaugenblick (Ansprechverzug der Sicherungen).
Die erfindungsgemässe Einrichtung trägt den vorstehend beschriebenen Umständen Rechnung. Gegenstand der Erfindung ist nämlich eine Schutzeinrichtung fur eine Anlage mit einem Niederspannungs- und einem Hochspannungskreis, wobei der erstere mit dem letzteren betriebsmässig nach Abschaltung der Hochspannung galvanisch verbindbar ist, mit dem Kennzeichen, dass neben dem die Hochspannung abschaltenden Schalter und dem die Verbindung des Niederspannungskreises mit dem sonst Hochspannung führenden Kreis herstellenden Schalter eine den Hochspannungskreis kurzschliessende oder bzw. und erdende Schaltvorrichtung vorgesehen ist sowie eine Steuer- bzw. Verriegelungsanordnung einer an sich bekannten Art, die sicherstellt, dass erst nach einer Betätigung der letzteren Schaltvorrichtung der den Hoch- und den Niederspannungskreis verbindende Schalter schliessbar ist.
Diese Kurzschliessung bzw. Erdung soll dabei vorzugsweise so lange anhalten, dass die in solchen Fällen schon meist auf Grund der Vorschriften vorhandenen Schutzeinrichtungen wirksam werden, wenn tatsächlich bei der Kurzschliessung bzw. Erdung noch Hochspannung ansteht. (Abschaltung über vorgelagerte Leistungsschalter, Entregung, Meldung u. dg1.) Insbesondere kann die Dauer der Kurzschliessung bzw. Erdung über entsprechende Zeitglieder der längsten Auslösezeit eines in den Anspeisungssystemen vorhandenen, mit Zeitstaffelung
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Wahrscheinlichkeit gebannt ist. Dies ist insbesondere im Hinblick auf die sonst fur den Bedienenden bestehende Gefährdung bzw. Lebensgefahr von grundlegender Bedeutung.
Zweckmässigerweise bleibt die Kurzschliessung bzw. Erdung bis nach erfolgter Zuschaltung des Niederspannungssystems aufrecht und es kann in Weiterbildung der Erfindung durch eine zuverlässige Verriegelung gewährleistet werden, dass die betriebliche Zusammenschaltung des Hoch- und des Niederspannungs-Systems nur im Zustand der genannten Kurzschliessung bzw. Erdung vor sich gehen kann.
Ein Anwendungsbeispiel für eine erfindungsgemässe Schutzeinrichtung stellt der Fall einer im Ankerkreis Hochspannung führenden, auch rotorseitig erregbaren Asynchronmaschine dar, deren Anker zum Zweck der Gleichstrombremsung, vorzugsweise über eine Automatik, an eine einem Niederspannungskreis entnommene Gleichspannung angeschlossen wird. Dieses Beispiel ist in der Zeichnung dargestellt. Es bedeutet --1-- die Asynchronmaschine,--2--den Schalter bzw. Trenner zum Hochspannungsnetz (z. B. 10 kV),--3--einen Schalter bzw. Trenner zur Erregungseinrichtung--E-- (z. B. eine Scherbius-Kaskade),--4--einen Schalter
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5 den erfindungsgemässPfeil--7--die Energierichtung und mit--I und II--die Bereiche der Hoch- bzw. der Niederspannung angegeben.
Entsprechend dem Vorgesagten wird nach Offnung der Schalter--2 und 3--und vor Schliessung des Schalters --6-- der Kurzschlussschalter --5-- geschlossen, u. zw. vorzugsweise für eine Zeit von z. B.
5 sec, die für das Ansprechen jedes schon vorhandenen Schutzes (z. B. Kurzschluss-überstrom-Differenzial-Erd-
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Ausrüstung vorhandene Schutzeinrichtungen sind die in der Zeichnung mit--SCH 1,2, 3--bezeichneten Einrichtungen. Ein durch die erfindungsgemässe Kurzschliessung bewirktes Ansprechen der den Ständerstrom überwachenden Schutzeinrichtung--SCH 1--wurde eine Auslösung der mit ihr durch strichlierte Linien verbundenen Schalter herbeiführen, wobei die netzseitig angeordnete Einrichtung --SCH 2-- als Reserveschutz dient.
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Des weiteren kann die Anordnung so getroffen sein, dass nur bei geschlossenem Schalter--5-- (und zur Vermeidung eines Kurzschlusses der Gleichspannung offenem Schalter--WS-) der Schalter-6-- geschlossen werden kann. Dies ist durch eine strichpunktierte Verbindung der beiden Schalter angedeutet und wird vorzugsweise zusätzlich zu einer elektrischen Verriegelung auch durch eine nichtelektrische, z. B. mechanische hydraulische oder pneumatische besondere Verriegelungseinrichtung erzielt bzw. sichergestellt.
Obwohl es genügen kann, dass die Schaltvorrichtung --5-- den Hochspannungskreis vor dem das
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wenn sich der Schalter --6-- schliesst, sollen sich also nach dem Vorstehenden die Schliesszeiten der Schalter - 5 und 6-- überlappen, wobei zweckmässigerweise eine Kurzschliessung der Niederspannung durch einen ihre erst nachträgliche Einschaltung z. B. durch entsprechende Verriegelung gewährleistenden Schalter--WS-- vermieden wird.
Um Spannungsverlagerungen gegen Erde zu vermeiden, kann mit der dreipoligen Kurzschliessung durch den Schalter--5--auch eine Erdung verbunden sein, indem etwa der Sternpunkt dieses Schalters--5--geerdet wird, wie in der Zeichnung strichliert dargestellt. Eine solche Erdung kann auch den Effekt des Kurzschliessen bedingen, sofern das System betriebsmässig bereits an einer andern Stelle (Mittelpunkt, Nullpunkt) geerdet ist.
Die durch die Erfindung vermiedene Gefährdung von Menschenleben ist sonst durch den Umstand gegeben, dass der Gleichrichter-BG--sowie die zugehörigen Apparate und galvanisch verbundenen Anlagen und unter
Umständen auch das gesamte mit ihm gekoppelte System nur für Niederspannungen isoliert sind und deshalb bei Übertritt von Hochspannung berührungsgefährlich werden.
Nach einem weiteren engeren Erfindungsgedanken kann im Kurzschlusskreis, insbesondere unmittelbar vor oder nach dem Kurzschluss-bzw. Erdungsschalter--5--eine Strornerfassungseinrichtung--SCH 3-- vorgesehen sein, deren Einstellung, praktisch unabhängig von den sonstigen betriebsmässigen Schutzeinrichtungen (z. B. SCH 1, SCH 2) so nieder wählbar ist, dass das Vorhandensein einer EMK in jeder beliebigen, z. B. auch nur sehr kleinen Höhe erfasst werden kann. Man kann dann mit Vorteil die Anordnung so treffen, dass bei
Ansprechen dieser Erfassungseinrichtung--SCH 3--die Aufhebung der Kurzschluss- bzw.
Erdungsschaltungs, also die Öffnung des Schalters--5--, oder/und die Zuschaltung des Niederspannungskreises, also die
Schliessung des Schalters--6--etwa durch ein Verriegelungssystem verhindert wird.
Eine weitere Variante der Erfindung besteht darin, dass in die Verbindung zwischen dem
Hochspannungskreis (Ankerkreis der Maschine--1--) und einem Punkt, an dem sowohl der Kurzschliesser --5-- als auch der Niederspannungsschalter--6--liegt, eine Stromerfassungseinrichtung (Überstrom- oder
Kurzschlussschutz, z. B. Sicherungen--Si--) gelegt ist, die anspricht und dabei die genannte Verbindung zum
Hochspannungskreis möglichst allpolig auftrennt, wenn bei der vor der Schliessung des Schalters --6-- für die Niederspannung erfolgenden Betätigung des Kurzschliessers bzw. Erders --5-- mangels vollkommener
Spannungsfreiheit des Hochspannungskreises ein Stromfluss einer bestimmten Mindesthöhe zustande kommt.
Auf diese Weise (nämlich bei geschlossenem Schalter--5--) kann auch der betrieblich auf die Anspeisung von der Niederspannungs-Gleichstromseite abgestimmte Uberstrom- bzw. Kurzschlussschutz Siden beabsichtigten
Schutzzwecken dienen.
Spannungsüberwachungen erweisen sich als alleinige Schutzmassnahmen meist als nicht hinlänglich verlässlich, zumal ja ein sehr grosser Unterschied zwischen der betrieblichen Hoch- und Niederspannung besteht, wobei die Spannungs-Messsysteme auch in Anbetracht des hohen Dauer- und des geringen Ansprechwertes meist überfordert sind und auch entsprechend abgesichert werden müssen, so dass die hier erforderliche unbedingte Betriebssicherheit trotz allen Aufwandes nicht gegeben ist. Man kann aber die Anordnung so treffen, dass der Hochspannungskreis vor seiner Kurzschliessung (Erdung) bzw. Verbindung mit dem Niederspannungskreis mittels einer Spannungserfassungseinrichtung überwacht wird, wobei jedoch diese Massnahme nicht den alleinigen Schutz gegen Gefährdungen darstellt, sondern nur als Voraussetzung für die Kurzschliessung bzw.
Erdung dient, indem sie diese Schalthandlungen bzw. auch die Verbindung mit dem Niederspannungskreis erst freigibt, soferne der Spannungswert unter einem bestimmten Mass liegt.
PATENT ANSPRÜCHE :
1. Schutzeinrichtung für eine Anlage mit einem Niederspannungs- und einem Hochspannungskreis, wobei der erstere mit dem letzteren betriebsmässig nach Abschaltung der Hochspannung galvanisch verbindbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass neben dem die Hochspannung abschaltenden Schalter (2 bzw. 3) und dem die Verbindung des Niederspannungskreises mit dem sonst Hochspannung führenden Kreis herstellenden Schalter (6) eine den Hochspannungskreis kurzschliessende oder bzw. und erdende Schaltvorrichtung (5) vorgesehen ist sowie eine Steuer- bzw. Verriegelungsanordnung einer an sich bekannten Art, die sicherstellt, dass erst nach einer Betätigung der letzteren Schaltvorrichtung (5) der den Hoch- und den Niederspannungskreis verbindende Schalter (6) schliessbar ist.
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Counteract the risk of a high voltage transferring into the low voltage circuits by previously disconnecting the high voltage feeds to the relevant point provided for the low voltage connection. In doing so, however, you inevitably take the risk that the high voltage can still be present despite the supposed shutdown, and if the above-mentioned high-voltage supply has not been switched off exactly (e.g. if individual switch poles get stuck or if the signaling and main contacts of the switches or isolators are lost) or because in the case under consideration, separated from the high-voltage supply system, the possibility of generating an EMF remains, as is the case with rotating machines, e.g.
B. due to the remanence, or with transformers, especially also with voltage converters, due to the inductive coupling with another circuit, or for some other reason. In this context, the protection of the low-voltage circuit or its permanent operational earthing does not prove to be sufficient protection, especially not with regard to the prevention of a risk to human life, especially not at the moment of over-switching (response delay of the fuses).
The device according to the invention takes into account the circumstances described above. The subject of the invention is namely a protective device for a system with a low-voltage and a high-voltage circuit, the former being operationally connectable to the latter after the high-voltage has been switched off, with the characteristic that in addition to the switch that switches off the high-voltage and the connection of the low-voltage circuit with the otherwise high-voltage circuit producing switch a high-voltage circuit short-circuiting or or and grounding switching device is provided as well as a control or locking arrangement of a type known per se, which ensures that only after actuation of the latter switching device of the high and the Low-voltage circuit connecting switch is closable.
This short circuit or grounding should preferably last so long that the protective devices that are already in place in such cases, usually due to the regulations, become effective if high voltage is actually still present during the short circuit or grounding. (Shutdown via upstream circuit breaker, de-excitation, message, etc.) In particular, the duration of the short-circuit or earthing can be determined by means of appropriate timing elements of the longest tripping time of one in the supply systems, with time grading
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Probability is banned. This is of fundamental importance in particular with regard to the danger or danger to life that otherwise exists for the operator.
The short-circuit or grounding is expediently maintained until after the low-voltage system has been switched on and, in a further development of the invention, a reliable interlock ensures that the operational interconnection of the high-voltage and low-voltage system only occurs in the state of the short-circuit or grounding mentioned can go.
An application example for a protective device according to the invention is the case of an asynchronous machine carrying high voltage in the armature circuit, also excitable on the rotor side, whose armature is connected to a direct voltage taken from a low-voltage circuit for the purpose of direct current braking, preferably via an automatic system. This example is shown in the drawing. It means --1-- the asynchronous machine, - 2 - the switch or isolator to the high-voltage network (e.g. 10 kV), - 3 - a switch or isolator to the excitation device - E-- (e.g. B. a Scherbius cascade), - 4 - a switch
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5 the arrow according to the invention - 7 - the energy direction and with - I and II - the areas of high and low voltage indicated.
According to the above, after the switches - 2 and 3 - are opened and before the switch --6-- closes, the short-circuit switch --5-- is closed, and the like. Zw. Preferably for a time of z. B.
5 sec, which is necessary for each existing protection (e.g. short-circuit, overcurrent, differential, earth
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Protective devices that are present in the equipment are those indicated in the drawing - SCH 1, 2, 3. A response of the protective device monitoring the stator current - SCH 1 - caused by the short circuit according to the invention would trigger the switch connected to it by dashed lines, with the device located on the network side - SCH 2 - serving as backup protection.
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Furthermore, the arrangement can be made such that switch -6- can only be closed when switch -5- (and switch-WS- is open to avoid a short circuit of the DC voltage). This is indicated by a dot-dash connection of the two switches and is preferably in addition to an electrical lock also by a non-electrical, z. B. mechanical hydraulic or pneumatic special locking device achieved or ensured.
Although it may be enough that the switching device --5-- disconnects the high-voltage circuit before the
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When the switch --6-- closes, the closing times of the switches - 5 and 6 - should overlap according to the above, whereby it is expedient to short-circuit the low voltage by switching it on later, e.g. B. is avoided by appropriate locking ensuring switch - WS--.
In order to avoid voltage shifts to earth, the three-pole short-circuit through the switch - 5 - can also be connected to an earth, in that the star point of this switch - 5 - is earthed, as shown in broken lines in the drawing. Such a grounding can also cause the effect of the short circuit, provided that the system is already grounded at another point (center point, zero point) during operation.
The risk to human life avoided by the invention is otherwise given by the fact that the rectifier BG - as well as the associated apparatus and galvanically connected systems and under
Under certain circumstances, the entire system coupled to it is only isolated for low voltages and is therefore dangerous to touch when high voltage is exceeded.
According to a further narrower inventive concept, in the short-circuit, in particular immediately before or after the short-circuit or. Earthing switch - 5 - a current detection device - SCH 3 - can be provided, the setting of which, practically independent of the other operational protective devices (e.g. SCH 1, SCH 2), can be selected so low that the presence of an EMF in each any, e.g. B. can be detected even very small height. You can then make the arrangement with advantage that at
Response of this detection device - SCH 3 - the cancellation of the short-circuit resp.
Grounding circuit, i.e. the opening of the switch - 5 -, and / or the connection of the low-voltage circuit, i.e. the
Closing the switch - 6 - is prevented for example by a locking system.
Another variant of the invention is that in the connection between the
High-voltage circuit (armature circuit of the machine - 1--) and a point at which both the short-circuiting device --5-- and the low-voltage switch - 6 - are located, a current detection device (overcurrent or
Short-circuit protection, e.g. B. fuses - Si-) is placed, which responds and thereby the connection to the
High-voltage circuit disconnects as far as possible on all poles if, when the short-circuit or earth electrode is actuated before the switch --6-- for the low voltage is closed, it is complete for lack of it
In the absence of voltage in the high-voltage circuit, a current flow of a certain minimum level comes about.
In this way (namely with the switch - 5-- closed) the overcurrent or short-circuit protection Siden, which is operationally matched to the supply from the low-voltage direct current side, can also be intended
Serve protective purposes.
As the sole protective measure, voltage monitoring usually proves to be not sufficiently reliable, especially since there is a very large difference between operational high and low voltage, with the voltage measuring systems being overwhelmed and appropriately protected, also in view of the high continuous and low response values must be, so that the unconditional operational reliability required here is not given despite all the effort. However, the arrangement can be made in such a way that the high-voltage circuit is monitored by means of a voltage detection device before it is short-circuited (grounding) or connected to the low-voltage circuit, although this measure does not represent the sole protection against hazards, but only as a prerequisite for the short-circuit or
Earthing is used by only releasing these switching operations or the connection with the low-voltage circuit if the voltage value is below a certain level.
PATENT CLAIMS:
1. Protection device for a system with a low-voltage and a high-voltage circuit, the former being operationally connectable to the latter after the high voltage has been switched off, characterized in that in addition to the switch (2 or 3) which switches off the high voltage and the connection of the low voltage circuit with the otherwise high-voltage circuit producing switch (6) a high-voltage circuit short-circuiting or / and grounding switching device (5) is provided as well as a control or locking arrangement of a type known per se, which ensures that only after actuation of the latter switching device (5) the switch (6) connecting the high and low voltage circuit can be closed.
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