DE289987C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Erfindung bezieht sich auf Anordnungen zum selbsttätigen Steuern elektrisch betätigter Apparate, insbesondere elektrisch betätigter Schalter von Einrichtungen zum Schutz elekirischer Anlagen. Die Steuerung eines solchen Schalters geschieht durch einen selbsttätig wirkenden Kontaktapparat, etwa ein durch Windflügel gehemmtes Laufwerk mit Kontakten, oder ein sogenanntes Zeitrelais, das mechanisch oder elektrisch abhängig von irgendwelchen äußeren Einflüssen ausgelöst wird und dann selbsttätig die Steuerung übernimmt, d. h. in bestimmter Zeit- und Reihenfolge die nötigen Kontakte gibt, die den elektrisch betätigten Schalter zum Einschalten und Ausschalten oder Umschalten bringen. Häufig handelt es sich darum, mehrere solcher Schalter zu betätigen, etwa in einer größeren Schaltanlage, und es ist dabei die Bedingung gestellt, daß jeweils nur ein Schalter oder eine bestimmte Schaltergruppe in Tätigkeit gesetzt werden darf, da sonst Kurzschlüsse oder sonstige fehlerhafte Schaltungen zustande kommen könnten. Bei solchen Schaltanordnungen ergeben sich dann außerordentlich verwickelte elektrische oder mechanische Verriegelungen der Schalter bzw. ihrer Kontaktapparate untereinander, besonders wenn letztere wieder selbsttätig etwa durch Maximal- oder Minimalrelais ausgelöst werden.

Gemäß der Erfindung wird nun eine solche Schaltanordnung ganz wesentlich dadurch vereinfacht, daß für mehrere Schalter oder Schaltergruppen, die gleichartig, aber nicht gleichzeitig betätigt werden sollen, nur ein gemeinschaftlicher selbsttätig wirkender Kontaktapparat vorgesehen wird, der die weitere Steuerung übernimmt, nachdem durch einen andern Apparat, den Kommandoapparat, der zu betätigende Schalter oder die betreffende Schaltergruppe ausgewählt wurde.

In Fig. ι der Zeichnungen ist als Beispiel das Schema einer an sich bekannten Anord-, rmng dargestellt, welche dazu dient, in einem Drehstromhochspannungsnetz Erdschlüsse, die durch Lichtbogen zwischen einer Leitung und Erde, etwa über einen die Freileitung tragenden Isolator hinweg zum Mast, entstehen, zu beseitigen, und zwar dadurch, daß selbsttätig die betreffende Leitung durch einen Schalter vorübergehend vollständig geerdet wird, wodurch der Lichtbogen augenblicklich verschwindet.

Die Erdungsschalter selbst bestehen bei dieser Anlage aus drei einzelnen einpoligen ölschaltern 11, 12, 13, die mechanisch unabhängig voneinander jeder von einem Schaltmotor 14, 15, 16 betätigt werden. Von den drei Phasen 21, 22, 23 des Netzes führt zu den drei Klemmen 24, 25, 26 der ölschalter je eine Verbindung, während die drei andern ölschalteranschlüsse 27, 28, 29 kurzgeschlossen sind und an Erde liegen.

Die Schaltung der Schaltmotoren ist in Fig. 2 für sich dargestellt. Der eigentliche Motor 50, ein Gleichstrommotor mit zwei Er-

regerwicklungen, eine für Rechts- und eine für Linkslauf, treibt durch Schnecke und Kurbel den Schalter an. Den ersten Anstoß zum Einschalten erhält der Motor 50 durch Strom etwa von einem der Relais 31, 32, 33 (Fig. 1) über 54 und den Kontakt 57. Nach einigen Umdrehungen des Motors wird durch die Kurvenscheibe 61 bei ihrer Drehung in der Uhrzeigerrichtung der Kontakt 58 geschlossen und übernimmt die weitere Stromzuführung zum Motor. Gleichzeitig wird durch die Kurvenscheibe 63 ein Kontakt 64 geschlossen, der, wie später erklärt wird, zur Erregung der Zeitrelaisspule dient. Kurz darauf wird durch die Kurvenscheibe 62 der Kontakt 57 geöffnet. Nachdem das Einschalten vollendet ist, öffnet sich/nach einer Drehung der Welle mit den Kurvenscheiben um 180^p, der Schalter 58 und schaltet den Motor aus, gleichzeitig wird der Kontakt 59 geschlossen und so. die Kontaktgebung für die Ausschaltbewegung vorbereitet. Der Ausschaltstrom erfolgt über die Klemme 53 und den Kontakt 59.

Bei einer Schaltung nach Fig. 1 erfolgt das erste Kommando, wenn einer der ölschalter in Wirkung treten soll, über eines der drei Kontaktrelais 31, 32, 33, die im Niederspannungskreise dreier Einzel-Meßtransformatoren 41, 42, 43 liegen. Die mit Ruhestrom arbeitenden Kontaktrelais sind untereinander in Abhängigkeit gebracht, so daß ein gleichzeitiges Ansprechen zweier Schaltmotoren ausgeschlossen ist. Das wird in bekannter Weise dadurch erreicht, daß die Stromwege an jedem Relais, z. B. beim Relais 31 zu den Kontakten 1 und 2, über Abhängigkeitskontakte an den andern Relais, z. B. über die Kontakte 3 und 4 ,am Relais 32 und 5 und 6 am Relais 33, geführt sind. Wenn also beispielsweise der Kontakt 3-4 unterbrochen ist, kann das Relais 31 über die Kontakte 1-2 keinen Strom an den Schaltmotor 14 geben. Dieses ist für alle drei Stromkreise der drei Relais geschehen.

Tritt nun zwischen irgendeiner Leitung, etwa 21, und Erde ein Lichtbogen auf, so sinkt die Potentialdifferenz dieser Leitung gegen Erde so stark, daß das Kontaktrelais 31 abfällt, den Kontakt 1-2 schließt und in noch zu beschreibender Weise den Schaltmotor 14 und damit den Erdungsschalter 11 in Tätigkeit setzt. Der ölschalter 11 legt die Leitung 21 an Erde, und der Lichtbogen erlischt.

Nun kann, wenn das Potential von 21 abfällt, zwischen 21 und Erde ein vorübergehender Schluß, etwa ein Lichtbogen, bestehen, der durch die Erdung beseitigt wird. Es kann aber auch ein dauernder Schluß vorhanden sein,, also eine feste Verbindung einer Leitung mit der Erde, und endlich können gleichzeitig zwei Leitungen einen Schluß mit Erde haben. Im ersten Falle muß der betreffende Erdschalter einschalten und gleich darauf wieder ausschalten. Im zweiten Falle muß der Schalter einschalten, ausschalten und, falls die Erdverbindung nicht beseitigt ist, wieder, aber dann dauernd einschalten. Im dritten Falle muß vermieden werden, daß etwa zwei der Schalter zugleich einschalten, da auf diese Weise ein vollständiger Kurzschluß zwischen den beiden Leitungen hergestellt würde.

Um dieses verschiedenartige Arbeiten der ganzen Anordnung je nach den vorliegenden Verhältnissen zu sichern, sind verwickelte mechanische und elektrische Verriegelungen notwendig, die aber neuerungsgemäß durch die Verwendung nur eines selbsttätigen Steuerapparates 70 für alle drei Schalter ganz wesentlich vereinfacht werden.

Die Arbeitsweise der selbsttätigen Erdungseinrichtung mit nur einem Steuerapparat, dem Zeitrelais 70, deren Schaltung in Fig. 1 dargestellt ist, ist folgende:

I. Arbeitsweise bei vorübergehendem Erdschluß. Zwischen Leitung 21 und Erde besteht ein Lichtbogen. Hierdurch sinkt die Spannung des Meßtransformators 41 derart, daß Relais 31 abfällt und folgenden Stromkreis schließt:

Vom Netzpol 17 einer Gleichstromquelle über die Kontakte 1-2, 3-4, 5-6 nach Klemme 54 am Schaltmotor 14, durch den Motor und von der Klemme 51 nach dem andern Pol 18 des Netzes zurück. Durch diesen Stromschluß bringt der Schaltmotor 14 den ölschalter 11 zum Einschalten, und der Lichtbogen erlischt. Beim Einschalten schließt Kontakt 64 im Innern des Schaltmotors einen Stromkreis vom Netzpol 17 über 56, 64, 55, Spule 67 und Spule 68 nach Netzpol 18. Hierdurch wird Kern 69 in Spule 68 eingezogen (nach unten), der Kontakt 7-8 geschlossen und dadurch zur Spule 68 (und 67) der folgende parallele Stromkreis gebildet: von Netzpol 17 über 7-8, Kontakt 76, über Spule 67, Spule 68 nach Netzpol 18. Die Spule 68 ist nunmehr über zwei Kontakte (Kontakt 64 und Kontakt 7-8) eingeschaltet. Das Einziehen des Kernes 69 bewirkt ein Zusammendrücken der Feder 71, deren Federkraft unmittelbar auf die Zahnstange 72 des Laufwerkes 73 wirkt. Nach Ablauf einer bestimmten Zeit (1 bis 2 Sek.) streicht die Kontaktbrücke 74 bei 9-10 vorbei, wodurch der Schaltmotor 14 das Kommando zum Ausschalten erhält, und zwar durch den Stromschluß vom Netzpol 17 über Kontakt 10-74-9, Klemme 53 zum Schaltmotor 14 und Klemme 51 zum Netzpol 18. Durch das Ausschalten des Schaltmotors wird der eine Stromkreis der Spulen 67 und 68 am Kontakt 64 unterbrochen, der zweite Stromkreis für diese Spulen über Kontakt 7-8 bleibt aber bestehen. Infolgedessen läuft das

Uhrwerk 73 nach Passieren des Kontaktes 9-10 noch weiter, und zwar so lange, bis das untere Ende 75 der Zahnstange 72 den Kontakt 76 öffnet. Erst hierdurch wird die Spule 68 (und

67) stromlos, der Kern 69 fällt zurück (nach oben), und die Schaltperiode ist endgültig beendet. Jeder einzelne Erdschlußschalter ist nun bereit, von neuem dieselbe Schaltperiode auszuführen, und dies unabhängig von der

to Reihenfolge der entsprechenden Relais.

II. Arbeitsweise bei einem festen Erdschluß. Bei einem festen Erdschluß vollziehen sich die ersten Schaltbewegungen genau so wie beim vorübergehenden Erdschluß, und zwar:

Sobald ein Phasenrelais, z. B. 31, abfällt, schaltet der Erdungsschalter 11 ein, dabei wird der Kontakt 64 geschlossen, und die Spulen 67 und 68 erhalten Strom. Der Kern 69 wird eingezogen und durch Schließen des Kontaktes 7-8 die Spule 68 (und 67) über einen Parallelstromkreis angeschlossen. Das Uhrwerk 73 beginnt zu laufen, und der Kontakt 9-74-10 gibt für den Schaltmotor das Ausschaltkommando. · Sobald der Schaltmotor seine Ausschaltstellung erreicht hat, schaltet er jetzt sogleich wieder ein, weil sich das Phasenrelais 31 infolge des festen Erdschlusses dauernd in Einschaltstellung (unten) befindet. Wenn dann der Schaltmotor die Einschaltung beendet und dabei den Kontakt 64 geschlossen hat, öffnet die inzwischen weiter gelaufene Stange 75 wohl den Kontakt 76. Die Spule 68 wird aber jetzt nicht stromlos, sie ist noch angeschlossen über den Kontakt 64. Der Kern 69 bleibt also eingezogen, und somit kann eine erneute Öffnung des ölschalters über die Kontakte 9-74-10 nicht erfolgen. Dem festen Erdschluß entsprechend verbleibt nunmehr der Erdungsschalter dauernd geerdet.

III. Treten im Netz in zwei verschiedenen Phasen etwa gleichzeitig Erdschlußlichtbögen auf, so dürfen die zugehörigen ölschalter wegen der damit verbundenen Kurzschlußgefahr nicht beide einschalten. Das wird durch die schon geschilderte Abhängigkeitsschaltung der Relais 31, 32, 33 erreicht. Sobald zwei Relais gleichzeitig ansprechen, wird daher keiner von den beiden Erdungsschaltern einschalten. Treten jedoch die Erdschlüsse zeitlich knapp hintereinander auf, so könnte, wenn keine entgegenwirkenden Maßnahmen getroffen wären, ein unrichtiges Arbeiten der Erdungsschalter eintreten. Nachdem der erste Erdungsschalter ein- und wieder ausgeschaltet hat, würde, wenn der Lichtbogen dieser Phase dadurch erloschen ist, das betreffende Phasenrelais wieder anziehen, und damit würde, falls ein zweites Phasenrelais abgefallen ist, der zugehörige Schaltmotor sogleich einschalten. Das ' muß verhindert werden, wenigstens solange das Zeitrelais 70 noch nicht den Kontakt 76 geöffnet hat und danach in seine Anfangsstellung (Kern oben) zurückgegangen ist, da sonst der zweite Schaltmotor nicht wieder ausschalten könnte, weil die Spule 68 über dessen Kontakt 64 erregt bliebe, wie am Schlüsse des Falles II erläutert wurde. Zu diesem Zweck ist an den drei Phasenrelais 31, 32, 33 eine elektromagnetisch betätigte Verriegelung 80, 81, 82, 83 angeordnet, durch welche während der Erregungszeit der Spulen 68 und 67 jedes abgefallene Phasenrelais derart gehalten wird, daß es, wenn es anzieht, zwar den Stromkontakt, z. B. Kontakt 1-2, öffnet, nicht aber die oberen Kontakte, die Abhängigkeitskontakte, schließt. Ein zweites Phasenrelais kann also während dieser Zeit seinen Schaltmotor nicht anschalten.

Der Schaltvorgang ist dann folgender: Sobald das zuerst abgefallene Phasenrelais, z. B. 31, den Schaltmotor 14 zum Einschalten bringt und das Zeitrelais 70 (Spule 68) Strom erhält, wird gleichzeitig der Magnet 67 erregt und so durch die Verriegelung (mittels Haken 81) das Relais'31 gegen zu frühes Zurückgehen gesperrt. Die Sperrung des Relais 31 wird aufgehoben, sobald das Zeitrelais 70 — nach Öffnung des Erdungsschalters 11 — den Kontakt 76 öffnet und dadurch seine eigene Magnetspule 68 und die Magnetspule 67 stromlos macht. Relais 31 kann nun in seine Normällage zurückkehren, wodurch über das schon früher abgefallene Relais, etwa Relais 32, Stromschluß für den zweiten Schaltmotor 15 hergestellt wird. Dieser vollzieht nun ebenso die einzelnen Schaltbewegungen wie der erste.

Die Verriegelung, die bei dem Ausführungsbeispiel als elektromagnetisch betätigtes mechanisches Gesperre dargestellt ist, kann auch als rein elektrische Verriegelung durch sogenannte Abhängigkeitskontakte durchgebildet werden.

Claims (3)

1. Pat ent-Ansprüche:

   ι. Anordnung zum selbsttätigen Steuern mehrerer elektrisch betätigter Apparate oder Apparategruppen, die nur zeitlich nacheinander betätigt werden dürfen, insbesondere zum Schutz elektrischer Anlagen, dadurch gekennzeichnet, daß für alle zu steuernden Apparate (11,12,13) ^{nur e}'ⁿ gemeinsamer selbsttätig wirkender Kontaktapparat (Zeitrelais 70) vorgesehen ist, der die Steuerung übernimmt, nachdem durch einen Kornmandoapparat (Phasenrelais 31, 32, 33) der jeweils zu betätigende Apparat oder die jeweils zu betätigende Apparategruppe gewählt wurde.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1 zum Steuern der Erdungsschalter in Ein- oder Mehrphasen-Hochspannungsnetzen, dadurch

   gekennzeichnet, daß der erste Kontakt, das Kommando zum Einschalten für einen Einzel-Erdungsschalter (ii), von dem zugehörigen Kommandoapparat (Phasenrelais 31) direkt gegeben wird, worauf die weitere Steuerung dem gemeinsamen selbsttätig wirkenden Kantaktapparat (Zeitrelais 70) übertragen wird. .
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine mechanische oder elektrische Verriegelung der Kommandoapparate (Phasenrelais 31, 32, 33) derart, daß, nachdem, der erste Schaltvorgang eines Einzel - Erdungsschalters (11) eingeleitet wurde, zwar der hierfür noch bestehende Kommandokontakt (1-2) unterbrochen werden, nicht aber ein neuer Kommandostromkreis für einen zweiten Einzel-Erdungsschalter geschlossen werden kann, bevor alle erforderlichen, selbsttätig gesteuerten Schaltvorgänge des ersten Erdungsschalters (11) erledigt sind.

   Hierzu 1 Blatt. Zeichnungen.