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Einrichtung zum Öffnen und Schließen von Trennschaltern in Drehstrom
Hochspannungsanlagen Zu den gefürchtetsten Betriebsunfällen in elektrischen Schaltanlagen
gehört das Ziehen eines Trennschalters unter Last, das fast stets eine Zerstörung
ganzer Anlagenteile durch den entstehenden Lichtbogen zur Folge hat.
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Um die Folgen eines in einer Schaltanlage entstehenden Lichtbogens
zu beschränken, hat man Schaltanlagen gebaut, bei denen die einzelnen Phasen räumlich
voneinander getrennt sind, sich beispielsweise in verschiedenen Stockwerken befinden.
Man könnte nun daran denken, bei solchen Schaltanlagen die Folgen einer fehlerhaften
Trennschalterbedienung dadurch zu beschränken, daß man die Trennschalter einer Drehstromleitung
in den einzelnen Phasen nicht gleichzeitig, sondern aufeinanderfolgend bedient,
insbesondere öffnet. Bei Schaltanlagen mit von Hand angetriebenen Trennschaltern
ist dies Verfahren verhältnismäßig leicht durchführbar. Läßt man nach dem Öffnen
des ersten Trennschalters grundsätzlich eine gewisse Zeit verstreichen, so kann
bei Entstehung eines Schaltlichtbogens, der fast stets nach Erde überschlägt, inzwischen
der in Reihe mit dem Trennschalter 'liegende Ölschalter auslösen und die Leitung
allphasig abschalten.
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Bei dem geschilderten Betriebsverfahren besteht nun aber die Gefahr,
daß in einer Leitung versehentlich - statt aller drei Trennschalter nur zwei Trennschalter
geschlossen werden. Ereignet sich dieses Versehen bei der Sammelschienenumschaltung
und werden nun, um von einem Sammelschienensystem auf das andere überzugehen, die
in der gleichen Verzweigung wie die soeben bedienten Trennschalter liegenden Trennschalter
des anderen Sammelschienensystems geöffnet, so tritt bei einem der Trennschaltermesser
offenbar ein Öffnen unter Last ein. Das geschilderte Verfahren kann also, statt
Gefahren zu vermeiden, neue Gefahren herbeiführen, wenn nicht stets alle drei Trennschalter
bedient werden. Bei unzuverlässigem Bedienungspersonal, das in erster Linie die
Anwendung der Sicherungsmaßnahmen veranlaßte, besteht diese Gefahr in starkem Maße.
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Eine Automatisierung des Betriebsverfahrens stößt zunächst auf Schwierigkeiten.
Würde man in den Antrieb der einzelnen Phasentrennschalter Zeitorgane einschalten,
die durch Abhängigkeitskontakte entsprechend der Schaltfolge der Phasentrennschalter
betätigt werden, so würde man verhältnismäßig komplizierte und für den Betrieb wenig
brauchbare Anordnungen erhalten.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich
bei Trennschaltern mit Druckluftantrieb eine Anordnung finden läßt, die die aufeinanderfolgende
Bedienung der in den einzelnen Phasen liegenden
Trennschalter bei
ausreichender Betriebssicherheit herbeiführt.
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Erfindungsgemäß werden die drei Phasentrennschalter durch unabhängige
Druckluftkolben bewegt, von denen zunächst bei Betätigung des Steuerventils für
den Antrieb nur einer mit der Druckluftleitung in Verbindung gebracht wird, während
die Druck-Iuftzufuhr für die übrigen Trennschalterkolben nur vorbereitet und erst
nach erfolgter Ausführung des Arbeitsbefehls beim erste Trennschalter wirksam hergestellt
wird. Bei der praktischen Ausführung des neuen Druckluftantriebs wird man vorteilhaft
derart vorgehen, daß man in einer Drehstromschaltanlage nach dem Öffnen des ersten
Trennschalters die beiden anderen Trennschalter gleichzeitig öffnet.
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Es ist bereits bekannt, zur aufeinanderfolgenden Betätigung von elektrischen
Schaltern Druckluftkolben zu verwenden, die jeweils durch Öffnungen in ihren Zylindern
die Speisung des Zylinders eines nachfolgenden Schalters steuern. Bei den bekannten
Antrieben handelt es sich jedoch darum, unabhängige Schaltvorgänge, die durch den
Verbraucher bedingt sind, herbeizuführen, also z. B. einen Widerstand mehrstufig
zu überbrücken. Die Anwendung dieser Antriebe für Hochspannungstrennschalter muß
zunächst als unnötige Komplikation erscheinen, da für die Verbraucher die Schaltfolge
der Hochspannungstrennschalter in den einzelnen Phasen .gleichgültig ist. Der Erfindung
liegt die Erkenntnis zugrunde, daß man bei der durch Druckluft gesteuerten aufeinanderfolgenden
Betätigung der Phasentrennschalter andere Vorteile erreicht, nämlich die Vermeidung
der bei Handbetätigung einzeln angetriebener Trennschalter möglichen Betriebsfehler
durch selbsttätige Abwicklung des Schaltvorganges. Hierbei ist zu berücksichtigen,
daß im Gegensatz etwa zum Widerstandanlassen eines Motors bei der Trennschalterbetätigung
die Reihenfolge, in der die einzelnen Trennschalter geöffnet oder geschlossen werden,
an sich gleichgültig ist. Bedeutungsvoll ist nur, daß zunächst nur ein Trennschalter,
,dann erst die übrigen Trennschalter betätigt werden.
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Auch für die bei Verwirklichung der Erfindung notwendigen Verzögerungsorgane
kann man sich bekannter Mittel bedienen. Die in den Figuren angegebenen Drosselungseinrichtungen
sind für Druckluftantriebe von Schaltern bereits verwendet worden.
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In Fig. i ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die
Fig. i zeigt die Trennschaltergruppen zweier Abzweige, und zwar ist die linke Trennschaltergruppe
im geschlossenen, die rechte Trennschaltergruppe im geöffneten Zustand dargestellt.
Die Konstruktionseinzelheiten sind bei beiden Abzweigen die gleichen.
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Die Trennschalter io, 2o und 3o der einzelnen Phasen eines Drehstromabzweiges
werden durch die Druckluftkolben 1i, 21 und 31 über die Gestänge 12, 22 und 32 bewegt.
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Die Bewegung der Trennschalter wird durch Fernsteuerung über die Steuermagnete
41 und 51 der Trennschalteröffnungsventile 4o und Trennschalterschließungsventile
5o eingeleitet.
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Erhält die Spule 4i der linken Schaltergruppe der Fig. i Spannung,
so strömt aus der Leitung i Druckluft über Leitung :2 und Leitung 3 nach dem Druckluftkolben
i i, der über das Gestänge i2 den Trennschalter io öffnet. Die Drucl Luftkolben
2i und 31 der Trennschalter 2o und 3o sind über die Leitung 4 angeschlossen, die
von der Leitung 2 durch das Hilfsventil 14 getrennt ist.
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Es sei nun angenommen, daß der Trennschalter io sich geöffnet hat.
Der an der Welle 12. angebrachte Hebel 16 öffnet dann das Ventil 14, wie die rechte
Trennschaltergruppe der Fig. i erkennen läßt, bei der der Trennschalter io geöffnet
ist. Von Leitung 2 strömt nun Druckluft über Leitung 4 auch nach den Kolben.3i und
21, so daß sich die Trennschalter 2o und 30 ebenfalls öffnen.
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Der entsprechende Vorgang wiederholt sich, wenn die geöffneten Trennschalter
geschlossen werden sollen. Es sei angenommen, daß die Spule 5 i des Ventils So bei
der rechten Trennschaltergruppe erregt wird. Von Leitung i strömt dann Druckluft
über Leitung 5 nach der Unterseite des Druckluftkolbens i. Hat sich der Trennschalter
io geschlossen (Stellung des linken Teils der Fig. i), so wird das Ventil 15 durch
den Hebel 17 geöffnet. Nunmehr strömt auch Druckluft von Leitung 5 über Leitung
7 nach den Unterseiten der Kolben 2 i und 31, so daß sich die Trennschalter 2o und
3o ebenfalls schließen.
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Vor die Leitung i wird mgn in die Hauptdruckluftleitung vorteilhaft
ein Ventil 8 legen, das normalerweise geschlossen ist. Es genügt dann, wenn dieses
Ventil 8 dicht schließen kann, während etwaige Verluste bei den übrigen Ventilen
keine Rolle spielen.
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In Fig.2 ist eine praktische Ausführung für den Antriebskolben i i
des zuerst betätigten Trennschalters, .der mit den Hilfsventilen 14 und 15 zum Öffnen
und Schließen sowie den Rückmeldekontakten 9 konstruktiv zusammengebaut ist, dargestellt.
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Die Sperrung der Druckluftzufuhr für zweiTrennschalterantriebe, solange
der dritte Trennschalterantrieb noch nicht den Schaltbefehl ausgeführt hat, kann
man auch auf
einem anderen Wege erreichen, und zwar dadurch, daß
man den Zufuhrleitungen zweier Trennschalterantriebehohen Strömungswiderstand gibt.
Die Druckluft strömt daher praktisch fast ausschließlich durch die Zufuhrleitung
geringen Strömungswiderstandes, solange diese noch freigegeben ist und der zugehörige
Antriebskolben seinen Hub nicht ausgeführt hat. Ist dies jedoch der Fall und kann
durch den Strömungsweg .geringen Widerstandes keine Druckluft mehr strömen, so werden
auch die Antriebskolben der beiden anderen Trennschalter beaufschlagt. Einen derartigen
Antrieb zeigt Fig.3. Die Wirkungsweise geht aus der Figur ohne weiteres hervor.
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Die Vergrößerung des Strömungswiderstandes bei zwei Druckluftäntriebsleitungen
kann man auch durch Drosselscheiben erreichen. Durch Auswechseln der Drosselscheiben
läßt sich auf einfache Weise die Schaltfolgezeit beeinflussen.