DE615731C - Sicherheitseinrichtung fuer elektrische Kraftanlagen - Google Patents

Description

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Bur, Ind. Ei

14AUai935-DEUTSCxHES REICH

AUSGEGEBEN AM 11. JULI 1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVI 615731
KLASSE 21 c GRUPPE 68a>

S 93661 VIII bj2 ic

Patentiert im Deutschen Reiche vom 31. August 1929 ab

Für die betriebssichere Stromversorgung elektrischer Anlagen besonders auf Schiffen mit ihren verhältnismäßig kleinen, aber stark belasteten Zentralen hat man bereits Einrichtungen vorgeschlagen, die bei Ausfall oder Überlastung von Primärmaschinen den Ausfall der ganzen elektrischen Zentrale verhindern, und zwar wird bei den bekannten Einrichtungen eine Entlastung dadurch herbeigeführt, daß eine Anzahl minder wichtiger Stromverbraucher automatisch vom Netz abgeschaltet oder wenigstens in ihrer Leistung herabgesetzt wird, um dadurch die Stromversorgung der betriebswichtigen Anlageteile sicherzustellen.

Um die Abschaltung dieser minder wichtigen Stromverbraucher selbsttätig dem jeweiligen Belastungszustand der Dynamos anzupassen und zugleich zu verhindern, daß durch Abschaltung sämtlicher Dynamos das Xetz unnötigerweise spannungslos wird, hat man ferner die Anordnung einer Hilfsschaltvorrichtuiig vorgeschlagen, die bei Ausfall oder Überlastung einer Dynamo mehrere Verteilerstromkreise in einer bestimmten Reihenfolge nacheinander selbsttätig und nur in solcher Anzahl abschaltet, bis die Belastung der im Betriebe gebliebenen Dynamos auf einen vorausbestimmten Wert zurückgebracht ist. Diese Hilfsschal !vorrichtung enthält beson- ; . dere Überlastungsrelais, deren Wirkung von ! lien Hauptschaltern der Dynamos unabhängig ' ist und deren Kontakte in einem Hilfsstrom- { kreis liegen, an den alle Auslösevorriehtun- j gen der Verteilerselbstschalter angeschlossen sind, und ferner den einzelnen Verteilerstromkreisen zugeordnete Hilfsrelais, die in Abhängigkeit von der Stromstärke, die in einem vorhergehenden Verteilerstromkreise auftritt, ansprechen.

Während es mit der zuletzt erwähnten Einrichtung möglich ist, im Bedarfsfalle die Entlastung der Anlage nur so weit durchzuführen, wie es zur Aufrechterhaltung eines gesicherten Betriebes erforderlich ist, ist doch diese Einrichtung mit verschiedenen Mangeln behaftet. Einer dieser Nachteile besteht darin, daß für jede der Dynamos außer deren Hauptschalter noch ein besonderes Überlastungsrelais vorgesehen sein muß; ein anderer Nachteil besteht darin, daß die Hilfsschal tvorrichtung nur auf Überstrom in den Dynamostromkreisen anspricht und dann die allmähliche Entlastung der Dynamos bewirkt, nicht aber darauf eingerichtet 'ist, beim Auftreten von Rückstrom oder bei Spannungsrückgang die entbehrlichen Stromverbraucher gleichzeitig und· unmittelbar abzuschalten.

Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Sicherheitseinrichtung für elektrische Kraftanlagen, welche die erwähnten Nachteile nicht aufweist und die Vorteile des stufenweisen Abschaltens- der Verbraucherstromkreise beim Auftreten von Überstrom und des plötzlichen Abschaltens aller entbehrlichen Verbraucher-Stromkreise bei Rückstrom oder Spannung*- rückgang miteinander verbindet. Dies wird

gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß außer einem Hilfsstromkreis, der über Hilfskontakte tier Dynamohauptschalter geführt ist ι ::d infolge :es Erre^:clio:is eines vorav.sb·,-summten Überstroinwerles einer der Dynamos unter Spannung gesetzt wird, wodurch die Auslösevorrichtungen der Veneilerselbstschalter nacheinander in Tätigkeit treten, ein zweiter, eine Steuerleitung enthaltender Hilf s-Stromkreis vorgesehen ist, durch den beim Auftreten von Rückstrom oder im Falle von Sjmnmingsriickgang alle erwähnten Auslösevorriduungen zum Ansprechen gebracht werden. Die Auslüsevorrichtungen der Verteilerselbstschalter können dabei mit einstellbaren Yerzögerungsvorrichtungen versehen sein, die über einen bei überlastung unter Spannung gesetzten Hilfsstromkreis in Tätigkeit und über einen zweiten bei Rückstrom oder Spannuugsrückgang unter Spannung gesetzten Hilfsstromkreis außer Tätigkeit gebracht werden können. Auch andere S törungsursachen lassen sich mit der Einrichtung gemäß der Erfindung beseitigen. So kann z. B. die Störungsursache in einem schlechten Parallelarbeiten zweier Maschinen oder Zentralen liegen; in solchem Falle ist als erste Abhilfe die Aufhebung der Parallelschaltung nötig. Dies kann nach der weiteren Erfindung dadurch bewirkt werden, daß auf Rückstrom ansprechende Trennschalter vorgesehen sind, durch welche bei Außerbetriebsetzung einer der Primärmaschinen oder -masehinengruppen zunächst die Parallelschaltung aufgehoben wird, worauf mittels der auf Überstrom ansprechenden Auslösevorrichtungen die der betreffenden Maschine oder Maschinengruppe zugeordneten Verteilerstromkreise nacheinander abgeschaltet werden. Mit der zuletzt erwähnten Einrichtung ist es also möglich, zwei verschiedene Störungsursachen, Rückstrom und Überstrom, auf zwei verschiedene Arten zu beseitigen, nämlich den Rückstrom durch Aufheben der Parallelschaltung der Maschinen und den Überstrom durch Abschalten von Verbraucherstromkreisen.

Die den Gegenstand der Erfindung bildende Sicherheitseinrichtung ist in der Zeichnung an zwei Ausführungsbeispielen schematisch veranschaulicht.

In Abb. ι ist in einpoliger Schaltung eine Anlage mit drei parallel geschalteten Primärmaschinen I, II, IH dargestellt, von denen die erste, I, durch Öffnen des Schalters 2 von Hand ausgeschaltet ist, was an der Stellung -lcs Ankers 3 des Hauptstromschützes 4 ersichtlich ist. Bei Maschine II ist der Selbstschalter 2 gerade herausgefallen; der Anker 3 ist hier angezogen und hält die Hilfskontakte 5 noch geschlossen. III ist eine im normalen Betrieb befindliche Maschine, bei welcher der infolge leichten Überstromes angezogene Anker 3 die Hilfskontakte 5 geschlossen hat. Jeder der Generatoren I, II, III ist . über den /ugirhöriw" Selbstschalter 2 an die Sammelschiene 12 .aigeschlossen. Der Selbstschalter 2 ist als Überstrom- und Rückstromausschalter ausgebildet. Die Bewegung des Ankers 3 des Betriebsstromschützes 4 wird durch die einstellbare Zeitverzögerung 6 gehemmt, so daß die Überstromwicklung 4 den Anker entsprechend der Größe des Überstromes nur langsam anziehen kann: erst bei vielfachem Überstrom erfolgt Schnellauslösung. Die Auslösespule 7 des Rückstromrelais ist aber so stark bemessen, daß sie den Anker 8 gegen die Wirkung der hemmenden Zeitverzögerung durchzuziehen vermag, den Selbstschalter 2 also unverzüglich zum Auslösen bringt. Für das Einschalten der noch zu beschreibenden Sicherheitseinrichtung sind am Rückstromrelais Hilfskontakte 9, am Betriebsstromrelais die bereits erwähnten HiIf*- kontakte 5 und am Selbstschalter 2 Hilfskontakte 10 angeordnet. Die von den Kontakten 5 für Überstrom abgehenden Leitungen sind über die Hilfskontakte 10 zu einer Steuerleitung 13 geführt, die unmittelbar zu dem Abschaltautomaten des ersten Stromverbraucherabzweiges (Verteilerstromkreises) angeschlossen ist. Die Leitungen von den Kontakten 9 der Rückstromrelais führen zu einer zweiten Steuerleitung 14 und über diese zu einem Relais 15, das beim Arbeiten alle selbsttätig abschaltbaren Schalter der Verteilerstromkreise parallel an die Sicherheitseinrichtung anschließt und so den sofortigen Ausfall aller entbehrlichen Verbraucher bewirkt.

Die Art und Weise des Anschlusses der Verteilerautomaten an die beiden Steuerleitungeni3 und 14 ist also verschieden. Für die durch die Steuerleitung 13, die also die Auslösung bei Überstrom vermitteln soll, gesteuerten Schalter der Verteilerstromkreise ist die Anordnung so getroffen, daß erst nach Betätigung des ersten Verteilerselbstschalters 16 und nach Abschaltung der zugehörigen Zugspule 17 die Zugspule 17 des zweiten Verteilerselbstschalters 16 eingeschaltet wird; nach dessen Arbeiten wird dann die dritte Zugspule 17 eingeschaltet usw. Dementsprechend fallen die Verteilerautomaten 16 nacheinander aus. Die Entlastung der Zentrale nimmt entsprechend dem Abschalten der Verteilerautomaten stetig zu; bei genügenderEntlastung wird der am Maschinenselbstschalter 2 befindliche Auslöseanker 3 in seine Ruhelage zurückkehren und die Hilfskontakte 5 für die Einschaltung der Sicherheitseinrichtung wieder unterbrechen. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, daß bei Überlast nur so viel

Stromverbraucher abgeschaltet werden, wie zur Beseitigung der Überlast gerade erforderlich ist. Durch Einbau von Zeitverzögerungeu 18 in die Verteilerautomaten .ist es möglieh, die Schnelligkeit des Abschalten.=; der Stromkreisselbstschalter noch zu regeln. In Abb. ι ist der am weitesten rechts gezeichnete Schalter i6 der zuerst ausfallende Selbstschalter, da dieser Schalter unmittelbar an

ίο der Steuerleitung 13 liegt. Über den Hilfskontakt 19 wird in der Einschaltstellung dieses Schalters die Zugspule 17 erregt, der Auslösestrom wird nach Ausschalten des Schalters 16 nach der Zugspule 17 des nächsten Schalters über den Hilfskontakt 19 in Schaltstellung .»Aus« weitergeleitet. Soll ein an die Sicherheitsausschaltung angeschlossener Verbraucher nicht mit abgeschaltet werden, so wird die Zugspule des Stromkreisautomaten mittels eines (nicht dargestellten) Umschalters abgeschaltet und der Auslösestrom über den Umschalter zur folgenden Zugspule 17 direkt weitergeleitet.

Als letzter Stromverbraucher ist ein Motor ι τ für ein Spülluftgebläse der die Primärmaschinen I, II, III antreibenden Dieselnraschinen angeschlossen, der als betriebs-. wichtiger Stromverbraucher nicht ganz abgeschaltet werden darf, aber zeitweise in der Leistung durch Kurzschließen von Nebenschlußreglerstufen 20 mittels eines durch die Steuerleitung 13 betätigten selbsttätigen mit Verzögerung arbeitenden Schalters 21 herabgesetzt werden kann.

Die Steuerleitung 14 läßt über das Relais 15 alle Verteilerautomaten 16 gleichzeitig ausfallen. Gerade beim Ausfall einer ganzen Maschine, infolge Ansprechens des zugehörigen Automaten auf Rückstrom oder infolge

Handabschaltung, ist eine möglichst rasche und möglichst wirksame Entlastung der Zentrale wichtig, wohingegen bei auftretender Überlastung eine der Größe der Überlastung entsprechende allmähliche Entlastung zweck-

mäßiger erscheint.

Die Einschaltung der Sicherheitseinrichtung erfolgt im allgemeinen durch das Ansprechen der an den Magneten der Automaten bzw. der an den Automaten selbst angebrachten Hilfskontakte; die Einschaltung ist also vom Strom abhängig. Nun ist aber, besonders bei Zentralen mit Dieseldynamos, der Fall möglich, daß die Automaten nicht ansprechen, da die Dieselmaschinen weniger gut überlastbar sind und infolgedessen die Dieseldynamos in der Spannung nachlassen. Für diesen Fall soll ein an der Sammelschiene 12 liegendes Spannungsrelais 22 beim Erreichen einer unteren Spannungsgrenze die Sicherheitseinrichtung einschalten. Hei der in der Abb. 1 dargestellten Anord- j nung steuert das Spannungsrelais 22 unmittelbar das Relais 15, dessen Magnetwicklung im Stromkreis der Steuerleitung" 14 liegt. Es kann natürlich auch, falls die für die Sicherheitseinrichtung erforderlichen Ströme für die Kontakte des Spannungsrelais zu groß werden, ein Zwischenrelais verwendet werden. Nach" Arbeiten der Sicherheitsschaltung wird die Zentrale entlastet, die Betriebsmaschinen erreichen wieder ihre normale Drehzahl und Spannung, und die Sicherheitsschaltung wird wieder abgeschaltet. Die Bedienung schaltet eine neue Betriebsmaschine zu, und die ausgefallenen Stromkreise können nun entsprechend der zur Verfügimg· stehenden Zentralenleistung ohne weiteres wieder eingeschaltet werden. Um auch die Möglichkeit zu haben, bei besonderen Veranlassungen die Sicherheitsschaltung willkürlich arbeiten zu lassen, ist noch ein Umschalter 23 λόγ-gesehen, durch den die Steuerleitungen 13 und 14 nach Belie1>en in Betrieb gesetzt werden können.

Die getrennten Steuerleitungen 13 und 14 können auch benutzt werden, um auf getrennte Automaten- bzw. Verbrauchergruppen zu arbeiten. Es kann hierdurch erreicht werden, daß im Falle einer Störung an einer Hauptmaschine und beim dadurch bedingten Arbeiten des Rückstromrelais zunächst die Parallelschaltung der Maschinen aufgehoben wird und im Falle der Überlastung von einzelnen Maschinen dann mittels des Überstromauslösers die diesen Maschinen zügeordneten abschaltbaren Stromkreise der Reihe nach abgeschaltet werden. Eine derartige Anordnung ist besonders bedeutungsvoll für Anlagen, bei denen zwei oder mehrere Zentralen vorhanden sind, die, wie es bei Kriegsschiffen üblich ist, getrennt voneinander aufgestellt werden. Bei einer Verletzung und Außerbetriebsetzung der einen Zentrale wird mittels Rückstromauslöser zunächst die Parallelschaltung aufgehoben, d. h. es wird die Verbindungsleitung zwischen den beiden Zentralen unterbrochen. Die im Betrieb bleibende Zentrale muß nun den gesamten Strom übernehmen und könnte dabei unter Umständen überlastet werden. Mittels der hier durch Überstrom betätigten S icherheitseinrichtung gemäß der Erfindung werden jedoch die minder wichtigen Verbraucher der Reihe nach abgeschaltet, so daß eine Überlastung der Primärmaschine nicht eintritt.

Abb. 2 zeigt eine derartige Anlage. Es sind zwei Stationen vorgesehen, von denen jede aus einer oder auch aus mehreren Primärmaschinen 31 bzw. 32 bestehen kann: dargestellt ist jede Station mit einer Maschine. Die beiden Stationen sind über die Hauptsammeischiene 33 parallel miteinander

λ-erbundeii. Die Sammelschiene 33 kann durch die Trennautomaten 34 und 35 unterbrochen werden. Die Einrichtung ist so getroffen, daß bei" Rückstrom der Station 31 der Trennschalter 34 zum Ausfallen gebracht wird, so daß dann die Station 32 die übrige Last übernehmen muß und umgekehrt. Bei einer etwaigen Überlastung werden die Hilfskontakte 39 bzw. 40 die Sicherheitseinrichtung einschalten, die von den Verteilerstromkreisen 36 bzw. 37 so viel abschaltet, bis die Betriebslast nicht mehr überschritten ist. Die besonders wichtigen Stromkreise 38 bleiben somit dauernd mit Strom versorgt. Die Wirkung, daß die Auslösevorrichtungen der Verteilerselbstschalter nacheinander ansprechen, wird bei den beschriebenen Einrichtungen dadurch erreicht, daß die Schalter in Abhängigkeit voneinander gebracht sind, derart, daß erst nach Abschaltung des einen Verteilerstromkreises die Auslösevorrichtung für den Selbstschalter des nächsten Verteilerstromkreises ansprechen kann. Dieselbe Wirkung läßt sich auch noch auf etwas andere Weise erzielen. Ordnet man nämlich den Auslösevorrichtungen der Verteilerselbstschalter 16 einstellbare Verzögerungseinrichtungen zu, die durch einen auf Überstrom, Rückstrom oder Spannungsrückgang ansprechenden Hilfsstromkreis in und außer Tätigkeit gesetzt werden können, und stellt man diese Verzogerungsvorrichtungen auf verschiedene Zeitdauer ein, so· erreicht man, daß zwar mittels des Hilfsstromkreises sänitliehe Verzogerungsvorrichtungen gleichzeitig in Tätigkeit gesetzt werden, das Ansprechen der Auslösevorrichtungen der Selbstschalter aber nur nacheinander und nur in der erforderlichen Anzahl erfolgt.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   r. Sicherheitseinrichtung für elektrische Kraftanlagen mit mehreren in Parallelschaltung eine Anzahl Verteilerstromkreise speisenden Dynamos und mit einer Hilfsschaltvorrichtung, durch welche bei Überlastung einer Dynamo mehrere Verteilerstromkreise in einer bestimmten Reihenfolge nacheinander selbsttätig und so nur in solcher Anzahl abgeschaltet werden, bis die Belastung der im Betriebe gebliebenen Dynamos auf einen vorausbestimmten Wert zurückgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß außer einem eine Steuerleitung (13) enthaltenden Hilfsstromkreis, der über Hilfskontakte (5) der Dynamohauptschalter geführt ist und infolge des Erreichens eines vorausbestimmten Uberstromwertes einer der Dynamos unter Spannung gesetzt wird, wodurch die Auslösevorrichtungen der Verteilerselbstschalter nacheinander in Tätigkeit treten, ein zweiter, eine Steuerleitung (14) enthaltender Hilfsstromkreis vorgesehen ist, durch den beim Auftreten von Rückstrom oder im Falle von Spannungsrückgang alle erwähnten Auslösevorrichtungen gleichzeitig zum Ansprechen gebracht werden.
2. 2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösevorrichtungen (16) der Selbstschalter der Verteilerstromkreise mit einstellbaren Verzögerungsvorrichtuugen mit gestaffelten Ablauf teilen versehen sind, die ■ über einen bei Überlastung unter Spannung gesetzten Hilfsstromkreis in Tätigkeit und über einen zweiten bei Rückstrom oder Spannungsrückgang unter Spannung gesetzten Hilfsstromkreis außer Tätigkeit gebracht werden können.
3. 3. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch ι für Kraftanlagen mit zwei Gruppen abschaltbarer VerteilerStromkreise, »s die an zwei in Parallelschaltung arbeitende Dynamos oder Dynamogruppen angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf Rückstrom ansprechende Trennschalter (34, 35) vorgesehen sind, durch welche bei Rückstrom einer der Dynamos oder Dynamogruppen zunächst die Parallelschaltung aufgehoben wird, worauf mittels der auf Überstrom ansprechenden Auslösevorrichtungen (39) die der betreffenden Dynamo oder Dynamogruppe zugeordneten Verteilerstromkreise nacheinander abgeschaltet werden (Abb. 2).

   Hierzu 1 !Halt Zeichnungen

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