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Anordnung zur Beseitigung von Lichtbogenfehlern Ein großer Teil, der
in elektrischen. Netzen. auftretenden Fehler sind sogenannte Lichtbogenfehler. Diese
kann man in bekannter Weise dadurch beseitigen, daß man kurzzeitig der Fehlerstelle
die Energie entzieht, indem man einen im Zuge der Leitung liegenden Schalter öffnet
und ihn nach kurzer Zeit wieder schließt. Diese Art der Fehlerbeseitigung .bereitet
'keine Schwierigkeit, wenn die Leitung nur einseitig gespeist wird, weil dann durch
das Abschalten des Schalters, beispielsweise am Anfang der Leitungsstrecke, .die
Fehlerstelle spannungslos wird. Wird aber die Leitung von zwei Seiten gespeist,
so ist es erforderlich, daß -die Schalter an beiden Leitungsenden geöffnet werden,
und zwar maß diese Öffnung gleichzeitig erfolgen, damit die spannungslose Pause,
d. h. die Zeit, während der die Schalter geöffnet sind, immer die für die Löschung
des Lichtbogens notwendige Zeit besteht. Wenn die an den Leitungsenden vorgesehenen
Schalter durch Selektivschutzeinrichtungen gesteuert werden, die durch eine Hilfsverbindung
miteinander in Verbindung stehen, kann man erreichen, daß bei Öffnen eines Leitungsschalters
an einem Ende auch der Schalter am anderen Ende gleichzeitig geöffnet wird. Eine
solche Hilfsverbindung ist aber nicht in allen Fällen vorhanden. Man hat daher beispielsweise
bei Verwendung von Widerstandsrelais, z. B. Im,pedanzrelais, vorgeschlagen., die
Kennlinie des Widerstandsrelais so zu legen, daß die erste Abschaltung mit der Schnellzeit
über die Länge der Leitungsstrecke hinausgeht, so daß die Schalter
an
beiden Leitungsenden unabhängig davon, ob der Fehler in der Mitte oder am Ende auftritt,
gleichzeitig fallen. Es ist hierdurch also. in allen Fällen; in denen die Anregung
des Schutzes an beiden Leitungsenden gleichzeitig erfolgt, ein praktisch gleichzeitiges
und schnelles Abschalten an beiden Enden der Leitung erreicht. Es kann aber in Netzen
auch ,die Kurzschlußverteilung derartig sein, daß bei Auftreten eines Kurzschlusses
im wesentlichen Kurzschlußenergie nur von der einen; .Seite in die Leitung hineinfiießt
und erst nachdem die Leitung an dieser Seite geöffnet ist, auch von der anderen
Seite Kurzschlußenergie zufließt, so daß erst jetzt die Anregerelais an dieser Seite
angeregt werden. Dann arbeiten .die Schalter an :den beiden Leitungsenden nicht
gleichzeitig. Da zur Löschung des Lichtbogens eine gewisse spannungslose Pause notwendig
ist, die so lang sein muß, daß der Lichtbogen so weit entionisiert ist, daß beim
erneuten Zuschalten der Lichtbogen nicht mehr zündet; muß die Zeit, während der
Schalter ausgeschaltet ist, so lang gewählt werden, daß sie auch dann für die Entionisierung
ausreicht, wenn der Schalter am anderen Leitungsende später fällt. Das bedeutet
eine unnötige Erhöhung der spannungslosen Pause für die Fälle, in denen eine Anregung
an beiden Seiten erfolgt.
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Durch die Anordnung nach der Erfindung wird .dieser Nachteil vermieden.
Gemäß der Erfindung wird die Zeit der Unterbrechung abhängig gemacht von einer Messung
der Spannung im abzuschaltenden Anlageteil nach .dem Auftreten des Fehlers. Beispielsweise
kann man die Anordnung so treffen,, .daß die Zeit, während welcher die Leitung spannungslos
ist, erst abzulaufen beginnt, sobald das Spannungsrelais das Spannungslossein der
Leitung ifestgestellt hat. Dies ist dann ein Zeichen dafür, daß auch das andere
Ende der Leitung abgeschaltet worden ist, ausgenommen den Fall, daß ein satter metallischer
mehrpoliger Kurzschluß vorhanden ist, der aber ohnehin durch den kurzzeitigen Energieentzug
nicht beseitigt werden kann. Es erfolgt also das Wiedereinschalten der Leitungen
erst dann, wenn eine für die Lichtbogenlöschung ausreichende Zeit nach Feststellung
der vollkommenen Spannungslöosigkeit der Leitung verstrichen ist. Ist eine von einem
Lichtbogenkurzschluß betroffene Leitung an einem Leitungsende noch nicht abgeschaltet;
so kann man am anderen Leitungsende stets den. Spannungsabfall im Lichtbogen feststellen.
Gegenüber Anordnungen, bei denen durch eine Hilfswerbirndung ein gleichzeitiges
Abschalten der Schalter an beiden Leitungsenden sichergestellt ist, wird zwar bei
der Anordnung nach der Erfindung die Zeit, in welcher ein Schalter ausgeschaltet
bleibt, etwas erhöht, aber nur für die Fälle, in denen der Schalter am anderen Leitungsend@e
nicht gleichzeitig fällt. Das sind aber die Fälle, in denen durch Unterbrechung
der betrachteten Leitungsstrecke ein Auseinanderfallen der Kraftwerke nicht zu befürchten
ist.
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Man kann die zur Löschung des Lichtbogens notwendige Unterbrechungszeit,
die erst beim Spannüngsloswerden der Leitung durch Ansprechen des Spannungsrelais
zu laufen beginnt, konstant halten. Man !kann aber auch diese Zeit in Abhängigkeit
von der Größe der Restspannung, die beim Lichtbogenfehler auftritt, abhängig machen,
und zwar beispielsweise in der Weise, daß diese Zeit um so. 'kleiner wird, je größer
die Restspannung ist. Zu diesem Zweck würde man die Restspannung messen und damit
die Größe der Zeiteinstellung bemessen, die beim tatsächlichen Spannungsloswerden
der Leitung abzulaufen beginnt.
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Die Erfindung ist auch anwendbar, wenn nicht an jedem Leitungsende
ein Schalter zum kurzzeitigen Aus- und Wiedereinschalten, vorgesehen ist, sondern
wenn nur an einzelnen bevorzugten Punkten, beispielsweise an den Einspeisestellen
eines vermaschten Netzes solche Schalter vorbanden sind, die bei einem Fehler kurzzeitig
aus- und wieder eingeschaltet werden. Auch hier kann man durch Anwendung der Erfindung
erreichen, daß die spannungslose Pause stets eingehalten wird, so daß umfangreiche
Hilfsverbindungen, die das Wiedereinschalten der Schalter steuern, nicht notwendig
sind.
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Die Abhängigkeit der zur Löschung des Lichtbogens notwendigen Zeit
von der Höbe der Restspannung ist aber auch anwendbar, wenn die die kurzzeitige
Ausschaltung der Schalter bewirkenden Relaiseinrichtungen mit einer Hilfsverbindung
miteinander in Verbindung stehen, so daß ein gleichzeitiges Fallen dieser Schalter
sichergestellt ist. Denn dadurch, däß man die Zeit vom Ausschalten des Schalters
bis zum Wiedereinschalten von der Höhe der Restspannung abhängig macht, beispielsweise
in der Weise, daß sie um so kleiner ist, je größer die Restspannung, kann man sich
den Bedingungen der Lichtbogenlöschung in einfacher Weise anpassen.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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In Fig, r ist eine Ringleitung dargestellt mit sechs Stationen I bis
VI, wobei angenommen ist, daß nur in den Stationen I und VI eingespeist wird. Tritt
an der durch einen Pfeil bezeichneten Stelle ein Kurzscbluß auf, so wird zunächst
in größerem Ausmaß nur Kurzschlußenergie in die fehlerhafte Strecke über den Schalter
r fließen, so däß: dieser ausgeschaltet wird, während die über .den Schalter :2
fließende Energie infolge der Länge der Leitung so gering ist, daß dort zunächst
die Schutzeinrichtung nicht angeregt wird. Erst wenn der Schalter r ausgeschaltet
ist, fließt so viel Kurzsdhlußenergie über den Schalter :2 zu, daß auch dieser ausschaltet.
Mißt man nun mit Hilfe eines Spannungsrelais das tatsächliche Spannungsloswerden
der Leitung und iäßt man von diesem Zeitpunkt ab erst die Zeit ablaufen, nach deren
Ablauf die Schalter zugeschaltet werden., so. erreicht man mit Sicherheit 'die zum
Erlöschen des Lichtbogens notwendige spannungslose Pause.
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In Fig.. 2 ist die Spannungsaufteilung dargestellt, wenn .der Schalter
r abgeschaltet ist. Man sieht, daß von der Fehlerstelle bis zum offenen Ende der
Strecke
die kleine Lichtbogenspannung e besteht und daß diese von der Fehlerstelle bis zur
Station VI auf die Betriebsspannung ansteigt.
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Ähnliche Verhältnisse wie bei einer Ringleitung ergeben sich auch
bei einer Doppelleitung gemäß Fig.3 bei einem Fehler, der in der durch einen Pfeil
bezeichneten. Stelle auftritt. Hier 'kommt es vor allem darauf an, daß eine gute
Verdrillung der Leitung vorhanden ist, weil sonst durch Beeinflussung der Nachbarleitungen
die Spannung nicht ganz verschwindet.
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Wenn der Schalter i ausgeschaltet wird, ist es möglich, daß der Lichtbogen
erlischt, ohne daß der Schalter 2 auslöst. Dies würde bedeuten, ,daß eine Zusohaltung
infolge der erwähnten Spannungsüberwachung nicht eintreten könnte. Um, diesen Fall
auszuschließen, ist es vorteilhaft, nicht nur bei Spannung Null oder bei Unterschreiten
eines ganz geringen Betrages der Spannung die Wiedereinschaltung zuzulassen, sondern
auch dann, wenn die Spannung so hoch ist, daß sie nicht mehr als Spannungsabfall
am Lichtbogen gelten kann, sondern als normale Spannung au:fgefaßt werden muß:,
also etwa bei Werten über 75 % der Betriebsspannung.
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In Fig.3 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für eine dreiphasige
Leitung dargestellt. Mit i ist der Schalter der Leitung bezeichnet, der einen Hilfskontakt
3 und eine Einschaltspule 4 besitzt. 5 ist ein Nullspannungsrelais mit einem Kontakt6.
Das Spannungsrelais ist an einem Spannungswandler 7 angeschlossen. Der Kontakt 6
liegt im Stromkreis eines Zeitrelais 8, dessen verzögerter Kontakt 9 im Stromkreis
der Einschaltspule 4 liegt. Außerdem sind noch Spannungsrelais 11, 12 und 13 vorgesehen,
die je eine verkettete Spannung des Spannungswandlers 14 überwachen und deren in
Reihe geschaltete Kontakte 15, 16 und 17 @ebenfalls im Stromkreis der Einschaltspule
liegen. Sie halten ihre Kontakte geschlossen, wenn die Spannung 751/o des Normalwertes
übersteigt.
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Tritt in der Leitung, also rechts vom Schalter i, ein Fehler auf,
so wird der Schalter i ausgeschaltet. Die dazu notwendigen Einrichtungen sind, weil
bekannt, nicht dargestellt. Es sei angenommen, daß der Schalter am anderen Leitungsende
zunächst nicht .abschaltet. Dann bekommt wegen der Lichtbogenspannung das Relais
5 so viel Spannung, daß es seinen Kontakt 6 geöffnet 'hält. Erst wenn, der Schalter
am anderen Leitungsende ausschaltet und damit die Leitung spannungslos wird, schließt
sich der Korntakt 6, und es wird das Zeitrelais 8 erregt, das nach einer einstellbaren
Zeit, die für die Entionisierung des Lichtbogens notwendig ist, die Einschaltspule
4 erregt und damit den Schalter i wieder einlegt. Ist dadurch der Fehler beseitigt,
so bleibt die Anordnung in Ruhe, ist der Fehler nicht ,beseitigt, so kann die Leitungsstrecke
sofort oder nach ein- oder mehrmaligem wiederholten Einschalten endgültig durch
die Schutzeinrichtung abgeschaltet werden. Die Einrichtungen, die es bewirken, daß
der Schalter nur ein oder mehrmals kurzzeitig wieder ausgeschaltet wird, sind der
Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Auch ist nicht dargestellt, .daß bei
Ausschaltung des Leitungsschalters durch einen von Hand gegebenen Schaltbefehl die
Wiedereinschaltung gesperrt werden kann.
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Ist durch das Abschalten des Leitungsschalters i, ohne daß der Schalter
am anderen Leitungsende fällt, der Lichtbogen beseitigt, so kehrt die normale Spannung
wieder und die Relais 11, 12 und 13 schließen ihre Kontakte und bewirken ein sofortiges
Wiedereinschalten des Leitungsschalters.
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In Fig.5 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei
welchem die Zeit zur Lichtbogenlöschung abhängig gemacht ist von der Restspannung
auf der Leitungsstrecke, .die durch den Lichtbogen bedingt ist. Mit i ist wieder
der Schalter .bezeichnet, dessen Einschaltspule das Bezugszeichen 4 trägt. 3 ist
ein Hilfskontakt im Stromkreis der Einschaltspule 4. Mit 22 ist ein Zeitrelais bezeichnet,
daß bei Ansprechen des Nullspannungsrelais 2,6 .abläuft. Die Zeiteinstellung dieses
Relais ist nun nicht konstant, sondern abhängig von der Höihe der Restspannung am
Lichtbogen. Zu diesem Zweck wird der Spannungsmesser 29 an den Spannungswandler
7 angeschlossen und der zeigerartig ausgebildete Gegenkontakt 23 wird entsprechend
der Höhe der Spannung abgelenkt. Der Gegenkonta'lct 24 läuft, wie schon angedeutet,
beim Spannungszusammenbruch an, indem durch Schließen des Kontaktes 27 der Triebmagnet
21 erregt wird, wodurch der Kontakt 24 mit gleichförmiger Geschwindigkeit auf den
Gegenkontakt 23 hinläuft. Beim Ansprechendes Relais 26 wird auch bleichzeitig noch
die Spule 25 erregt, welche die Fixierung der Stellung des Gegenkontaktes 2.3 vornimmt
und eine Zeit aufrechterhält, die größer ist als die längste Ablaufzeit des Zeitrelais
22.
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Tritt ein Fehler auf der Leitung auf, so wird der Schalter i ausgeschaltet.
Je nachdem, wie groß die durch den Lichtbogen bedingte Restspannung auf der Leitung
ist, wird durch das Meßgerät 29 der Gegenkontakt 23 mehr oder weniger dem Kontakt
24 genähert. Wird jetzt der Schalter am anderen Leitungsende abgeschaltet, so bricht
die Spannung auf der Leitung auf Null zusammen, das Relais 26 spricht an und setzt
das Zeitrelais in Tätigkeit. Gleichzeitig wird die Stellung des Gegenkontaktes 23
festgehalten durch Erregung :der Spule 25. Das Zeitrelais läuft um so schneller
ab; je größer die Restspannung am Lichtbogen. gewesen ist. Sobald die Kontakte 24
und 23 in Berührung kommen, wird die Einschaltspule 24 des Schalters erregt und
dieser eingeschaltet. Darauf öffnet das Relais 26 wieder seinen Kontakt und die
Einrichtung ,geht in die dargestellte Ruhelage zurück.