DE2315496A1

DE2315496A1 - Anordnung zur ueberwachung eines in einem leiter fliessenden stromes

Info

Publication number: DE2315496A1
Application number: DE2315496A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Boerner; Dieter Koerner; Kurt Stummeyer
Original assignee: Krone GmbH
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 1973-03-28
Filing date: 1973-03-28
Publication date: 1974-10-17
Also published as: ZA741987B; NL7403986A

Description

Pnordnung zur Uberwachung eines in einem Leiter fließenden Stromes Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Uberwachung eines in einem Leiter fließenden Stromes, vorzugsweise für Mittelspannungsschaltanlagen, bei der um den Leiter eine mit einem Ringkern versehene Spule angeordnet ist, die mit einer elektronischen Schaltung verbunden ist.
Für den Kurzschlußschutz mehrerer in Reihe geschalteter Transformatoren und der zugehörigen Kabelatreckeh werden aus wirtschaftlichen gründen und bei bestimmten Netzschaltungen of Lastschalter mit Sicherungen verwendet. Ein entsprechender Schutz wurde auch schon für Freileitungsanordnungen angeregt. Ein Schutz mit Sicherungen ist nämlich besonders dann wichtig, wenn die Kabelquerschnitte für die Nennlast und nicht für einen Kurzzeitstrom des Netzes ausgelegt sind.
Bei einer derartigen Schutzart eines Leiters ist das Verhalten von Hochspannungs-Hochleistungs-Sicherungen problemati-sch, wenn durch stromschwache Fehler die Arbeitskennlinie der Sicherungen in Strombereiche verschoben wird, in denen eine Gefahr der Überlastung der Sicherungen besteht. Dies ist besonders dann der Fall, wenn die Sicherungen, wie beispielsweise in raumsparenden Kompaktschaltanlagen, gekapselt sind. Bei Anlagen mit gekapselten Sicherungen besteht zudem die Gefahr einer thermischen Überlastung.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden-Erfindung, eine Anordnung anzugeben, die verhindert, daß eine Sicherung für eine längere Zeit mit einem für sie kritischen Strom betrieben wird, um dadurch eine Gefåhrdung der Sicherung und der zugehörenden Anlage zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein am Ausgang der elektronischen Schaltung vorgesehenes Relais zur Betätigung eines Lastschalters und/oder eine Anzeigeeinrichtung in der Form einer Lampe oder eines Schauzeichens oder einer Fallklappe, wobei das Relais bzw. die Anzeigeeinrichtung nur bei Uberschreitung eines einzustellenden Schwellenwertstromes im Leiter ansprechen und kurzzeitige Stromspitzen nicht registrieren.
Das Relais betätigt den Lastschalter oder das Schütz, so daß dieses bei Uberschreitung des durch die Netzschaltung und die jegliche maximale Last bedingten Stromes ausgelöst wird. Die Anzeigeeinrichtung dient zum gezielten Auffinden der Stromüberwaschung, beispielsweise auch nach der Beseitigung eines Überstromes.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die elektronische Schaltung aus der Serienschaltung eines Wechelspannungsverstärkers, eines Gleichrichters, eines Triggers, einer monostabilen Kippstufe, eines UND-Gatters und eines Transistors besteht, wobei die monostabile Kippstufe mit einem ersten Eingang und der Trigger direkt mit einem zweiten Eingang des UND-Gatters verbunden ist.
Da-in vorteilhafter Weise zudem die Zeitkonstante der monostabilen Kippstufe einstellbar ist, schaltet das UND-Gatter in der Zeit nicht durch, in der die monostabile Kippstufe abläuft, so daß sichergestellt ist, daß beliebige kurzzeitige Laststöße keine Auslösung zur Folge haben. Die so ausgebildete elektronische Schaltung arbeitet außerdem mit sehr niedrigen Eingangsspannungen, so daß der Aufwand für die Anordnung insgesamt sehr gering ist.
In einer Normalausführung sind für Jeden Abzweig drei Relais eingesetzt, die aus einem einstückigen, dreiphasigen, gießharzisolierten Aufsteckwandler mit drei Sekundärspulen versorgt werden. Auf diese Weise ist ein dreiphasiger Schutz mit drei Anordnungen möglich, die auf einer gemeinsamen Grundplatte angebracht sind.
Die einstellbaren Schwellenwertströme der Anordnung kdnnen auf die Sicherungsnennstromstärken eingestellt werden, wobei bei einer gekapselten Ausführung festgelegt werden kann, daß ein Wert von 70 ffi der Nennstromstärke nicht überschritten wird.
Wenn die Zeitkonstante auf den niedrigsten Wert von 1 s eingestellt wird und nicht unterschritten werden kann, dann ist gewährleistet, daß im Kurzschlußfall die Sicherung schneller arbeitet als die erfindungsgemäße Überwachungsanordnung. Dabei sollte der zugeordnete Lastschalter Jedoch so ausgebildet sein, daß es auch im Bereich höherer Ströme bis etwa 400 A sicher unterbricht.
Die erfindungsgemäße Anordnung benötigt in ihrer Normalausführung eine Fremdspannung, die Jedoch aus derselben Spannungsquelle entnommen werden kann, die auch für die Auslösung des Lastschalters vorgesehen ist.
Für den Fall, daß nicht der zugeordnete Lastschalter, sondern ein übergeordneter Leistungsschalter durch die erfindungsgemäße Anordnung ausgelöst werden soll, kann diese ab einem Strom von 45 A für eine direkte Energieversorgung durch eine Kondensatorentladung ausgelegt werden.
Das Relais und die Anzeigeeinrichtung sind mit einer Rückstelltaste verbunden. Wird nach einem Auslösen der erfindungsgemäßen Anordnung und der Beseitigung der Ursache für dieses Auslösen die Rückstelltaste betätigt, so ist es möglich, dadurch das Relais und die Anzeigeeinrichtung in ihre Ausgangsstellung zurückzuscha Iten.
Vorzugsweise ist die gesamte erfindungsgemäße Anordnung in einem Gehäuse vorgesehen.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht noch in einer Verwendung der erfindungsgemäßen Anordnung zur ständigen Überwachung und für den Kurzschlußschutz von Schaltanlagen in Netzschaltungen, die insbesondere aus mehreren in Reihe geschalteten Transformatoren und zugehörigen Kabelstrecken und/oder Freileitungen bestehen, gegenüber stromschwachen Fehlern in Sicherungen der Lastschalter, so daß vor bzw. zu Beginn eines Ausfalls der Sicherungen ein wählbares Abschalten der Lastschalter bewirkt wird.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figur näher erläutert, in der ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt ist.
Der in einem Leiter 1 -fließende Wechselstrom soll überwacht werden. Dabei soll bei einer einzustellenden Stromstärke beispielsweise ein Lastschalter geschaltet werden. Weiterhin soll bei Uberstrom eine Anzeigeeinrichtung (Lampe, Schauzeichen, Fall klappe) ansprechen, wobei Jedoch kurzzeitige Stromspitzen nicht registriert werden.
Um den Leiter 1 ist ein Ringkern oder Eisenring 2 vorgesehen, in dem ein zu dem im Leiter 1 fließenden Wechselstrom proportionaler magnetischer Wechselfluß erzeugt wird. Dieser magnetische Wechselfluß erzeugt seinerseits eine dem Wechselstrom proportionale Wechselspannung in einer Spule 5, die um den Ringkern 2 -gewickelt ist. Diese Wechselspannung wird in einem Wechselspannungsverstärker 4 verstärkt, dessen Verstärkungsfaktor mittels eines Schalters oder Potentiometers einstellbar ist, damit bei verschiedenen wählbaren Stromstärken immer die gleiche Wechselspannung am Ausgang. des Wechse Istromverstärkers 4 liegt.
Die am Ausgang des Wechselstromverstarkers 4 liegende Wechselspannung wird durch einen Gleichrichter 5 gleichgerichtet. Die am Ausgang des Gleichrichters 5 liegende Gleichspannung schaltet einen Trigger 6 beim Überschreiten eines Sollwertes. Die sprunghafte Spannungsänderung am Ausgang des Triggers 6 wird einmal in eine monostabile Kippstufe 7 eingespeist, deren Ausgang mit einem ersten Eingang eines UND-rraters 8 verbunden ist, und zum anderen in den zweiten Eingang des UND-5atters 8.
Die Zeitkonstante der monostabilen Kippstufe 7 ist einstellbar, so daß in der Zeit, in der die monostabile Kippstufe abläuft, das UND-Gatter 8 nicht durchschaltet. Dadurch wird vermieden, daß das UND-Gatter 8 schaltet, wenn Stromspitzen im Leiter 1 in kürzeren Zeiten auftreten, als die Zeitkonstante der monostabilen Kippstufe 7 beträgt. Das UND-Gatter 8 schaltet einen Transistor 10, in dessen Kollektorkreis ein Relais 11 und/oder eine Anzeigeeinrichtung, wie beispielsweise eine Lampe, ein Schauzeichen oder eine Fallklappe, liegen. Das Relais 11 schaltet den Lastschalter des Leiters 1, wobei die Anzeigeeinrichtung zu einem gezielten Auffinden der Stromüberwachung beispielsweise auch nach der Beseitigung des Überstromes vorgesehen ist.
Die erfindungsgemäße Anordnung kann ihren Strom aus einem Netzteil, aus Batterien oder aus einem durch den Leiter gespeisten Stromwandler beziehen. Bei Batterien oder einem Stromwandler sind das Relais und die Anzeigeeinrichtung selbsthaltend bistabil) zu betreiben, damit lediglich während des kurzen Schaltvorganges ein hoher Strom entnommen wird. Für diese selbsthaltenden (bistabilen) Bauelemente kann eine Rückstelleinrichtung vorgesehen werden. Damit ist gewährleistet, daß die Anordnung in den übrigen Zuständen einen geringen Strom aufnimmt, so daß die Batterien eine lange Lebensdauer haben und nur selten gewartet werden müssen.

Claims

Patentansprüche

1. Anordnung zur Überwachung eines in einem Leiter fließenden Stromes, vorzugsweise für Mittelspannungsschaltanlagen, bei der um den Leiter eine mit einem Ringkern versehene Spule angeorndet ist, die mit einer elektronischen Schaltung verbunden ist, g e k-e n n z e i c h n e t d u r c h ein am Ausgang der elektronischen Schaltung vorgesehenes Relais (11) zur Betätigung eines Lastschalters und/oder eine Anzeigeeinrichtung in der Form einer Lampe oder eines Schauzeichens oder einer Fallklappe, wobei das Relais bzw. die Anzeigeeinrichtung nur bei Überschreitung eines einzustellenden Schwellenwertstromes im Leiter (1) ansprechen und kurzzeitige Stromspitzen nicht registrieren.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung aus der Serienschaltung eines Wechselspannungsverstärkers (4), eines Gleichrichters (5), eines Triggers (6), einer monostabilen Kippstufe (7), eines UND-Gatters (8) und eines Transistors (10) besteht, wobei die monostabile Kippstufe (7) mit einem ersten Eingang und der Trigger (6) direkt mit einem zweiten Eingang des UND-rratters (8) verbunden ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante der monostabilen Kippstufe einstellbar ist.

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das UND-Gatter (8) mit der Basis und die Anzeigeeinrichtung und/oder das Relais !11) mit dem Kollektor des Transistors (10) verbunden sind.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais (11) und/oder die Anzeigeeinrichtung mit einer Rückstelltaste verbunden sind.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 - 5, gekennzeichnet durch ein die ganze Anordnung umgebendes Gehäuse.

7. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsfaktor des Wechselspannungsverstärkers (4) einstellbar ist.

8. Verwendung der Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur ständigen Überwachung und für den Kurzschlußschutz von Schaltanlagen in Netzschaltungen, die insbesondere aus mehreren in Reihe geschalteten Transformatoren und zugehörigen Kabelstrecken und/oder Freileitungen bestehen, gegenüber stromschwachen Fehlern in Sicherungen der Lastschalter, so daß vor bzw. zu Beginn eines Ausfalls der Sicherungen ein wählbares Abschalten der Lastschalter bewirkt wird.

L e e r s e i t e