DE2503523A1

DE2503523A1 - Wechselstrom-leistungsversorgungssystem

Info

Publication number: DE2503523A1
Application number: DE19752503523
Authority: DE
Inventors: Philip Barkan; Thomas Henry Lee
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1974-03-18
Filing date: 1975-01-29
Publication date: 1975-09-25
Also published as: GB1452592A; CA1015054A; US3873887A; JPS50125235A; FR2265200A1

Description

Wechse1strom-Lei3tungsVersorgungssystem

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wechselstrom-Leistungsversorgungssystem, in dem eine Hauptstromkreissteuerung den Stromfluß von einer Quelle über eine Vielzahl von Zweigstromkreisen steuert, die parallel zueinander und in Reihe mit der Hauptstromkreissteuerung liegen, und in dentjeder Zweigstromkreis seinen eigenen normalerweise geschlossenen Zweig-Leistungsschalter aufweist, der geöffnet werden kann, um den zugehörigen Zweig von dem übrigen System zu trennen.

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Zum Stand der Technik werden folgende US-Patentschriften genannt: 3 219 883, 3 515 829, 3 708 638, 3 ^30 016, 1 689 515, 1 796 817, 2 620 382, 2 866 045 und 2 962 570. Ferner ist von Interesse das IEEE Conference Paper C 73 407-2 von Falcone mit dem Titel "Current-Limiting Device - A Utility's Need", das bei der IEEE Power Engineering Society Summer Power Meeting im Jahre 1973 in Vancouver, Kanada, ausgegeben wurde.

Wenn in einem der Zweigstromkreise in einem System der oben beschriebenen Art ein Fehler auftreten sollte, ist es wünschenswert, diesen bestimmten Stromzweig von dem übrigen System zu trennen und den Betrieb des übrigen Systems mit einer nur minimalen Unterbrechung aufgrund dieses Fehlers fortzusetzen. Dieses Ziel kann zwar in einem selektiv koordinierten System realisiert werden, aber nicht ohne den entsprechenden Preis dafür zu zahlen, da derartige Systeme es erforderlich machen, daß jeder der Zweigschalter den voraussichtlichen Strom des Systems anstelle des Zweigstromkreises führen und unterbrechen können muß. Um diese Bedingungen hinsichtlich des Starkstromführungs- und Stromunterbrechungsvermögens zu erfüllen, muß jeder der Zweigstromschalter in einem selektiv koordinierten System einen stabilen und relativ teuren Aufbau besitzen.

Um die Stromführungs- und Unterbrechungsbelastung zu vermindern, die auf die Zweigstromkreisschalter ausgeübt wird, ist in der US-PS 3 219 883 vorgeschlagen, daß die Hauptstromkreissteuerung als ein Strombegrenzungs-Leistungsschalter aufgebaut ist, der bei einem Fehler in irgendeinem der Zweige mit einer strombegrenzenden Wirkung öffnet, die den Spitzenstrom, der durch die Hauptstromkreissteuerung fließen darf, auf einen Wert begrenzt, der wesentlich unterhalb der Spitze des voraussichtlichen Stromes des Systems an der HauptStromkreissteuerung liegt. Mit der Bezugnahme auf den voraussichtlichen (prospektiven) Strom des Systems an einem gegebenen Punkt in dem Stromkreis wird diese

Terminologie in dem Sinne verwendet, wie er. in den American National Standard Definitions für Leistungsschalter definiert

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ist, die in Publication ANSI C 37-100-1972, Seiten 8 und 9, 1972 durch das Institut of Electrical and Electronic Engineers, New York,. N.Y. veröffentlicht wurden. In dem System gemäß der vorgenannten US-PS 3 219 883 öffnet der Zweigstromschalter nachdem der Hauptstromkreisschalter geöffnet hat und während die Hauptstromkreissteuerung noch offen ist, so daß der Zweigstromkreisschalter von einer Unterbrechung irgendeines Stromes von der Quellenseite des HauptStromkreisschalters völlig entlastet ist. Unmittelbar nachdem der Zweigstromkreisschalter geöffnet hat,wird der Hauptstromkreisschalter wieder geschlossen, um die LeistungsVersorgung über irgendwelche noch geschlossene Zweigstromkreisschalter zum fehlerfreien Abschnitt des Systems wieder herzustellen.

Ein Nachteil des vorstehend beschriebenen Systems besteht darin, daß die Leistung zum fehlerfreien Systemabschnitt während der gesamten Periode, in der der Hauptstromkreisschalter geöffnet ist, im wesentlich vollständig unterbrochen ist, da der strombegrenzende Hauptstromkreisschalter nach dem Öffnen den hindurchführenden Strom von der Systemquelle vollständig unterbricht. Zugegebenermaßen würde ein Teil dieser Lelstungsunterbrechungsperiode selbst dann vorhanden sein, wenn keine Öffnung des Hauptstromkreisschalterserfolgte, da die Leistungszufuhr effektiv unterbrochen ist, solange der Fehler in dem Leistungssystem besteht und nicht durch den entsprechenden Zweigstromkreisschalter behoben ist. Es würde aber höchst erstrebenswert sein, die Dauer der Leistungsunterbrechung auf einen Zeltraum zu begrenzen, der nicht größer ist als derjenige, den der entsprechende Zweigstromkreisschalter zur Beseitigung des Fehlers benötigt.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, ein Leistungsversorgungssystem der vorstehend beschriebenen allgemeinen Art zu schaffen, bei dem die Dauer der Leistungsunterbrechung zum fehlerfreien Abschnitt des Systems, die aus einem Fehler in einem Zweigstromkreis resultiert, auf eine Zeitperiode begrenzt ist, die nicht wesentlich größer als diejenige

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ist, die der Zweigstromkreisschalter zur Heilung des Fehlers erfordert.

Zur Lösung wird gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Leistungsversorgungssystem mit einem Hauptstromkreis-Steuergerät geschaffen, das eine normalerweise leitende, strombegrenzende ünterbrechungseinrichtung und einen Widerstand aufweist, der der Ünterbre chungs einrichtung parallel geschaltet ist, wenn die Unterbrechungseinrichtung zum Unterbrechen des hindurchfließenden Stromes in Betrieb ist. Das System enthält ferner zahlreiche Zweigstromkreisschalter, die einander parallel und in Reihe mit dem Hauptstromkreis-Steuergerät geschaltet sind. Ferner ist eine Vorrichtung vorgesehen, die auf den Fehlerstromfluß durch die Hauptstromkreissteuerung und irgendeinen der Zweigstromkreisschalter anspricht,um zu bewirken, daß die Unterbrechungseinrichtung mit einer Strombegrenzung arbeitet, die erstens den Durchlaßspitzenstrom durch die Unterbrechungseinrichtung auf einen Wert begrenzt, der wesentlich unterhalb der Spitze des voraussichtlichen Stromes des Systems am Punkt der Hauptstromkreissteuerung liegt, und zweitens den Strom der HauptStromkreissteuerung zwingt, einem Pfad über den Parallelwiderstand folgen. Die auf den Fehlerstrom ansprechende Vorrichtung bewirkt.normalerweise, daß der eine Zweigstromkreisschalter, durch den der Fehlerstrom fließt, öffnet innerhalb weniger Schwingungen nach dem Beginn des Pehlerstromes und während der Strom der Hauptstromkreissteuerung einem Pfad über den Parallelwiderstand folgt. Weiterhin sind Mittel vorgesehen zum erneuten Schließen der Unterbrechungsvorrichtung der Hauptstromkreissteuerung unmittelbar nach—dem der eine Zweigstromkreisschalter öffnet und den hindurchfließenden Strom unterbricht. Jeder Zweigstromkreisschalter besitzt ein maximales Stromunterbrechungsvermögen, das wesentlich kleiner als der voraussichtliche Strom des Systems an der Stelle des Zweigst romkreissohalters ist, aber der Widerstand hat eine genügend hohe Impedanz, um den Fehlerstrom durch Irgendeinen Zweigstromkrelsschalter unter Kurzschlußbedingungen auf einen Wert inner-

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nalb des maximalen StromunterbrechungsVermögens des Zweigstromkreisschalters zu begrenzen. Der Widerstand ist so ausgewählt, daß seine Impedanz nicht höher als etwa 18 % der normalen Lastirnpedanz ist.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Figur 1 ist ein Einleiter-Schaltbild und stellt ein elektrisches LeistungsVersorgungssystem gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung dar.

Figur 2 ist eine grafische Darstellung der Strombegrenzungswirkung, die in dem Hauptstromkreisschalter gemäß Figur 1 auftritt.

In Figur 1 ist ein Wechselstrom-Leistungsveraorgungssystem zur Lieferung von Leistung von einer Quelle S an eine Vielzahl von Lasten L dargestellt. Das Leistungsversorgungssystem umfaßt eine HauptSammelleitung 10, eine Nebensammelleitung 12 und eine Verbindungsleitung 14, die die Hauptleitung und die Nebenleitung miteinander verbindet.

Eine Hauptstromkreissteuerung 16 und ein Hilfsschalter 17 sind in der Verbindungsleitung 14 miteinander in Reihe geschaltet. Die Hauptstromkreissteuerung 16 und der Hilfsschalter 17 zusammengenommen werden gelegentlich als Strombegrenzungsvorrichtung bezeichnet.

Mit der Nebenleitung 12 sind zahlreiche Zweigstromkreise 18, 19 und 20 verbunden zur Lieferung von Leistung von der Nebenleitung zu den Lasten L. Diese Zweigstromkreise sind auf entsprechende Weise mit der Nebenleitung über übliche normalerweise geschlossene Leistungsschalter 22, 23 bzw. 24 verbunden. Die Zweig-

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Stromsehalter können als miteinander parallel und mit der Hauptstromkreissteuerung 16 und dem Hilfsschalter 17 in Reihe geschaltet gedacht werden.

Jeder der Zweigstromkreisschalter ist ein eine kleine Kapazität aufweisender Leistungsschalter üblicher Bauart, der stromempfindliche Mittel aufweist, um den Zweigstromkreisschalter automatisch zu öffnen, wenn in dem Stromkreis ein überstrom fließt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist jeder Zweigstromkreisschalter so gezeigt, daß er trennbare Kontaktstücke aufweist, die auf geeignete Weise in ihre geöffnete Stellung vorgespannt sind und durch eine übliche lösbare Verriegelung 30 normalerweise geschlossen gehalten sind. Die Auslöseklinke wird in Abhängigkeit von überströmen in üblicher Weise betätigt, wie beispielsweise durch einen Stromtransformator 32, der mit dem zugehörigen Zweig/Ist, und eine Auslöse-Magnetspule 3**, die auf geeignete Weise in Abhängigkeit von einem Signal von dem Stromtransformator betätigt wird, das einen Überstrom anzeigt. Da diese überstromempfindliche Auslöseanordnung einen üblichen Aufbau besitzt, ist sie nur schematisch dargestellt. Die Auslöseverriegelung 30 wird innerhalb einiger Schwingungen nach dem Beginn bzw. Auftreten eines Fehlers im Zweigstromkreis betätigt, üblicherweise ist jeder der Zweigstromkreisschalter in der Lage, seinen Unterbrechungsvorgang innerhalb von 3 oder ^Jt Schwingungen nach dem Fehlerbeginn abzuschließen.

Die Hauptstromkreis-Steuerung Ib ist eine viel schneller wirkende Vorrichtung als die Zweigstronkreisschalter 22, 23 und 24 und kann seine Kontaktstücke innerhalb eines Bruchteiles einer Halbschwingung nach dem Auftreten eines Fehlers trennen und den über die Kontaktstücke fließenden Strom unterbrechen. Ein Beispiel einee Leistungsschalters, der in dieser Weise arbeiten kann, ist in der US-PS 3 219 883 beschrieben. Ein anderes Beispiel ist in der US-PS 3 515 829 beschrieben. Wenn die Schaltungssteuerung 16 so aufgebaut ist, daß sie durch ein überstrom-

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relais geöffnet wird, kann das in der US-PS 3 073 '155 beschriebene Relais verwendet werden, um für das gewünschte schnelle Ansprechverhalten zu sorgen. Derjenige Abschnitt der Hauptstromkreissteuerung 16, in der eine derartige Trennung zwischen den zwei Kontaktstücken der Steuerung herbeigeführt wird,, wird hier als der Trenner bzw. Unterbrecher 33 der Steuerung bezeichnet.

Wie in den vorgenannten US-Patentschriften 3219 883 und 3 515 besitzt die Hauptstromkreissteuerung 16 die zusätzliche Fähigkeit, ihre Kontaktstücke mit einer Strombegrenzungswirkung zu öffnen, die den Spitzenstrom, der durch die Hauptstromkrelssteuerung fließen kann, auf einen Wert begrenzt, der wesentlich unternalb des Spitzenwertes des voraussichtlichen Stromes des Systems an dem Punkt der Hauptstromkreissteuerung liegt. Dieses Vermögen ist in Figur 2 dargestellt, in der der voraussichtliche Strom in gestrichelten Linien ύ und der tatsächliche Strom in ausgezogenen Linien I dargestellt ist. Wenn ein Fehler an einem Punkt A auftritt, nimmt der durch die Steuerung fließende Strom äußerst rasch zu in Richtung auf einen Spitzenwert M des voraussichtlichen Stromes, der mehrere hundert Mal größer als der normale stationäre Strom durch die Steuerung sein kann. Wie in den vorgenannten US-Patentschriften ausgeführt ist, trennt die Steuerung ihre Kontaktstücke bei Auftreten dieses plötzlichen Stromanstieges an einem Punkt B und beginnt sofort die Entwicklung einer Lichtbogenspannung, die den tatsächlichen Strom auf einen maximalen Durchlaßwert I^ begrenzt, der wesentlich kleiner als der Spitzenwert M des voraussichtlichen Stromes ist, der durch die gestrichelte Kurve D dargestellt ist. Der Strom über die Kontaktstücke wird anschließend wesentlich früher als der natürliche Stromnulldurchgang, der am Punkt C auftritt, auf UuIl herabgedrückt.

Bei der Hauptstromkreissteuerung gemäß der Erfindung wird der Strom über die Hauptstromkreissteuerung während des vorstehend beschriebenen StrombegrenzungsVorganges nicht vollständig unterbrochen, sondern dieser Strom wird vielmehr auf einen Widerstands·

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pfad 40 umgeleitet, der den Kontaktstücken der Steuerung parallel geschaltet ist. Dieser Pfad 40 besitzt eine Impedanz, die durch einen Widerstand 42 dargestellt ist und die einen relativ kleinen Wert besitzt, der üblicherweise nur etwa 3 bis 18 % der normalen Lastimpedanz beträgt. Die normale Lastimpedanz kann als das Verhältnis von V_L/I_C definiert werden, wobei V_L die effektive Leitungsspannung des Systems gegen Erde in Volt und I_n der effektive stationäre Nennstrom des Systems in Ampere sind. Der Widerstand 42 ist so ausgewählt, daß er eine Impedanz liefert, die wenigstens groß genug ist, um den Strom durch irgendeinen stromseitig dahinterliegenden Leistungsschalter (d. h. Schalter 17, 22, 23 und 24) unter Fehlerbedingungen auf einen Wert begrenzt, der kleiner als das maximale auf dem Typenschild angegebene Stromunterbrechungsvermögen des dahinterliegenden Schalters ist. Die maximale Impedanz des Widerstandes 42 ist nicht kritisch, sie wird jedoch durch die minimale Spannung bestimmt, die auf der Nebenleitung 12 toleriert werden kann,wenn der Widerstand 42 mit der Verbindungsleitung verbunden ist und in dem System kein Fehler besteht, üblicherweise liegt diese Spannung bei etwa 85 % der Normalspannung. Somit sollte der maximale Spannungsabfall über dem Widerstand etwa 15 % der Leitungsspannung gegen Erde betragen. Anders ausgedrückt, sollte die Impedanz des Widerstandes nicht größer als etwa 18 % der normalen Lastimpedanz sein. Für ein System, das üblicherweise angewendete nachfolgende Leistungsschalter benutzt^ beträgt der bevorzugte Lastimpedanzbereich für den Widerstand 42 etwa 5 bis 10 % der normalen Lastimpedanz.

Mit einem Widerstand dieser Impedanz in Reihe kann der Zweigstromkreisschalter am Kopf des fehlerbehafteten Zweiges schnell den hindurchfließenden Strom unterbrechen, da, wie bereits ausgeführt wurde, der Widerstand den Zweigstrom auf einen Wert innerhalb des maximalen Stromunterbrechungsvermögens des Zweigstromkreisechalters begrenzt. Das maximale Stromunterbrechungsvermögen des Zweigstromkreisschalters liegt wesentlich unterhalb des voraussichtlichen Stromes des Systems am Zweigstromkreis schalter.

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Die hohe Lichtbogenspannung, die durch den Hauptstromkreisschalter Ib entwickelt wird, leitet schnell Strom auf den Widerstand 42 ab, wie es durch die gestrichelte Kurve I_R in Figur angedeutet ist. Diese Umleitung ist zur Zelt E abgeschlossen, wenn der Strom über die Kontaktstücke auf Null herabgedrückt worden ist. Nach dieser Ableitung leitet der Widerstand 42 weiterhin, begrenzt aber den Stromfluß in den fehlerbehafteten Zweig genügend, damit der zugehörige Zweigstromkreisschalter seinen UnterbrechungsVorgang erfolgreich abschließen kann. Sobald der Zweigstromkreisschalter seine Unterbrechung abgeschlossen hat und ohne Jeden weiteren Vorgang wird nahezu die volle Gebrauchsspannung an allen heilen Zweigstromschaltern wieder hergestellt. Die dann an den Stromzweigen vorliegende Spannung ist gegenüber der normalen Spannung nur durch den relativ kleinen Spannungsabfall vermindert, der über dem Widerstand 42 auftritt .

Die Spannung auf der Nebenleitung 12 wird von der vorstehend beschriebenen verminderten Größe schnell wieder auf ihre normale Größe gebracht, indem die Kontaktstücke des Trenners 33 sofort nach der Beseitigung bzw. Heilung des Fehlers durch den Zweigstromkreisschalter wieder geschlossen werden. Diese erneute Schließung wird dadurch erreicht, daß ein normalerweise geschlossenes Schließsteuerungsventil 50 geöffnet wird, wodurch ein Schließstellglied für den Trenner betätigt wird. Das dargestellte Schließstellglied ist als ein durch ein Strömungsmittel betätigtes Stellglied gezeigt, das einen in einem Zylinder vertikal bewegbaren Kolben 56 enthält. In der schematischen Darstellung gemäß Figur 1 wird das die Schließung steuernde Ventil 50 durch eine Magnetspule 53 betätigt, die durch ein stromempfindliches Betätigungsglied 5¹*» 55 gesteuert wird. Bei dem Abfall unterhalb einer vorbestimmten Höhe des Stromes durch den Widerstand 42, der der Beseitigung des Fehlere durch den entsprechenden Zweigstromkreisschalter folgt, betätigt das stromempfindliche Betätigungsglied 54, 55 die Magnetspule 53, wodurch das Schließstellglied 52 betätigt wird. Das dargestellte

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stromempfindliche Betätigungsglied 54, 55 umfaßt einen Stromtransformator 54, der mit einem widerstandsbehafteten Nebenstromkreis 40 gekoppelt ist zum Abtasten des Stromes in dem Widerstandsstromkreis, und eine geeignete die Höhe abtastende und Leistung zuführende Einrichtung 55, die der Magnetspule 33 Leistung zuführt bei einem vorbestimmten Abfall des Stromes über den Widerstands-Nebenstromkreis 40, der durch den Stromtransformator 54 angezeigt wird. Die Schaltungsanordnung des stromempfindlichen Betätigungsgliedes 54, 55 kann einen geeigneten üblicnen Aufbau besitzen (beispielsweise einen ähnlichen Aufbau wie die Unterstrom-Abtasteinrichtung 25 - 29 gemäß der US-PS 2 351 989) und ist deshalb nicht im einzelnen dargestellt. Am Ende des vorstehend beschriebenen Vorganges sind die Kontaktstücke des Schalters l6 auf geeignete Weise lösbar in ihrer geschlossenen Position gehalten und das unter Druck stehende Arbeitsmedium wird von dem Stellglied 52 abgelassen, was alles in üblicher Weise geschehen kann.

Wenn aus einem gewissen Grund der Zweigstromkreisschalter nicht erfolgreich ist beim Unterbrechen des Fehlerstromes, der bei dem vorstehend beschriebenen Fehlerzuständen fließt, muß der relativ hohe Strom unterbrochen werden, der dann über den Widerstand 42 fließt, um dessen zerstörerischen Einfluß auf die verschiedenen Schaltungskomponenten zu verhindern. Der Hilfsschalter 17 dient einem dsrartigen Reserve- bzw. Unterstützungsschutz. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist dieser Hilfsschalter mit einer stromempfindlichen Auslösevorrichtung 57 versehen, die selektiv mit der Auslösevorrichtung der Zweigstromkreisschalter koordiniert wird. Diese Auslösevorrichtung 57 erfordert eine etwas längere Zeit zur Herbeiführung einer Auslösung bei einem gegebenen Stromwert als die Auslösevorrichtung für jeden der Zweigstromkreisschalter. Sollte der Fehlerstrom für einen längeren Zeitraum stehen als er normalerweise für den Zweigst romkreiss ehalte r notwendig ist, um eine Unterbrechung herbeizuführen, bewirkt die stromempfindliche Auslösevorrichtung 57 eine Auslösung des Hilfsschalters I7, um somit den Fehlerstrom

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zu unterbrechen. Der Hilfsschalter kann ebenfalls ein maximales Stromunterbrechungsvermögen haben, das kleiner als der voraussichtliche Strom des Systems an der Stelle des Hilfsschalters ist, da er unter Fehlerbedingungen nur öffnet, wenn der hindurchfließende Strom durch den Widerstand 42 begrenzt ist.

Mancher Anwender wird es bevorzugen, daß der Häuptstromkreisschalter 16 offen bleiben kann und nicht automatisch wieder schließt, wenn der Zweigstromkreisschalter nicht bei der Beseitigung des Fehlers in seinem Zweig erfolgreich gewesen ist und der Hilfsschalter 17 bei diesem Zustand geöffnet hat. In solchen Fällen wird beim öffnen des Hilfsschalters ein geeigneter Entriegelungsschalter (nicht gezeigt) geöffnet, der verhindert, daß das Schließstellglied 52 ein Schließsignal empfängt, bis der Entriegelungsschalter absichtlich wieder zurückgestellt wird.

Andere Anwender werden bevorzugen, eine erneute Schließung selbst dann zu versuchen, wenn der Hilfsschalter 17 geöffnet hat, wie es vorstehend beschrieben wurde, da noch eine angemessene Wahrscheinlichkeit besteht, daß der Fehler durch den Zweigstromsehalter abgetrennt oder auf andere Weise beseitigt worden ist. Das stromempfindliche Betätigungsglied 54, 55 hält ein Betätigungssignal von der Schließbetätigung 50 - 53 ab solange der Strom durch den Widerstand-Nebenpfad 40 hoch genug ist, um anzuzeigen, daß der Fehler weiterhin in dem Stromzweig besteht. In diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung gestattet aber die Unterbrechung des Fehlerstromes durch den Hilfsschalter 17, daß das stromempfindliche Betätigungsglied 54, 55 einen WJaderschließVorgang des Hauptschalters 16 einleitet. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Hilfsschalter 17 auch ein Wiederschließ-Betätigungsglied 60 auf, das, wenn der Hilfsschalter offen ist, auf das Betätigungssignal von dem stromempfindlichen Betätigungsglied 54, 55 ansprechen kann, um einen Wiederschließbetrieb des Hilfsschalter 17 zur praktisch gleichen Zeit herbeizuführen, zu der auch der Hauptschalter 16 wieder schließt.

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Wenn die zwei Schalter 16 und 17 somit geschlossen sind, kann eine LeIstungsVersorgung über den heilen Abschnitt des Systems wieder aufgenommen werden, wobei angenommen sei, daß der Fehler auf dem fehlerbehafteten Zweig isoliert bzw. abgetrennt bleibt oder auf andere Weise beseitigt worden ist.

Andere Vorteile der vorstehend beschriebenen Strombegrenzungsvorrichtung sind folgende: Erstens sorgt sie für eine erhöhte Generatorstabilität aufgrund ihrer schnellen Einfügung eines Widerstandes in die fehlerbehaftete Schaltungsanordnung, zweitens vermindert sie wesentlich durch FehlerstrSme verursachte Beschädigungen an elektrischen Einrichtungen des Systems einschließlich der Leiterisolierung, da sie den Strom und die daraus resultierenden elektromagnetischen Kräfte während der kritischen ersten Halbschwingung des Fehlerstromes wesentlich begrenzt, und drittens vermeidet sie das Erfordernis einer einphasigen Auslösung. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß eine normale Schutzrelaiseinrichtung weiterhin in dem System verwendet werden kann, um seine üblichen Leistungsschalter zu steuern, da das öffnen des Hauptstromschalters l6 lediglich den Widerstand 42 in die Schaltungsanordnung einfügt, so daß die Schutzrelaiseinrichtung in ihrer üblichen Weise auf den kontinuierlichen, obwohl weniger großen, überstrom in der Schaltungsanordnung ansprechen kann.

Ein weiterer Vorteil der Strombegrenzungsvorrichtung gemäß der Erfindung ist darin zu sehen, daß nach einem vollen üffnungsvorgang der Hilfsschalter 17 selektiv geschlossen werden kann vor dem Schließen des Hauptstromkreisschalter 16, um den Widerstand 42 in die gespeiste Schaltungsanordnung einzufügen, so daß Schaltungsbedingungen geschaffen werden, die zum Untersuchen bzw. Testen der Systemisolierung gut geeignet sind. Diesbezüglich sei darauf hingewiesen, daß, weil nur ein relativ kleiner Spannungsabfall (beispielsweise 5 bis 10 % der Quellenspannung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung) über dem Widerstand auftritt, der größte Teil der Quellenspannung an der Neben-

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leitung zur Verfügung steht, um die Isolation zu testen. Sollte ein dielektrischer Durchbruch der Isolierung auftreten, wird der Polgestrom durch den Widerstand ^2 begrenzt und der Hilfssehalter 17 kann öffnen, um diesen begrenzten Polgestrom zu beseitigen.

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Claims

Wechselstrom-Leistungsversorgungssystem, dadurch gekennzeichnet , daß

a) ein Hauptstromkreis-Steuerschalter (16) eine strombegrenzende Unterbrechungsvorrichtung (33) zum Führen des Stromes durch den Schalter im geschlossenen Zustand und einen Widerstand (42) aufweist, der der Unterbrechungsvorrichtung (33) parallel geschaltet ist, so daß ein Widerstands-Leistungspfad (40) gebildet ist, der der Unterbrechungsvorrichtung parallel geschaltet ist, wenn diese zur Unterbrechung des hindurchfließenden Stromes in ßetrleb ist,

b) zahlreiche Zweigstromkreisschalter (22 - 24) miteinander parallel und mit dem Hauptstromkreis-Steuerschalter (Ib) in Reihe geschaltet sind,

c) jeder Zweigstromkreisschalter (22 - 24) relativ zueinander bewegbare Kontaktstücke aufweist, die zum öffnen trennbar sind, und ein maximales Stromunterbrechungsvermögen besitzt, das wesentlich kleiner als der voraussichtliche Strom des Systems an demjenigen Punkt ist, an dem der Zweigstromkreisschalter angeschlossen 1st,

d) auf den Fehlerstromfluß durch den Hauptstromkreis-Steuerschalter (16) und irgendeinen der Hilfsstromkreisschalter (22 -=■ 24) ansprechende Mittel vorgesehen sind, die dafür sorgen, daß die Unterbrechungsvorrichtungen mit einer Strombegrenzungswirkung arbeiten, so daß erstens der Spltzendurchlaßstrom durch die Unterbrechungsvorrichtung auf einen Wert begrenzbar ist, der wesentlich unterhalb des Spitzenwertes des voraussichtlichen Stromes des Systems am Punkt des Haupt Stromkreisschalters ist, und zweitens Strom des Hauptstromkreis -Steuerschalters von einem Pfad durch die Unterbrechungsvorrichtung (33) auf einen Pfad (40) über den Parallelwiderstand (42) umleitbar ist,

e) auf den Fehlerstrom ansprechende Mittel (30 - 34) vorgesehen sind, die denjenigen Zweigstromkreisschalter (22 - 24), durch den der Fehlerstrom fließt, innerhalb einiger Schwin-

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gungen nach dem Beginn des Fehlerstromflusses und wänrend des Stromflusses über den Pfad (40) mit dem Parallelwiderstand (42) öffnen,

f) eine Vorrichtung (50 - 56) die Unterbrechungsvorrichtung (33) des Hauptstromkreis-Steuerschalters (16) wieder schließt unmittelbar nachdem der eine Zweigstromkreisschalter öffnet und den hindurchfließenden Strom unterbricht,

g) und ein zusätzlicher normalerweise geschlossener Leistungsschalter (17) in Reihe mit dem Widerstand (42) und den Zweigst romkreiss ehalt em (22 - 24) vorgesehen und betätigbar ist, falls der eine Zweigstromkrelsschalter nicht unterbricht, so daß der Strom durch den Widerstand (42) durch den zusätzlichen Leistungsschalter (17) unterbrechbar ist, h) wobei der Widerstand (42) eine Impedanz besitzt, die nicht größer ist als etwa 18 % der normalen Lastimpedanz, aber genügend groß ist, um einen Fehlerstrom durch die Zweigstromkreisschalter (22 - 24) und den zusätzlichen Leistungsschalter (17) unter Kurzschlußbedingungen auf einen Wert innerhalb des maximalen Stromunterbrechungsvermögens der Zweigstromkreisschalter und des zusätzlichen Leistungsschalters zu unterbrechen,

i) und der zusätzliche Leistungsschalter (17) während der Periode zwischen dem öffnen und dem erneuten Schließen der Unterbrechungsvorrichtung (33) des Hauptstromkreis-Steuerschalters (Ib) geschlossen bleibt, wenn der eine Zweigstromkreisschalter den hindurchfließenden Fehlerstrom unterbricht.
2. LeistungsVersorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Unterbrechungsvorrichtung (33) des Hauptstromkreis-Steuerschalters (Ib) trennbare, normalerweise geschlossene Kontaktstücke aufweist, die bei einem Fehlerstromfluß durch den Hauptstromkreis-Steuerschalter getrennt werden, um den Strom über die Kontaktstücke zu unterbrechen.

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3· Leiatungsversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtung (50 - 56) zum Wiederschließen der Unterbrechungsvorrichtung (33) des Hauptstromkreis-Steuerschalters (16) die Wiederschließung bei einem Stromabfall durch den Widerstand (42) herbeiführt, · der ein Maß für die Unterbrechung des Fehlerstromes durch den jeweiligen Zweigstromkreisschalter ist.
4. LeistungsVersorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der zusätzliche Leistungsschalter (17) mit der Unterbrechungsvorrichtung (33) und dem Widerstand (42) in Reihe geschaltet ist.
5. LeistungsVersorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Impedanz des Widerstandes (42) in dem Bereich von 3 bis 18 % der normalen Lastimpedanz liegt.
b. Leistungsversorgungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Impedanz des Widerstandes (42) in dem Bereich von etwa 5 bis 10 % der normalen Lastimpedanz liegt.
7. Leistungsversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Wiederschließvorrichtung (50 - 56) unmittelbares Wiederschließen der Unterbrechungsvorrichtung (33) herbeiführt, wenn der Strom durch den Widerstand (4 2) beim öffnen der Unterbrechungsvorrichtung (33) in einem Bereich liegt, der anzeigt, daß kein Fehler in dem System vorhanden ist.
8. LeistungsVersorgungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß der zusätzliche Leistungsschalter (17) während der Periode zwischen dem öffnen und dem erneuten Schließen der Unterbrechungsvorrichtung (33) geschlossen bleibt, wenn in dem System während öffnung der Unterbrechungsvorrichtung (33) kein Fehler vorhanden ist.

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