[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Abschalten von Strömen, vorzugsweise
Kurzschlussströmen, in Dreiphasennetzen, bei denen der Strom einer Phase anfänglich
nicht durch Null geht, mittels von einer Stromerfassungseinrichtung mit Strom-Nulldurchgangserfassungseinrichtungen
gesteuerter für die Phasen gesonderter Schalter.
[0002] Bei einer bekannten Anordnung der obengenannten Art (DE-A-1 563 656) ist einem Selektivschutzgerät
ein Strom-Nulldurchgangs-Indikator nachgeschaltet, der eine Sperrvorrichtung, die
zwischen dem für jede Phase gesonderten Schalter und dem Selektivschutzgerät zwischengeschaltet
ist, nur nach mindestens einem Nulldurchgang des über den Leistungsschalter fliessenden
Stromes unwirksam macht. Mit der bekannten Anordnung ist es zwar möglich, die Ströme
im Nulldurchgang zu schalten, jedoch wird das Netz und auch der Schalter zumindest
in einer Phase relativ lange mit einem entsprechend hohen Kurzschlussstrom beaufschlagt.
[0003] Die erfindungsgemässe Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stromerfassungseinrichtung
diejenige der beiden durch Null gehenden Phasen ermittelt, bei der die Differenz der
benachbarten Zeitabstände, die durch drei aufeinanderfolgende Nulldurchgänge definiert
sind, grösser ist als bei der anderen Phase und die Phase, bei der die Differenz grösser
ist, zuerst abschaltet. Durch das Abschalten dieser entsprechenden Phase werden beide
anderen Phasen gezwungen, durch Null zu gehen, so dass die Ströme relativ schnell
im Nulldurchgang erlöschen können. Um die Stromtragfähigkeit des Schalters weiter
zu verringern kann es vorteilhaft sein, wenn die beiden zuletzt abzuschaltenden Phasen
mit einer Zeitverzögerung abgeschaltet werden, da auch dann die beiden zuletzt abzuschaltenden
Phasen im Nulldurchgang geschaltet werden können. Als vorteilhaft hat sich erwiesen,
wenn die Stromerfassungseinrichtung aus jeder Phase zugeordneten Nulldurchgangserfassungseinrichtungen
besteht, denen wechselseitig beim Nulldurchgang anreg- und stoppbare Integratoren
nachgeschaltet sind, deren Ausgänge über einen Absolutwertbildner einem allen Phasen
gemeinsamen Vergleicher zugeführt sind.
[0004] Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel gemäss der Erfindung beschrieben.
[0005] Es zeigen:
Fig. 1 Wellenformen eines Dreiphasenkurzschlusses, wobei der Strom der Phase T nicht
durch Null geht,
Fig. 2 die Änderung der Ströme in den verbleibenden zwei Phasen, nachdem einer der
beiden durch Null gehenden Phasenströme zum Zeitpunkt A agbeschaltet ist. Die Phase
R liegt so, dass die absoluten Werte der Differenz zweier benachbarter Nulldurchgänge
kleiner ist,
Fig. 3 die Änderung der Ströme in den verbleibenden zwei Phasen, nachdem die Phase
R im zweiten Nulldurchgang bei B abgeschaltet ist,
Fig. 4 die Änderung der Ströme in den verbleibenden zwei Phasen, nachdem eine der
Phasen, die durch Null geht, im Nulldurchgang bei C abgeschaltet ist - das ist die
Phase S. Hier ist die Differenz zweier benachbarter Abstände der Nulldurchgänge grösser,
Fig. 5 die Stromänderung in den verbleibenden Phasen, nachdem der Strom in der Phase
S im zweiten Nulldurchgang bei D abgeschaltet ist,
Fig. 6 das Blockschaltbild einer Erfassungseinrichtung für die Phasen, in der der
absolute Wert der Differenz zwischen benachbarten Abständen der Nulldurchgänge in
den entsprechenden Phasen festgestellt werden kann,
Fig. 7 das Blockschaltbild einer Methode zur Steuerung der Abschalthandlung für die
zuerst abzuschaltende Phase und
Fig. 8 eine Kurvenform gemäss Fig. 1 mit verlängerter Zeitachse.
[0006] Fig. 1 zeigt die Wellenform von Kurzschlussströmen in drei Phasen, wobei der in der
Phase T fliessende Strom die Null-Linie nicht schneidet. Der Strom in der Phase R
erreicht Null zu den Zeiten A, B, E, F usw., wohingegen der Strom mit der Phase S
zu den Zeiten C, D, G, H zu Null wird. In diesem Fall ist die Differenz zwischen den
Abständen, die durch die Zeitpunkte A, B und B, E definiert sind, kleiner als die,
der durch die Zeitpunkte C, D und D, G definierten Abstände. Wenn der Strom in einer
Phase, in der der absolute Wert der Differenz zwischen den benachbarten Punkten kleiner
ist - das ist in diesem Fall in der Phase R -, im ersten Nulldurchgang A abgeschaltet
wird; und zwar wenn ein dreiphasiger Kurzschlussstrom zur Abschaltung ansteht, wird
der Strom in der Phase S, der bisher durch Null ging, derjenige sein, der keine Nullberührung
mehr hat, so dass die Phasen S und T nicht mehr durch Null gehen, wie dies in Fig.
2 dargestellt ist. Fig. 3 zeigt den Fall an, bei dem entsprechend Fig. 2 der Strom
mit der Phase R erst beim zweiten Nulldurchgang abgeschaltet wird, am Punkt B. In
diesem Fall besitzen die Phasen S und T ebenfalls, wie im Beispiel nach Fig. 2, keinen
Nulldurchgang mehr.
[0007] Wird der Strom in einer Phase, wo der absolute Wert der Differenz zwischen benachbarten,
definierten Abständen der Nulldurchgänge grösser ist - das ist in der Phase S, wie
Fig. 4 zeigt - zuerst abgeschaltet, und zwar am ersten Nulldurchgang am Punkt C, so
haben die Ströme in den verbleibenden beiden Phasen - Phase R und T - Wellenformen,
die die Null-Linie durchkreuzen. Fig. 5 zeigt einen Fall, in dem - wie im Beispiel
nach Fig. 4 - der Strom in der Phase S zuerst abgeschaltet wird und zwar beim Nulldurchgang
D. In diesem Fall durchkreuzen die Ströme der Phasen R und τ wie auch beim Beispiel
nach Fig. 4 - die Null-Linie. Es ist somit nachgewiesen, dass ein Dreiphasen-Kurzschlussstrom,
der eine Phase hat, die nicht durch Null geht, durch übliche Wechselstromschalter
oder Halbleiter-Wechselstromschalter abgeschaltet werden kann, indem zuerst der Strom
in der Phase abgeschaltet wird, die einen grösseren Differenzwert zwischen den benachbarten
Abständen zweier Nulldurchgänge hat. Kurzschlussströme, die nicht durch Null gehen,
die bei grossen Kondensatoranlagen Probleme aufgeworfen haben, können so auf äusserst
wirtschaftliche Weise abgeschaltet werden. Die Phase, die zuerst abgeschaltet werden
muss, kann durch die folgende Methode auf einfache Weise erfasst werden.
[0008] Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist der erste Nulldurchgang des Sekundärstromes
des Stromwandlers 2, der in jeder der drei Phasen des Hauptstromkreises 1 vorgesehen
ist, beispielsweise durch eine Nulldurchgangserfassungseinrichtung 3 erfasst, die
beim Durchlaufen des Wertes 0 anspricht. Weiterhin ist ein erster Integrator 4 durch
dieses Signal angeregt, um den Kondensator in diesem Integrator aufzuladen. In der
Folge wird der erste Integrator 4 gestoppt, wenn ein zweier Integrator 5 gleichzeitig
mit dem Puls des zweiten Nulldurchganges, der von der Nulldurchgangserfassungseinrichtung
3 abgegeben wird, gestartet wird. Weiterhin wird der zweite Integrator angehalten,
wenn der erste Integrator wieder durch den dritten Nulldurchgangsimpuls angeregt wird.
Diese Arbeitsweise setzt sich weiter fort.
[0009] Je länger die Abstände zwischen den Nullpunkten sind, je höher wird die Spannung,
die an den Ladekontakten der Integratoren während der Wiederholung entsteht. Die Differenz
zwischen den benachbarten Abständen, die durch die Nulldurchgänge in der entsprechenden
Phase definiert sind, wird durch Einbringen der gespeicherten Spannungen in einen
Subtrahierer 6 gebildet, und die so erhaltene Differenzjeder Phase wird einem Vergleicher
8 über einen Absolutwertbildner 7 zugeleitet, um hier miteinander verglichen zu werden,
so dass die Phase, die den grössen Abstand zwischen den Nullpunkten aufweist und zuerst
abgeschaltet werden soll, bestimmt werden kann. Da der Strom, der nicht durch Null
geht, die Nulldurchgangserfassungseinrichtung 3 verarAasst, kein Ausgangssignal abzugeben,
ist der Eingang zum Vergleicher 8 ebenfalls Null und diese Phase wird verglichen mit
den anderen unter der Annahme, dass deren Differenz zwischen den Nullpunkten Null
ist. Entsprechend wird diese Phase nicht als die Phase erkannt, die zuerst abgeschaltet
werden muss.
[0010] Im folgenden wird eine Methode beschrieben, wie die Abschaltoperation für den zuerst
abzuschaltenden Strom zu steuern ist, nachdem die Phase festgestellt wurde, die zuerst
abzuschalten ist.
[0011] Fig. 7 zeigt ein Blockdiagramm einer derartigen Steuerungsmethode mit Stromwandlern
2 in jeder Phase des Hauptstromkreises 1 als ein Eingangsglied zur Erfassung der oben
näher beschriebenen, zuerst abzuschaltenden Phase. Die Stromwandler 2 sind mit einer
Phasenauswahleinrichtung 9 zur Feststellung der zuerst abzuschalten den Phase verbunden,
in die der Sekundärstrom des Stromwandlers als Eingang eingeführt ist. Die Phasenauswahleinrichtung
besteht aus den Teilen 3 bis 8, wie sie in Fig. 6 beschrieben sind. Andererseits ist
der Ausgang eines Schutzrelais 10 als Ausgabe für ein Ausschaltkommando unter Benutzung
des Kurzschlussstromes der Hauptleitung 1 auf einen logischen Multiplizierer 11 geführt,
was später beschrieben wird.
[0012] Wie bekannt, benötigen konventionelle Wechselstrornschalter eine geringe Lichtbogenlöschzeit.
Wird jedoch diese Löschzeit überschritten, kann der Kurzschlussstrom in jedem beliebigen
Nulldurchgang abgeschaltet werden. Der Kurzschlussstrom in der Phase S ist mit Sicherheit
zum Zeitpunkt N als erster unterbrochen, und zwar dadurch, dass ein Abschaltkommando
auf den Schalter in der Weise gegeben ist, dass die Phase S, die zuerst abschalten
soll, zum Zeitpunkt G - siehe Fig. 8 - gemessen wurde (die Zeitachse gemäss Fig. 1
ist verlängert). Die minimale Lichtbogenzeit liegt in der folgenden kleinen Schleife,
d.h. auf dem Spitzenwert zwischen den Zeiten M und N. Da die minimale Lichtbogenzeit
im Spitzenwert der Wechselstromkomponente innerhalb des Kurzschlusses in der Phase
S liegt, kann die Stellung, die durch das Ausschaltkommando bestimmt wird, nur durch
Ausnutzung der Wellenform der Wechselstromkomponente, unabhängig von der Grösse der
Gleichstromkomponente, erfasst werden. Mit anderen Worten: Die minimale Lichtbogenlöschzeit
muss so positioniert werden, dass sie am Spitzenwert zwischen den Zeiten M und N verbleibt,
wenn die Position P des ersten Spitzenwertes erfasst wurde, nachdem der Strom mit
der Phase S erfasst wurde, wie dies Fig. 8 zeigt, beispielsweise durch Ausnutzung
eines Differenzationskreises, um das Ausschaltkommando an einer Stelle vorzusehen,
die um eine bestimmte Ablaufzeit gegenüber der obengenannten Position verschoben ist.
[0013] Nr. 12 in Fig. 7 zeigt eine Phasenauswahlvorrichtung, die einen Stromfluss des Sekundärstromes
in einem der Stromwandler 17, die in den Phasen des Hauptstromkreises 1 angeordnet
sind, in der Phase, die zuerst abzuschalten ist, zulässt und Instruktionen, welche
der Phasen gewählt werden soll, werden durch die Phasenauswahleinrichtung 9 gegeben.
Es ist weiterhin eine Einrichtung 13 zur Ermittlung des Spitzenwertes vorhanden, und
zwar des Spitzenwertes des Stromes in der ausgewählten Phase. Das Ergebnis der logischen
Multiplikation des Signals, das den Spitzenwert der Phase, die zuerst abgeschaltet
werden soll, darstellt mit einem Kommando zur Dreiphasenabschaltung von dem Schutzrelais
10 wird von dem logischen Multiplikationskreis 11 abgegeben und der Strom, der zuerst
abgeschaltet werden soll, wird abgeschaltet, wenn das Ausgangssignal für eine vorbestimmbare
Zeit durch die Einrichtung 14 verzögert wurde und die Auslösespule des Schalters erreichte.
Im Falle, dass der Schalter gemeinsam in bezug auf die drei Phasen durch einen gemeinsamen
Antrieb betätigt wird, werden die Ströme in den folgenden zwei Phasen im Nulldurchgang
erlöschen. Wenn der Schalter so konstruiert ist, dass Betätigungseinrichtungen in
jeder der Phasen vorgesehen sind und jede der Phasen unabhängig von den anderen abgeschaltet
werden kann, kann der Dreiphasenstrom abgeschaltet werden, indem der Ausgang der Verzögerungseinrichtung
14 zur Erzeugung einer Zeitverzögerung in eine Verzögerungseinrichtung 15 eingeführt
wird, um eine Verzögerungszeit von ungefähr einer halben Periode zu erzeugen, wonach
die beiden anderen Phasen um diese Zeitverzögerung später als die erste abgeschaltet
werden. Ein Hilfskontakt in der zuerst abgeschalteten Phase wird gleichzeitig mit
dem Abschalten geöffnet und der Strom für die Auslösespule, der mit dem Kontakt in
Reihe liegt, wird ebenfalls abgeschaltet. Entsprechend wird kein Ausschaltkommando
an die Auslösespule der ersten Phase gegeben, wenn das Ausschaltkommando für die anderen
Phasen, das von der Verzögerungseinrichtung 15 mit einer Zeitverzögerung dem Schalter
zugeführt wird, abgegeben wird.
1. Anordnung zum Abschalten von Strömen, vorzugsweise Kurzschlussströmen, in Dreiphasennetzen
(R, S, T), bei denen der Strom einer Phase (T) anfänglich nicht durch Null geht, mittels
von einer Stromerfassungseinrichtung (3-8) mit Stromnulldurchgangserfassungseinrichtungen
(3) gesteuerter für die Phasen gesonderter Schalter, dadurch gekennzeichnet, dass
die Stromerfassungeinrichtung (3-8) diejenige (S) der beiden durch Null gehenden Phasen
(R, S) ermittelt, bei der die Differenz der benachbarten Zeitabstände (C-D, D-G),
die durch drei aufeinanderfolgende Nulldurchgänge (C, D, G) definiert sind, grösser
ist als bei'der anderen Phase (R) und die Phase (S), bei der die Differenz grösser
ist, zuerst abschaltet.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden zuletzt abzuschaltenden
Phasen (R, T) mit einer Zeitverzögerung abgeschaltet werden.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromerfassungseinrichtung
(3-8) aus jeder Phase (R, S, T) zugeordneten Nulldurchgangserfassungseinrichtungen
(3) besteht, denen wechselseitig beim Nulldurchgang anreg- und stoppbare Integratoren
(4, 5) nachgeschaltet sind, deren Ausgänge einer Subtraktionsstufe (6) aufgeschaltet
sind, deren Ausgänge über einen Absolutwertbildner (7) einem allen Phasen (R, S, T)
gemeinsamen Vergleicher (8) zugeführt sind.
1. A current-interruption arrangement, preferably short-circuit currents, in three-phase
networks (R, S, T), wherein the current of one phase (T) does not pass through zero
initially, separate switches being controlled by a current detection device (3-8)
having zero current transit detection devices (3) for the phases, characterised in
that the current detection device (3-8) in each case detects that (S) of the phases
(R, S) passing through zero, wherein the difference of the adjacent time intervals
(C-D, D-G) defined by three consecutive zero transitions (C, D, G) is greater than
in the case of the other phase (R) and the phase (S), in which the difference is greater,
interrupts first.
2. An arrangement as claimed in Claim 1, characterised in that the two phases (R,
T) which are to be interrupted last of all are interrupted after a time delay.
3. An arrangement as claimed in Claim 1, characterised in that the current detection
device (3-8) consists of a zero volue detection device (3) for each phase (R, S, T)
connected with integrators (4, 5) which can be set or stopped while crossing the zero
volue and their outputs are connected with a sub- tractionstage (6) and their outputs
with an device for making absolute values and these outputs with an comperator (8)
for all phases (R, S, T).
1. Dispositif pour interrompre des courants, notamment des courants de court-circuit,
dans des réseaux triphasés (R, S, T), dans lesquels le courant d'une phase (T) ne
s'annule pas initialement, à l'aide d'interrupteurs prévus séparément pour les phases
et commandés par un dispositif (3-8) de détection du courant comportant des dispositifs
(3) de détection d'annulations du courant, caractérisé par le fait que le dispositif
(3-8) de détection du courant détermine celle (S) des deux phases (R, S) s'annulant,
pour laquelle la différence des intervalles de temps voisins (C-D, D-G), qui sont
définis par trois annulations successives (C, D, G), est plus élevée que dans l'autre
phase (R) et déconnecte tout d'abord la phase (S), dans laquelle la différence est
supérieure.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux phases (R,
T) devant être déconnectées en dernier lieu, sont débranchées avec un retard.
3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif
(3-8) de détection du courant est constitué par des dispositifs (3) de détection d'annulations,
associés à chaque phase (R, T) et en aval desquels sont branchés des intégrateurs
(4, 5) pouvant être excités et bloqués en alternance lors de l'annulation et dont
les sorties sont raccordées à un étage soustracteur (6) dont les sorties sont raccordées,
par l'intermédiaire d'un dispositif (7) de formation de valeurs absolues, à un comparateur
(8) commun à toutes les phases (R, S, T).