CH656263A5

CH656263A5 - Gekapselte elektrische schaltanlage mit einer einrichtung zum erfassen eines fehlerlichtbogens.

Info

Publication number: CH656263A5
Application number: CH281381A
Authority: CH
Inventors: Bruno Miotti
Original assignee: Sprecher & Schuh Ag
Priority date: 1981-04-30
Filing date: 1981-04-30
Publication date: 1986-06-13
Also published as: DE3146723A1; FR2505051B1; FR2505051A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine gekapselte elek- Räume unterteilt ist, einen beträchtlichen schaltungstechni-

trische Schaltanlage gemäss Oberbegriff des Anspruches 1. 65 sehen Aufwand.

Es sind Einrichtungen zum Erfassen von Fehlerlichtbogen Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe bekannt, bei denen in jeder Schaltzelle bzw. bei durch Schot- zugrunde, eine Schaltanlage der eingangs genannten Art zu tungswände in mehrere Räume unterteilten Schaltzellen in schaffen, bei der mit möglichst geringem apparativem und

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schaltungstechnischem Aufwand auf zuverlässige Weise Fehlerlichtbogen erfasst und innert kurzer Zeit weggeschaltet werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 gelöst.

Die fotoelektrische Steuerung wird indirekt durch den bei einem Fehlerlichtbogen auftretenden Druckanstieg im überwachten Raum ausgelöst und spricht an, sobald ein durch diesen Druckanstieg bewegter Bauteil, z.B. eine Druckentlastungsklappe, in das von der Strahlungsquelle ausgesendete Strahlenbündel einfährt. Die auslösende physikalische Grösse, nämlich die Druckerhöhung, lässt sich einwandfrei erfassen und von Störgrössen unterscheiden, so dass Fehlauslösungen weitgehend vermieden werden können. Das Auftreten eines Fehlerlichtbogens wird mit einfachen und zuverlässig arbeitenden Mitteln rasch festgestellt. Die fotoelektrische Steuerung erzeugt beim Ansprechen ein Signal, das zur sofortigen Auslösung einer Schalteinrichtung zum Wegschalten des betroffenen Anlageteils ausgenützt werden kann.

Die Strahlungsquelle und das fotoelektrische Bauelement sind in einem von Personen normalerweise nicht zugänglichen Bereich der Schaltanlage, z.B. oberhalb der Schaltzellen, angeordnet. Sobald Personen oder auch Tiere in diesen Bereich gelangen und dabei das Strahlenbündel der fotoelektrischen Steuerung unterbrechen bzw. reflektieren, spricht letztere an. Somit dient diese fotoelektrische Steuerung neben der Erfassung von Fehlerlichtbogen auch zur Vermeidung von Betriebsunfällen und unerwünschten und unabsichtlich verursachten Betriebsunterbrüchen.

Bei einer Schaltanlage gemäss Anspruch 2,3 bzw. 4 können mit einer einzigen fotoelektrischen Steuerung alle Schaltzellen bzw. alle in Richtung des Strahlenbündels ausgerichteten Räume dieser Schaltzellen überwacht werden, in dem alle bei Druckanstieg bewegten Bauteile der Schaltzellen bzw. Räume so angeordnet werden, dass sie in das Strahlenbündel einfahren können. Somit lassen sich mit verhältnismässig einfachen Mitteln auch Schaltanlagen mit einer grossen Anzahl von Schaltzellen, die zudem noch in mehrere Räume unterteilt sein können, einwandfrei überwachen.

Um allfällige Störlichteinflüsse auszuschalten, wird vorzugsweise eine Infrarot-Strahlungsquelle verwendet, die, falls erforderlich, ein moduliertes Strahlenbündel erzeugt. Diese Massnahme kann sich vor allem dann als vorteilhaft erweisen, wenn die fotoelektrische Steuerung bei Reflexion des Strahlenbündels an einem in letzteres eingefahrenen Bauteil anspricht.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den übrigen abhängigen Ansprüchen umschrieben.

Im folgenden wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes näher erläutert. Es zeigt rein schematisch:

Fig. 1 ein Blockschema einer Schaltanlage mit mehreren Schaltzellen und einer Einrichtung zum Erfassen von Fehlerlichtbogen und

Fig. 2 eine Schaltzelle in Seitenansicht.

Anhand der Fig. 1, welche nur schematisch eine Schaltanlage mit dazugehöriger Einrichtung zum Erfassen von Fehlerlichtbogen zeigt, wird im folgenden das dem Erfindungsgegenstand zugrunde liegende Prinzip erläutert.

Die mit 1 bezeichnete Schaltanlage weist eine Anzahl von nebeneinander angeordneten Schaltzellen 2-6 auf. In der Schaltzelle 2 ist ein Hauptschalter 7 angeordnet, der eine ankommende Kabelleitung 8 mit einer Sammelschiene 9 verbindet, die durch alle Schaltzellen hindurch verläuft. In den

übrigen Schaltzellen 3-6 sind Trennschalter 14-17 untergebracht, die zwischen der Sammelschiene 9 und jeweils einer abgehenden Kabelleitung 10-13 angeordnet sind. Auf der Oberseite ist jede Schaltzelle 2-6 mit einer Druckentlastungs-5 klappe 18—22 versehen, die sich bei einem Druckanstieg im Zelleninnern, der durch einen Störlichtbogen verursacht wird, in Richtung des Pfeiles A nach oben öffnet, wie das anhand der Klappen 19 und 21 dargestellt ist. Soweit ist die Schaltanlage im wesentlichen bekannter Bauart.

io Zur Überwachung der Schaltzellen 2-6 auf das Auftreten von Störlichtbogen hin ist eine allgemein mit 23 bezeichnete fotoelektrische Steuerung vorhanden, die beim vorliegenden Ausführungsbeispiel als Lichtschranke ausgebildet ist.

Diese Steuerung 23 weist eine Strahlungsquelle 24 auf, die ls ein Strahlenbündel 25 aussendet. Die Strahlungsquelle 24 kann im sichtbaren Bereich liegendes Licht oder aber auch eine im unsichtbaren Bereich liegendes Licht oder aber auch eine im unsichtbaren Bereich liegende Infrarot- oder Ultraviolettstrahlung erzeugen. In einem Abstand von der Strah-20 lungsquelle 24 ist ein Strahlungsempfänger 26 in Form eines fotoelektrischen Bauelements angeordnet. Dieses fotoelektrische Bauelement 26 kann z.B. eine Fotozelle oder ein anderes geeignetes Element sein. Der allenfalls für die Verstärkung des vom fotoelektrischen Bauelement 26 erzeugten 2s Signales erforderliche Verstärker ist nicht näher dargestellt. An diesen Verstärker bzw. an das Bauelement 26 ist eine Schalterauslösevorrichtung 27 bekannter Bauart angeschlossen, welche bei Empfang eines entsprechenden Signales den Hauptschalter 7 öffnet.

30 Die Einrichtung zum Erfassen eines Fehlerlichtbogens arbeitet wie folgt:

Tritt in einer Schaltzelle, z.B. in der Schaltzelle 3, ein Störlichtbogen auf, so hat diese einen Druckanstieg beträcht-35 licher Grösse im Innern der abgeschlossenen Schaltzelle 3 zur Folge. Durch diesen Druckanstieg öffnet sich die Druckentlastungsklappe 19 nach aussen, wobei sie im Zuge dieser Bewegung in das Strahlenbündel 25 einfährt und dieses Strahlenbündel 25 unterbricht. Das auf diesen Unterbruch 40 des Strahlenbündels 25 reagierende fotoelektrische Bauelement 26 erzeugt nun ein Signal, das nach einer allfälligen Verstärkung der Schalterauslösevorrichtung 27 zugeführt wird, welche den Hauptschalter 7 öffnet und damit die Energiezufuhr zur Fehlerstelle in der betroffenen Schaltzelle 3 45 unterbricht.

Das Öffnen des Hauptschalters 7 erfolgt verhältnismässig rasch nach dem Auftreten eines Fehlerlichtbogens. Die Druckentlastungsklappen benötigen etwa 10 ms zum Ausschwenken und damit Unterbrechen des Strahlenbündels 25. so Die Zeit zwischen Ansprechen des fotoelektrischen Bauelementes 26 bei Unterbrechung des Strahlenbündels 25 und dem Auslösen des Hauptschalters 7 liegt in der Grössenord-nung von 10-30 ms.

In der Regel sind die Schaltzellen in mehrere Räume unter-55 teilt, wie das rein schematisch in der Fig. 2 dargestellt ist, die eine Schaltzelle, z.B. die Zelle 3, in Seitenansicht zeigt. Durch Schottungswände 28 und 29 ist das Innere der Schaltzelle 3 in einen Schalterraum 30, einen Sammelschienenraum 31 sowie einen Kabelabgangsraum 32, in dem die Kabelendver-60 schlüsse 33 untergebracht sind, unterteilt. Jeder dieser abgeschlossenen Räume 30,31 und 32 ist oben mit einer Druckentlastungsklappe 19a, 19b bzw. 19c versehen. Zum Erfassen von in den einzelnen Räumen 30,31,32 auftretenden Fehlerlichtbogen sind drei fotoelektrische Steuerungen 23a, 23b 65 bzw. 23c vorhanden, von denen jede gleich aufgebaut ist wie die anhand der Fig. 1 erläuterte Steuerung 23. In Fig. 2 sind von diesen Steuerungen 23a, 23b und 23c nur die Strahlungsquellen 24a, 24b sowie 24c gezeigt.

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Gleich, wie das in Fig. 1 dargestellt ist, sind die Schalter- das Strahlenbündel 25 eingefahren werden und damit dieses räume 30, die Sammelschienenräume 31 bzw. die Kabelab- Strahlenbündel 25 unterbrechen. Im weitern ist es auch gangsräume 32 der verschiedenen Schaltzellen 2-6 in Rieh- denkbar, die Druckentlastungsklappen 18-22 mit einem tung des Strahlenbündels der zugeordneten fotoelektrischen solchen Bauteil, z.B. einer Fahne, zu versehen, das beim

Steuerung 23a, 23b bzw. 23c miteinander ausgerichtet, so s Öffnen der Druckentlastungsklappen zur Unterbrechung des dass zur Überwachung von gleichartigen Räumen der Schalt- Strahlenbündels 25 dient.

Zeilen 2-6 jeweils nur eine fotoelektrische Steuerung erfor- Es igt selbstverständlich auch möglich, das beim Unter-

derlich ist. . , , brechen des Strahlenbündels 25 vom fotoelektrischen Bauele-

Tritt in einem der Räume 30,31 oder 32 einer Schaltzelle ment 26 erzeugte Signal zum Auslösen irgendeiner geeigneten 2-6 ein Fehlerlichtbogen auf, so öffnet sich die entsprechende io Schalteinrichtung zu benützen, z.B. zum Zuschalten eines

Druckentlastungsklappe 19a, 19b oder 19c, wodurch das Erdungs- und Kurzschliessschalters.

Strahlenbündel der zugeordneten fotoelektrischen Steuerung

23a, 23b bzw. 23c unterbrochen wird. Dadurch wird auf die Anstatt die fotoelektrische Steuerung 23 wie gezeigt als bei anhand der Fig. 1 beschriebene Weise durch Öffnen des Unterbrechung des Strahlenbündels 25 ansprechende Licht-

Hauptschalters 7 der betroffene Anlageteil weggeschaltet. is schranke auszubilden, ist es auch möglich, die fotoelektrische

Mit einer fotoelektrischen Steuerung 23 bzw. 23a, 23b, 23c Steuerung 23 durch das von einer Druckentlastungsklappe pro Schaltzellenreihe 2-6 bzw. pro abgeschlossenen Raum bzw. einem entsprechenden Bauteil reflektierte Strahlen-

30,31,32 der Schaltzellen 2-6 kann somit mit Verhältnis- bündel ansprechen zu lassen. Bei einer solchen Ausbildung mässig geringem apparativem und schaltungsmässigem Auf- der fotoelektrischen Steuerung 23 wird das fotoelektrische wand auch eine Schaltanlage mit einer grossen Anzahl von 20 Bauelement 26 in der Regel benachbart zur Strahlungsquelle '

Schaltzellen zuverlässig überwacht werden. 24 angeordnet, wie das an sich bekannt ist. Bei einer auf das

Es versteht sich, dass die in den Fig. gezeigte Schaltanlage reflektierte Strahlenbündel ansprechenden fotoelektrischen samt Einrichtung zum Erfassen von Fehlerlichtbogen auf die Steuerung 23 wird vorteilhafterweise eine Infrarot-Strah-

verschiedensten Arten ausgebildet werden kann. So können lungsquelle 24 verwendet, um Störlichteinflüsse möglichst zusätzlich zu oder anstatt der Druckentlastungsklappen 2s auszuschalten. Gegebenenfalls kann eine Strahlungsquelle 24

18-22 auch andere Bauteile, z.B. in der Form von Fahnen, verwendet werden, die ein moduliertes Strahlenbündel 25

vorgesehen werden, die bei Druckanstieg im Zelleninnern in erzeugt.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE jedem Raum ein fotoelektrisches Bauelement, z.B. eine Foto-

1. Gekapselte elektrische Schaltanlage mit mindestens zelle oder ein Fotowiderstand, angeordnet ist. Die fotoelek-einer geschlossenen Schaltzelle, die wenigstens einen, bei trischen Bauelemente sprechen auf die bei Fehlerlichtbogen einem durch einen Fehlerlichtbogen verursachten Druckan- auftretende Helligkeitsänderung an und erzeugen ein elektri-stieg im Zelleninnern bewegten Bauteil aufweist, der beim s sches Signal, das einer Steuerung zugeführt wird, welche ein Ansprechen eine Einrichtung zum Erfassen eines Fehlerlicht- Abschalten des betroffenen Anlageteils bewirkt (CH-PS bogens steuert, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrich- 370 158, DE-GbmS 7 221 753, DE-OS 1908 785). Bei diesen tung zum Erfassen eines Fehlerlichtbogens wenigstens eine bekannten Lösungen ist eine grosse Zahl von fotoelektri-fotoelektrische Steuerung (23) mit einer Strahlungsquelle (24) sehen Bauelementen erforderlich, was sich besonders bei und einem das von dieser ausgesendete Strahlenbündel (25) io Schaltanlagen, die aus einer Anzahl von jeweils in mehrere zu empfangen bestimmtes fotoelektrisches Bauelement (26) Räume unterteilten Schaltzellen gebildet sind, schaltungs-aufweist, wobei zur Auslösung der fotoelektrischen Steue- technisch und kostenmässig nachteilig auswirkt.

rang (23) der bei Druckanstieg bewegte Bauteil (18-22) in Zudem lässt sich die Funktionsfähigkeit solcher bekannter dieses Strahlenbündel (25) einfahrbar ist. Einrichtungen nur schwer überprüfen, da hiezu ein Lichtblitz
2. Schaltanlage nach Anspruch 1 mit mehreren nebenein- 15 der erforderlichen Helligkeit notwendig ist. Im weitem ander angeordneten Schaltzellen, von denen jede wenigstens müssen die Überwachungseinrichtungen so ausgebildet bzw. einen bei Druckanstieg im Zelleninnern bewegten Bauteil eingestellt werden, dass sie bei Gewitterblitzen und bei Tages-aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Bau- licht und normaler Raumbeleuchtung nicht ansprechen.

teile (18-22) der Schaltzellen (2-6) in Richtung des von der Fehlauslösungen durch Störlicht lassen sich jedoch nicht

Strahlungsquelle (24) ausgesendeten Strahlenbündels (25) 20 ohne weiteres vermeiden.

miteinander ausgerichtet und in letzteres einfahrbar sind. Bei einer anders ausgebildeten, jedoch ebenfalls die durch
3. Schaltanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- einen Fehlerlichtbogen verursachte Helligkeitsänderung auszeichnet, dass die Schaltzelle bzw. Schaltzellen (2-6) in nützenden Überwachungseinrichtung wird nur ein einziges wenigstens zwei voneinander abgetrennte Räume (30,31,32) fotoelektrisches Bauelement verwendet, das über Lichtleiter unterteilt ist bzw. sind, von denen jeder Raum (30,31,32) 25 mit den zu überwachenden Räumen in Verbindung steht einen bei Druckanstieg in seinem Innern bewegten Bauteil (DE-GbmS 8 019 228). Wohl ist nur ein fotoelektrisches Bau-(19a, 19b, 19c) aufweist, und dass jedem Raum (30,31,32) element erforderlich, dafür ist eine den zu überwachenden eine fotoelektrische Steuerung (23a, 23b, 23c) zugeordnet ist, Räumen entsprechende Anzahl von Lichtleitern notwendig, die beim Ansprechen des entsprechenden Bauteils (19a, 19b, Der schaltungstechnische und kostenmässige Aufwand ist 19c) ausgelöst wird. 30 daher ebenfalls beträchtlich. Diese Überwachungseinrich-
4. Schaltanlage nach Ansprüchen 2 und 3, dadurch tung weist demnach im wesentlichen dieselben Nachteile auf gekennzeichnet, dass die bewegbaren Bauteile (19a, 19b, 19c) wie die vorstehend erläuterten Lösungen.

der entsprechenden Räume (30,31,32) der nebeneinander Aus der DE-GbmS 7 520 784 ist es nun bekannt, den Ein-

angeördneten Schaltzellen (2-6) in Richtung des von der schaltkraftspeicher eines Erdungs- und Kurzschliessschalters zugeordneten Strahlungsquelle (24a, 24b, 24c) ausgesendeten 35 mechanisch direkt mit einer Druckentlastungsklappe der ent-

Strahlungsbündels (25) miteinander ausgerichtet sind. sprechenden Schaltzelle zu koppeln. Der beim Auftreten
5. Schaltanlage nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch eines Fehlerlichtbogens erzeugte Druckanstieg im Innern der gekennzeichnet, dass der bei Druckanstieg bewegte Bauteil Schaltzelle bewirkt ein Öffnen der Druckentlastungsklappe, ein sich nach aussen öffnendes Druckentlastungsorgan was eine Freigabe des Einschaltspeichers und ein Zuschalten (18-22) ist. 4o des Erdungs- und Kurzschliessschalters zur Folge hat. Diese
6. Schaltanlage nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch Überwachungseinrichtung hat wohl den Vorteil, dass nicht gekennzeichnet, dass die fotoelektrische Steuerung (23) als mehr eine nur mit entsprechendem Aufwand erfassbare Hel-eine Lichtschranke, die bei Unterbrechung des Strahlenbün- ligkeitsänderung, sondern ein Druckanstieg eine Auslösung dels (25) durch einen in letzteres einfahrbaren Bauteil (18-22) bewirkt, doch erweist es sich als nachteilig, dass eine solche anspricht, ausgebildet ist. 45 Lösung wegen der direkten Kopplung zwischen Einschalt-
7. Schaltanlage nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch Speicher eines Schalters und einer Druckentlastungsklappe gekennzeichnet, dass die fotoelektrische Steuerung (23) bei ohne grossen Aufwand nur für Schaltzellen bzw. Räume verReflexion des Strahlenbündels (25) an einem in letzteres ein- wendet werden kann, in denen ein solcher Schalter unterge-fahrbaren Bauteil (18-22) anspricht. bracht ist.
8. Schaltanlage nach einem der Ansprüche 1-7, gekenn- so Dieser Nachteil wird bei der aus der DE-GbmS 7 505 439 zeichnet durch eine Infrarot-Strahlungsquelle (24). bekannten Einrichtung dadurch vermieden, dass eine sich bei
9. Schaltanlage nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch einem Druckanstieg im Zelleninnern öffnende Druckentla-gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (24) ein modu- stungsklappe mechanisch mit einem Schaltkontakt gekoppelt liertes Strahlenbündel (25) erzeugt. ist, der in den Auslösestromkreis eines Leistungsschalters
10. Schaltanlage nach einem der Ansprüche 1-9, gekenn- 55 geschaltet ist. Bei Öffnen der Druckentlastungsklappe wird zeichnet durch wenigstens eine Schalteinrichtung (7), z.B. der Schaltkontakt geschlossen, was zu einem Öffnen des Lei-einen Hauptschalter, die zum Wegschalten des Fehlerlichtbo- stungsschalters und somit einem Abtrennen des betroffenen gens durch das beim Ansprechen der fotoelektrischen Steue- Anlageteils führt. Bei dieser Einrichtung muss jedoch für rang (23) erzeugte Signal betätigbar ist. jeden zu überwachenden Raum ein mit einer Drackentla-

60 stungsklappe mechanisch verbundener Schaltkontakt vorge-

sehen werden, der in den Schalterauslösestromkreis geschaltet werden muss. Das bedingt vor allem bei mehrzelligen Schaltanlagen, bei denen zudem jede Zelle in mehrere