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DE9419141U1 - Short-circuiter for extinguishing arcing faults for use in switchgear - Google Patents

Short-circuiter for extinguishing arcing faults for use in switchgear

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DE9419141U1
DE9419141U1 DE9419141U DE9419141U DE9419141U1 DE 9419141 U1 DE9419141 U1 DE 9419141U1 DE 9419141 U DE9419141 U DE 9419141U DE 9419141 U DE9419141 U DE 9419141U DE 9419141 U1 DE9419141 U1 DE 9419141U1
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    • H01H39/004Closing switches

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Description

Klöckner-Moeller GmbH ''1I-"' ··· ·:* ··* : 09.11.94Klöckner-Moeller GmbH '' 1 I-"' ··· · : * ··* : 09.11.94

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Kurzschließer zum Löschen von Störlichtbogen zur Verwendung in SchaltanlagenShort-circuiters for extinguishing arc faults for use in switchgear

Die Erfindung betrifft einen Kurzschließer nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a short-circuiter according to the preamble of claim 1.

In Schaltanlagen kann es durch immer höhere Leistungsdichten, Fehlschaltungen, Fehlhandlungen des Bedienpersonals, Überspannungen oder Geräteversagen zur Ausbildung von Störlichtbogen kommen.In switchgear, increasingly high power densities, misswitching, operating personnel errors, overvoltages or equipment failure can lead to the formation of arc faults.

Um Verletzungen von Personen und Materialschäden durch Störlichtbogen zu reduzieren, ist es bekannt, in der Verteilung von Elektrizität besonders schnelle Störlichtbogen-Schutzvorrichtungen, genannt Kurzschließer, anzusteuern, die einen definierten Kurzschluß verursachen, der jedoch für Personen und Anlage unschädlich ist. Die Brenndauer des Lichtbogens wird auf diese Weise erheblich reduziert, so daß große Schaden vermieden und das Ausmaß der Nutzung der Schaltanlage erhöht werden können.In order to reduce personal injuries and material damage caused by arc faults, it is known to control particularly fast arc fault protection devices, called short-circuiters, in the distribution of electricity, which cause a defined short circuit that is, however, harmless to people and the system. The burning time of the arc is significantly reduced in this way, so that major damage can be avoided and the extent to which the switchgear can be used can be increased.

Aus der HU 169992 ist es bekannt, zwei koaxial ineinander gesetzte metallische Zylindermäntel einzusetzen, wobei einer Betriebsspannung und der andere Nullpotential aufweist, die weiterhin unter der Wirkung einer Spule verformt und zusammengedrückt werden können, d.h. der innere nach außen und der äußere nach innen, bis diese einen satten Kurzschluß verursachen. Die Spule wird im Fehlerfall von einer Kondensatorbatterie gespeist, die durch ein Schaltelement zuschaltbar ist. Das Schaltelement wird durch eine Störlichtbogenerkennungseinrichtung bei einem Stör lichtbogen angesteuert.From HU 169992 it is known to use two metal cylinder shells placed coaxially inside each other, one of which has operating voltage and the other has zero potential, which can also be deformed and compressed under the effect of a coil, i.e. the inner one outwards and the outer one inwards, until they cause a full short circuit. In the event of a fault, the coil is fed by a capacitor bank that can be switched on by a switching element. The switching element is controlled by an arc fault detection device in the event of an arc fault.

Weiterhin ist dieser Kurzschließer in der Zeitschrift "Elektrotechnik", 29. März 82, Seiten 23-27, näher erläutert.Furthermore, this short-circuiter is explained in more detail in the magazine "Elektrotechnik", March 29, 82, pages 23-27.

Klöckner-Moeller GmbHKlöckner-Moeller GmbH

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Diese Kurzschließer weisen durch die Kondensatorbatterie und die Spule einen erheblichen Platzbedarf auf, da diese schnell wirken müssen und für hohe Ströme bzw. für die Speicherung einer hohen Energie dimensioniert werden müssen.These short-circuiters require a considerable amount of space due to the capacitor bank and the coil, as they must act quickly and must be dimensioned for high currents or for storing high levels of energy.

Bekannt sind auch Kurzschließer, die aus Leistungsthyristoren mit einem parallel geschalteten Kurzschließer bestehen, wie in der DD 234 54 0 gezeigt und beschrieben ist oder in Kombination mit einer Kurzschließerpatrone auftreten, wie in der DE-A 42 35 329 gezeigt und beschrieben ist. Nachteilig ist hierbei das Erfordernis von Leistungsthyristoren, was nur eine sinnvolle Nutzung in der Niederspannung zuläßt und zudem teuer sind.Short-circuiters are also known that consist of power thyristors with a short-circuiter connected in parallel, as shown and described in DD 234 54 0, or in combination with a short-circuiter cartridge, as shown and described in DE-A 42 35 329. The disadvantage here is the requirement of power thyristors, which only allows meaningful use in low voltage and is also expensive.

Bekannt und in der Zeitschrift "Elektrotechnik, 29. März 82, Seiten 23-27" genannt ist der sogenannte "Rapidschutz". Nach diesem Verfahren wird der Lichtbogenkurzschluß sehr schnell also mit kleiner Eigenzeit- durch Ausschalten des Einspeiseleistungsschalters unterbrochen. Dabei wird das Schaltelement mit einer Sprengpatrone mechanisch in rasche Bewegung versetzt. Die Sprengpatrone wird mit einem elektrischen Funken gezündet, der aus dem Signal eines Lichtbogensensors nach entsprechender Verstärkung gewonnen wird. Dieser Schutz erreicht jedoch nicht die Schaltzeiten der vorgenannten Kurzschließer.The so-called "rapid protection" is well-known and mentioned in the magazine "Elektrotechnik, March 29, 1982, pages 23-27". According to this method, the arc short circuit is interrupted very quickly - i.e. with a short operating time - by switching off the feed-in circuit breaker. The switching element is mechanically set in rapid motion using an explosive cartridge. The explosive cartridge is ignited with an electrical spark, which is obtained from the signal of an arc sensor after appropriate amplification. However, this protection does not achieve the switching times of the aforementioned short-circuiters.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen schnellen Kurzschließer nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, ohne das Erfordernis von elektrischen Energiespeichern und Le i stungsthyr i stören.The object of the invention is therefore to create a fast short-circuiter according to the preamble of claim 1, without disturbing the requirement of electrical energy storage and power thyr i.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst, während in den Unteransprüchen besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gekennzeichnet sind.The object of the invention is achieved by the characterizing features of claim 1, while particularly advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims.

Durch die Kurzschließerpatrone mit integriertem Sprengsatz ergibt sich eine kompakte Bauform in einfacher Weise. DieThe short-circuit cartridge with integrated explosive charge results in a compact design in a simple manner.

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Klöckner-Moeller GmbHKlöckner-Moeller GmbH

Patrone ist kostengünstig herzustellen, weil kein Vakuum erforderlich ist.Cartridge is inexpensive to produce because no vacuum is required.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, sollen die Erfindung, weitere Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung und weitere Vorteile näher beschrieben und erläutert werden.The invention, further refinements and improvements of the invention and further advantages will be described and explained in more detail with reference to the drawing, in which an embodiment is shown.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung des Kurzschließer.Fig. 1 is a sectional view of the short circuiter.

Der Kurzschließer besteht aus einer Patrone mit integrierten Sprengsatz.The short circuiter consists of a cartridge with an integrated explosive device.

Die Patrone (Fig.l) besteht aus einem zylindrischen Oberteil 1 aus Kupfer mit einem ersten Anschlußgewinde 10a zum Anschluß an eine erste Stromschiene oder Kabel, mit einer zentrischen Aussparung 11 im Inneren der Patrone zur Aufnahme eines beweglichen Sprengbolzens 3 und mit radialen, oberen Ausblasöffnungen 12 zum Abbau des bei der Zündung entstehenden Gegendrucks.The cartridge (Fig.l) consists of a cylindrical upper part 1 made of copper with a first connection thread 10a for connection to a first busbar or cable, with a central recess 11 inside the cartridge for receiving a movable explosive bolt 3 and with radial, upper blow-out openings 12 for reducing the counterpressure generated during ignition.

Der Sprengbolzen 3 ist mit konischen Führungen und zur Gewichtsreduzierung mit einer Hohlkammer 13 versehen.The explosive bolt 3 is provided with conical guides and a hollow chamber 13 to reduce weight.

Die Patrone besteht weiterhin aus einem zylindrischen Unterteil 2 aus Kupfer, der ein zweites Anschlußgewinde 10b zum Anschluß an eine zweite Stromschiene bzw. Kabel aufweist. Eine zentrische Bohrung 14 auf der gegenüberliegenden Seite des zweiten Anschlußgewindes 10b dient zur Aufnahme des beweglichen Sprengbolzens 3. Im Bereich der Bohrung 14, bzw. Sacklochbohrung, sind radiale, untere Ausblasöffnungen 15 zum Abbau des Gasdrucks nach erfolgter Zündung vorhanden.The cartridge also consists of a cylindrical lower part 2 made of copper, which has a second connection thread 10b for connection to a second busbar or cable. A central bore 14 on the opposite side of the second connection thread 10b serves to accommodate the movable explosive bolt 3. In the area of the bore 14, or blind hole, there are radial, lower blow-out openings 15 for reducing the gas pressure after ignition has taken place.

Zwischen dem Sprengbolzen 3 und dem Bohrungsende 16 ist eine Zündkapsel 7 mit Treibsatz angeordnet, wobei ein mit der Unterseite des Sprengbolzen 3 verbundenes Schutzteil 8 ausA detonator 7 with propellant charge is arranged between the explosive bolt 3 and the bore end 16, whereby a protective part 8 connected to the underside of the explosive bolt 3 is made of

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temperaturfestem Material vorhanden ist, das in einer Vertiefung 17 des Sprengbolzens 3 angeordnet ist. Das Schutzteil 8 verhindert die Anschmelzung des Sprengbolzens 3.temperature-resistant material is present, which is arranged in a recess 17 of the explosive bolt 3. The protective part 8 prevents the explosive bolt 3 from melting.

Eine Zündleitung 18 wird der Zündkapsel 7 durch eine radiale Bohrung 19 zugeführt.An ignition line 18 is fed to the ignition capsule 7 through a radial bore 19.

Die elektrische Isolierung erfolgt durch einen oberen Isolierstoffmantel 6, der das Oberteil 1 umgibt, durch einen unteren Isolierstoffmantel 4, der das Unterteil 2 umgibt und durch eine zwischen dem Oberteil 1 und dem Unterteil 2 liegende Isolierscheibe 5 zum Erreichen der notwendigen Spannungsfestigkeit. In der Mitte der Isolierscheibe 5 ist eine dünne Membran 2 0 vorhanden, die nach der Zündung des Treibsatzes zerstört wird. Hierbei bewegt sich der Sprengbolzen 3 nach seiner Zündung von der Bohrung 14, durch die Membran 20 in die Ausparung 11 bis er sich schließlich zwischen dem Oberteil 1 und dem Unterteil 2 festkeilt, um eine Strombrücke zwischen den Stromschienen zu bilden.The electrical insulation is provided by an upper insulating sheath 6 that surrounds the upper part 1, by a lower insulating sheath 4 that surrounds the lower part 2 and by an insulating disk 5 located between the upper part 1 and the lower part 2 to achieve the necessary dielectric strength. In the middle of the insulating disk 5 there is a thin membrane 20 that is destroyed after the propellant charge is ignited. After being ignited, the explosive bolt 3 moves from the hole 14, through the membrane 20 into the recess 11 until it finally wedges itself between the upper part 1 and the lower part 2 to form a current bridge between the busbars.

Ein Ring 21 aus Aluminium, der außen angeordnet ist, stellt die mechanische Verbindung zwischen dem oberen Isoliermantel 6, dem unteren Isoliermantel 4 und dem Isolierring 5 her, wobei der Ring 21 in Verbindung mit diesen Teilen die gesamten Teilen zusammenhalt.A ring 21 made of aluminum, which is arranged on the outside, provides the mechanical connection between the upper insulating jacket 6, the lower insulating jacket 4 and the insulating ring 5, the ring 21 in conjunction with these parts holding the entire parts together.

Nach einer Zündung muß die gesamte Patrone ausgetauscht werden,After ignition, the entire cartridge must be replaced,

Der Kurzschließer eignet sich besonders für Niederspannungs-Schaltanlagen .The short-circuiter is particularly suitable for low-voltage switchgear.

Claims (14)

SchutzansprücheProtection claims 1. Kurzschließer zum Löschen von Stör lichtbogen zur Verwendung in Schaltanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschließer aus einer Patrone mit integriertem Sprengsatz besteht.1. Short-circuiter for extinguishing arc faults for use in switchgear, characterized in that the short-circuiter consists of a cartridge with an integrated explosive device. 2. Kurzschließer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrone aus einem zylindrischen Oberteil (1) , einem zylindrischen Unterteil (2) und einem Sprengbolzen (3) besteht.2. Short-circuiter according to claim 1, characterized in that the cartridge consists of a cylindrical upper part (1), a cylindrical lower part (2) and an explosive bolt (3). 3. Kurzschließer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrone aus einem Oberteil (1) mit einem ersten Anschlußgewinde (10a) und mit einer zentrischen Aussparung (11) im Inneren der Patrone zur Aufnahme eines beweglichen Sprengbolzens (3) besteht.3. Short-circuiter according to claim 1 or 2, characterized in that the cartridge consists of an upper part (1) with a first connection thread (10a) and with a central recess (11) in the interior of the cartridge for accommodating a movable explosive bolt (3). 4. Kurzschließer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrone aus einem Oberteil (1) mit radialen, oberen Ausblasöffnungen (12) zum Abbau des bei der Zündung entstehenden Gegendrucks besteht.4. Short-circuiter according to one of the preceding claims, characterized in that the cartridge consists of an upper part (1) with radial, upper blow-out openings (12) for reducing the counterpressure generated during ignition. 5. Kurzschließer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sprengbolzen (3) mit konischen Führungen versehen ist.5. Short-circuiter according to one of the preceding claims, characterized in that an explosive bolt (3) is provided with conical guides. 6. Kurzschließer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sprengbolzen (3) mit einer Hohlkammer (13) versehen ist.6. Short-circuiter according to one of the preceding claims, characterized in that an explosive bolt (3) is provided with a hollow chamber (13). 7. Kurzschließer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrone aus einem Unterteil (2) , der ein zweites Anschlußgewinde (10b) aufweist, besteht, wobei das Unterteil (2) eine zentrische Bohrung7. Short-circuiter according to one of the preceding claims, characterized in that the cartridge consists of a lower part (2) which has a second connection thread (10b), the lower part (2) having a central bore 9999
• · ·· ·
• · ■·· ■· Klöckner-Moeller GmbHKlöckner-Moeller GmbH 09.11.94 0 419 GM09.11.94 0 419 GM (14) auf der gegenüberliegenden Seite des zweiten Anschlußgewindes (10b) aufweist, die zur Aufnahme eines beweglichen Sprengbolzens (3) dient.(14) on the opposite side of the second connecting thread (10b), which serves to receive a movable explosive bolt (3).
8. Kurzschließer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrone aus einem Unterteil (2) besteht, der im Bereich einer zentrischen Bohrung (14) radiale, untere Ausblasöffnungen (15) zum Abbau des Gasdrucks nach erfolgter Zündung aufweist.8. Short-circuiter according to one of the preceding claims, characterized in that the cartridge consists of a lower part (2) which has radial, lower blow-out openings (15) in the region of a central bore (14) for reducing the gas pressure after ignition has taken place. 9. Kurzschließer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Sprengbolzen (3) und dem Bohrungsende (16) einer Sacklochbohrung eine Zündkapsel (7) mit Treibsatz angeordnet ist.9. Short-circuiter according to one of the preceding claims, characterized in that an ignition capsule (7) with propellant charge is arranged between an explosive bolt (3) and the bore end (16) of a blind bore. 10. Kurzschließer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der Unterseite eines Sprengbolzens (3) verbundenes Schutzteil (8) aus temperaturfestem Material vorhanden ist, das in einer Vertiefung (17) des Sprengbolzens (3) angeordnet ist.10. Short-circuiter according to one of the preceding claims, characterized in that a protective part (8) made of temperature-resistant material is provided which is connected to the underside of an explosive bolt (3) and is arranged in a recess (17) of the explosive bolt (3). 11. Kurzschließer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zündleitung (18) einer Zündkapsel (7) durch eine radiale Bohrung (19) zugeführt wird.11. Short-circuiter according to one of the preceding claims, characterized in that an ignition line (18) is fed to an ignition capsule (7) through a radial bore (19). 12. Kurzschließer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Isolierung durch einen oberen Isolierstoffmantel (6) , der ein leitfähiges Oberteil (1) umgibt, durch einen unteren Isolierstoffmantel (4), der ein leitfähiges Unterteil (2) umgibt und durch eine zwischen dem Oberteil (1) und dem Unterteil (2) liegende Isolierscheibe (5) zum Erreichen der notwendigen Spannungsfestigkeit erfolgt.12. Short-circuiter according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical insulation is provided by an upper insulating sheath (6) which surrounds a conductive upper part (1), by a lower insulating sheath (4) which surrounds a conductive lower part (2) and by an insulating disk (5) located between the upper part (1) and the lower part (2) to achieve the necessary dielectric strength. 13. Kurzschließer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mitte einer13. Short-circuiter according to one of the preceding claims, characterized in that in the middle of a Klöckner-Moeller GmbH My7Jt *** ··· ·«* : 09.11.94Klöckner-Moeller GmbH My 7 Jt *** ··· ·«* : 09.11.94 0 419 GM0 419 GM Isolierscheibe (5) eine dünne Membran (20) vorhanden ist.A thin membrane (20) is present between the insulating disc (5). 14. Kurzschließer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ring (21), der außen angeordnet ist, die mechanische Verbindung zwischen einem oberen Isoliermantel (6), einem unteren Isoliermantel (4) und einem Isolierring (5) herstellt.14. Short-circuiter according to one of the preceding claims, characterized in that a ring (21) arranged on the outside establishes the mechanical connection between an upper insulating jacket (6), a lower insulating jacket (4) and an insulating ring (5).
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