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Schutzeinrichtung für Metalldampfgleichrichter.
In Metalldampf-Gleichrichteranlagen sind Schutzeinrichtungen erforderlich, welche das speisende Netz, die zugehörigen Transformatoren, die Generatoren, die Gleichrichter selbst und das Sekundärnetz vor der Zerstörung durch die Wirkung von Kurzschlüssen und Rückzündungen schützen. Zu diesem Zwecke hat man bisher Maximalauslöser eingebaut, welche die Netzleitungen im Falle eines Leitungskurzschlusses oder einer Rückzündung im Gleichrichter abschalten. Diese Schalter wirkten aber nicht selektiv und so trat oft der Fall ein, dass ein (an sich vorübergehender) Kurzschluss sämtliche Gleichrichter abschaltete und bei Rückzündung in einem Gleichrichter ebenfalls die ganze Anlage ausser Betrieb setzte.
Um die Abschaltung der Gleichrichter bei schnell vorübergehenden Kurzschlüssen zu vermeiden, war man daher genötigt, die betreffenden Maximalauslöser auf Zeit einzustellen, wodurch man aber Gefahr lief, dass eine Rückzündung das Gleichrichtermaterial teilweise bis zur Unbrauchbarkeit zerstören konnte.
Nun ist bei Transformatoren ein Selektivschutz bekannt, bei welchem in die zu-und abgehenden Leitungen des Transformators Stromwandler eingeschaltet sind, deren Sekundärwicklungen in Gegenschaltung auf das Auslöserelais geschlossen sind und deren Windungszahlen so bemessen sind, dass sich im normalen Zustand des Transformators die Wirkungen der beiden Sekundärwicklungen kompensieren. Tritt aber ein Fehler im Transformator auf, dann fliesst im Stromkreis der Sekundärwicklungen ein Strom, welcher das Auslöserelais des fehlerhaften Transformators betätigt und damit diesen und nur diesen vom Netz abschaltet, während bei einem Kurzschluss im Netz dieser Selektivschutz nicht anspricht.
Diese Verwendung von Stromwandlern kommt nun aber beim Selektivschutz eines Gleichrichter nicht in Betracht. Hier sind die zu vergleichenden Ströme keine reinen Wechselströme, sondern es sind Gleichströme mit Oberwellen ganz verschiedener Frequenz. In Fig. 2 stellt JA den zeitlichen Verlauf des Anodenstromes, IK den zeitlichen Verlauf des Kathodenstromes dar. Man erkennt, dass die Oberwellen des Kathodenstromes von einer mehrfachen Frequenz als die des Anodenstromes sind. Würde man in der üblichen Weise Stromwandler in die zu-und abgehende Leitung des Gleichrichters, also in den Stromkreis einer Anode und den der Kathode einschalten, dann wären die zu vergleichenden Sekundärströme der beiden Stromwandler Wechselströme von verschiedener Frequenz, welche sich nicht zur ein- deutigen Betätigung der Auslösevorrichtung eignen.
Beim Gleichrichter ist in erster Linie die Gleichstromkomponente der Ströme für den Arbeitszustand des Gleichrichters massgebend.
Gegenstand der Erfindung ist nun eine Schutzeinrichtung für Metalldampfgleichrichter, bei welcher die bei einer Rückzündung auftretende Änderung des Stromverhältnisses der dem Gleichrichter zu-und abfliessenden Gleichströme zur Betätigung von Einrichtungen verwendet wird, welche den Gleichrichter vom Netz abschalten. Die Verwendung dieser Gleichströme kann nun in verschiedener Weise geschehen. So könnte man den Anodenstrom und den Kathodenstrom durch je eine Erregerspule eines Auslösemagneten leiten, aber es wäre dann hei der Kompensation der Wirkung beider Spulen im fehlerfreien Betrieb des Gleichrichters auf zwei Gleichströme und zwei Oberwellenströme verschiedener Frequenz Rücksicht zu nehmen.
Eine vollkommenere Lösung ergibt sich, wenn man den Einfluss der Oberwellen auf den
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Auslösevorgang ganz vermeidet, wie es das durch Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
In Fig. 1 bedeutet Nto ein Wechselstromnetz, welches über den Hauptschalter Sch die Primärwicklung P des Transformators T speist. Die Sckundärwicklung Q-Q, von deren Mittelpunkt der (-) Leiter des Gleichstromnetzes Ng abzweigt, ist mit ihren freien Enden an die Anoden Ai bzw. A2 des Gleichrichters G angeschlossen, von dessen Kathode K der (+) Leiter des Gleichstromnetzes abgeht. Das Gleichstromnetz speist die Abzweigleitungen F, und F2.
Erfindungsgemäss wird nun der Anodengleichstrom mit dem Kathodengleichstrom verglichen, u. zw. mit Hilfe des Relais Bu, welches die beiden Spulen U und V besitzt, die von den genannten Strömen derart durchflossen werden, dass sich ihre Wirkungen beim störungsfreienBetrieb des Gleichrichters aufheben. Um nun aber die reinen Gleichströme zu vergleichen und die Wirkung der Oberwellen auszuschalten, wird nicht der Anodenstrom JA und der Kathodenstrom J direkt durch die genannten Wicklungen des Relais Bi geschickt, sondern es werden in die Zu-und Ableitungen des Gleichrichters Shuntwiderstände SA und SK eingebaut, von welchen die Spulenströme abgezweigt werden.
Bei dieser Art der Stromentnahme findet jede Oberwelle einen Kurzschlusskreis vor, u. zw. erzeugt sich die die Spule Y durchfliessende Oberwelle des Kathodenstromes JK in dem für sie sekundären Stromkreis (U--SA) selbst den Kompensationsstrom, und die in Spule U fliessende Oberwelle des Anodenstromes JA, für welche der Slromkreis einen sekundären Kurzschlu#225kreis darstellt, erzeugt in diesem Stromkreis einen Wechselstrom, welcher die Wirkung der ihn erzeugenden Oberwelle in jedem Moment kompensiert. Es bleiben als im Relais Rt wirksam nur die Gleichströme übrig, die durch die Wahl des Windungsverhältnisses der Spulen U und V kompensiert werden. Bei einem inneren Fehler, (z.
B. einer Rückzündung) überwiegt dann die Wirkung des einen Stromes, so dass das Relais Bi anspricht und die Spule L des Auslösemagneten B2 an die Hilfspannung H legt. Hiedurch wird der Schalter < S'cA geöffnet. Der Auslösemagnet B2 besitzt noch eine zweite, von dem Stromwandler W aus gespeiste Spule 1M ; welche aber nur anspricht, wenn der Transformatorstrom einen gewissen Maximalwert überschreitet. Die Spulen M und L können mit verschiedener Zeiteinstellung wirken, so dass die Abschaltung als Folge eines Kurzschlusses im Netz langsamer erfolgt, als die als Folge einer Rückzündung im Gleichrichter.
Arbeiten mehrere Gleichrichter parallel, dann wird bei eintretender Rückzündung in einem Gleichrichter nur dieser abgeschaltet, was betriebstechnisch von sehr grossem Vorteil ist.
In dem gewählten Ausführungsbeispiel ist ein Einphasengleichrichter dargestellt. Es ändert aber an dem Prinzip nichts, wenn die Einrichtung an einem Mehrphasengleichrichter Anwendung findet.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schutzeinrichtung für parallel arbeitende Metalldampfgleichrichter, dadurch gekennzeichnet, dass die bei einer Rückzündung auftretende Änderung des Stromverhältnisses der dem von der Rückzündung betroffenen Gleichrichter zu-und abfliessenden Gleichströme zur Betätigung von Einrichtungen verwendet wird, welche diesen Gleichrichter vom Netz abschalten.