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Elektrische Schaltanlage mit Druckgasschaltern.
Bei elektrischen Leistungsschaltern mit Lichthogenlöschung durch Druckgas ist, nachdem der Unterbrechungslichtbogen einmal abgerissen ist, unbedingt ein Wiederzünden zu verhindern)).
Zu diesem Zweck ist es erforderlieh, dass die Kontaktentfernung nach dem Erlöschen des Lichtbogens so gross ist, dass die Funkenstrecke von der wiederkehrenden Spannung nicht mehr durchschlagen werden kann. Da nun bei Druckgasschaltern die Lichtbogenlöschung in ausserordentlich kurzer Zeit, nämlich innerhalb einer halben Periode nach der Kontakttrennung.
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Grenze gesetzt ist. so würden sich, wenn man nicht besondere Vorkehrungen trifft, Rückzündungen nicht mit Sicherheit vermeiden lassen, da die Kontaktentfernung nach der Stromunterbrechung noch verhältnismässig gering ist. Diese Gefahr bestellt insbesondere bei stark induktiver oder kapazitiver Belastung, da z.
B. bei 90 Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung und beim Abreissen des Lichtbogens im Augenblick, in dem der Strom durch null geht. die Spannung momentan auf ihren Höchstwert heraufschnellt.
Um diese Gefahr zu verhüten. werden erfindungsgemäss besondere Einrichtung vorge-
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Hiedurch wird erreicht, dass bis zum Auftreten des Spannungshöchstwertes die Kontakte sich so weit voneinander entfernt haben, dass ein Durchschlag der funkenstrecke nicht mehr erfolgen kann.
Es ist zwar bereits eine Schaltvorrichtung bekannt, bei welcher parallel zu einem Schalter eine Vakuumfunkenstrecke liegt. Durch diese Parallelfunkenstreeke wird aber der Anstieg der Spannung nach dem Abreissen des Lichtbogens nicht verzögert : denn die Parallelfunkenstrecke hat überhaupt keinen Einfluss auf den zeitlichen Verlauf der Spannung, sondern sie schneidet lediglich einen Teil der Spannungskurve ab. sobald ein bestimmter Spannung- wert überschritten ist.
Wenn es sich um die Abschaltung grösserer Leistungen handelt, so würde eine derartige Einrichtung sich entweder als völlig wirkungslos erweisen oder aber es würden sich Schwierigkeiten ergeben, den in der Funkenstrecke entstellenden Lichtbogen zu löschen.
Ausserdem wird gerade bei Druckgasschaltern durch die erfindungsgemässe Anordnung
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durch Anwendung solcher Mittel bei Druckgasschaltern die Abschaltung um mchr als 100% steigern. Es hat sieh anderseits gezeigt, dass bei gewöhnlichen Ölschaltern, die Verbesserung nur geringfügig ist und beispielsweise durch Zuschalten von Kondensatoren erst dann brauch- bar wird. wenn man eine nugewölmlich grosse Anzahl von Kondensatoren benutzt. lm Gegensatz hiezu braucht die Kapazität der Kondensatoren bei einem Druckgasschalter nur verhältnismässig gering zu sein. Der Grund für diesen auffallenden Unterschied ist darin zu erblicken.
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schaltung in kürzester Zeit von Metallgasen und Ionen gereinigt wird.
Es wird daher eine besonders günstige Wirkung erzielt, wenn man hei derartigen Druckgasschaltern den Anstieg der wiederkehrenden Spannung so verlangsamt, bis die Reinigung der Funkenstrecke erfolg !
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ist. Hingegen bleiben bei einem Ölschalter die Sehaltgase im wesentlichen zwischen den Kontakten, und die Unterbrechung des Lichtbogens erfolgt in der Hauptsache durch die Kühlwirkung des Öles. so dass die Verlangsamung des Spannungsanstieges bei derartigen Schaltern praktisch kaum von Bedeutung ist.
Die Verzögerung des Spamiungsastieges nach der Erfindung lässt sich in der Weise erreichen, dass man den Schalter in zwei in Serie liegende Schalter unterteilt, die nacheinander geöffnet werden und von denen der zuerst zu öffnende mit einem Parallelwiderstand versehen ist. Die Grösse seiner ohm'schen und induktiven Komponente richtet sieh nach den Verhältnissen im Netz. Am zweckmässigsten ist er so zu hemessen, dass bei der zu erwartenden höchsten Abschaltleistung beide Schalter ungefähr gleich beansprucht werden.
Man erreicht durch dieseMassnahme. dass im Augenblick der Unterbrechung des erstenSchalters durch den hiebei eingeschalteten Widerstand die Phasenverschiebung auf einen kleineren Wert als 90 gebracht wird und die Spannung sicher nicht auf ihren Höchstwert ansteigen kann.
Man kann auch-bei Benutzung nur eines Schalters-wu seinen mit den Sammelschiene) t verbundenen Kontakten einen Kondensator parallel schalten. Da seine Aufladung eine gewisse Zeit dauert, steigt die Spannung nur langsam. Um unbequeme Abmessungen des Kondensators zu vermeiden, kann man ihn über einen Transformator anschliessen.
Die Kapazität des Kondensators ist hiebei so zu bemessen, dass die Eigenschwingungs- zahlen des zwischen dem Schalter und Generator liegenden Stromkreises unterhalb 15. 000 Hertz liegt. Es hat sich nämlich gezeigt, dass bei höherer Eigenfrequenz des Stromkreises die Gefahr von Rückzündungen vorliegt.
Die Anlage kann dadurch vereinfacht werden, dass man für mehrere Schalter einen gemeinsamen Kondensator vorsieht. Der Kondensator wird zu diesem Zweck direkt an die Sammelschienen angeschlossen. so dass er gleichzeitig mehrere Druckgasschalter sellützt. Hiebei muss dann für jeden einzelnen Schalter die oben angegebene Bedingung erfüllt sein dass die Eigenschwingung des zwischen dem Schalter und Generator liegenden. vom Kurzschluss betroffenen Stromkreises kleiner als 15. 000 Hertz ist. Diese Bedingung wird jedoch nicht erfüllt, wenn zwischen dem Kondensator und den Druckgasschaltern Reaktanzen liegen, vielmehr ist alsdann der Anstieg der wiederkehrenden Spannung durch die Selbstinduktion und die Kapazität der vorgeschalteten Reaktanz bedingt.
Ein an die Sammelschienen angeschlossener Kondensator würde also bei zwischengeschalteter Reaktanz keinen Schutz für den Druckgasschalter darstellen. Es ist daher erforderlich, dass zwischen dem Kondensator und dem Dru (le gasschalter keine Reaktanzen vorhanden sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt das Schaltungsschema gemäss Abbildung. in welcher der Einfachheit halber die Darstellung einphasig erfolgt ist. Es bedeutet a einen Drehstromgenerator. b ein Sammelschienensystem, von welchem mehrere Leitungen c. d und e abgehen. In die Leitungen sind die Reaktanzen f, g, h zur Begrenzung des Kurzsrhlussstromes eingeschaltet. An die Sammelschienen ist ein Kondensator i angeschlossen.
Dieser schützt die beiden Druckgasschalter & m, welche unmittelbar an die Sammelschienen angeschlossen sind, während die zugehörigen Reaktanzen f und g hinter den Druckgasschaltern liegen. Bei der abgehenden Leitung e mag es aus irgendeinem Grunde erforderlich sein. den Druckgasschalter n hinter der Drossel 7t an die Sammelschienen anzuschliessen. In diesem Fall muss alsdann hinter der Reaktanz 11 noch ein besonderer Kondensator o zum Schutze des Druckgasschalters n vorgesehen werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrische Schaltanlage mit Leistungsschaltern, deren Kontakte beim Schalten mit Druckgas beblasen werden, dadurch gekennzeichnet, dass Einrichtungen vorhanden sind. dun')) die der Anstieg der Spannung nach dem Abreissen des Lichtbogens verzögert ist.
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Electrical switchgear with compressed gas switches.
In the case of electrical circuit-breakers with arc extinguishing by compressed gas, it is essential to prevent re-ignition after the interruption arc has broken off once)).
For this purpose it is necessary that the contact distance after the arc has been extinguished is so great that the spark gap can no longer be broken down by the returning voltage. Since the arc extinguishing in the case of compressed gas switches is extremely short, namely within half a period after the contact has been separated.
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Limit is set. so, if special precautions are not taken, re-ignition could not be avoided with certainty, since the contact distance after the current interruption is still relatively small. This danger ordered especially with strong inductive or capacitive load, because z.
B. at 90 phase shift between current and voltage and when the arc breaks off at the moment when the current passes through zero. the voltage is currently rising to its maximum value.
To prevent this danger. according to the invention, special equipment is provided
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This means that by the time the maximum voltage value occurs, the contacts are so far apart that the spark gap can no longer break down.
A switching device is already known in which a vacuum spark gap is parallel to a switch. However, this parallel spark gap does not delay the increase in voltage after the arc has broken off: because the parallel spark gap has no influence at all on the time course of the voltage, it only cuts off part of the voltage curve. as soon as a certain voltage value is exceeded.
If it is a question of switching off larger powers, then such a device would either prove to be completely ineffective or difficulties would arise in extinguishing the defective arc in the spark gap.
In addition, especially in the case of compressed gas switches, the arrangement according to the invention
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By using such means with gas pressure switches, the shutdown can be increased by more than 100%. On the other hand, it has shown that with conventional oil switches, the improvement is only slight and can only then be used, for example by connecting capacitors. if you use an unusually large number of capacitors. In contrast to this, the capacitance of the capacitors in a pressure gas switch only needs to be relatively small. The reason for this striking difference can be seen in this.
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circuit is cleaned of metal gases and ions in a very short time.
A particularly favorable effect is therefore achieved if the rise in the recurring voltage is slowed down with such compressed gas switches until the spark gap is cleaned!
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is. In contrast, in the case of an oil switch, the residual gases remain essentially between the contacts, and the arc is mainly interrupted by the cooling effect of the oil. so that the slowing down of the voltage rise is practically of little importance in such switches.
The delay of the spam increase according to the invention can be achieved by dividing the switch into two switches in series, which are opened one after the other and of which the first to be opened is provided with a parallel resistor. The size of its ohmic and inductive components depends on the conditions in the network. It is most useful to measure it in such a way that, given the expected maximum breaking power, both switches are loaded approximately equally.
One achieves through this measure. that at the moment the first switch is interrupted by the resistor that is switched on, the phase shift is brought to a value smaller than 90 and the voltage certainly cannot rise to its maximum value.
It is also possible, if only one switch is used, to connect a capacitor in parallel with its contacts connected to the busbar. Since it takes time to charge, the voltage rises slowly. To avoid inconvenient dimensions of the capacitor, it can be connected via a transformer.
The capacitance of the capacitor is to be dimensioned in such a way that the natural frequency of the circuit between the switch and the generator is below 15,000 Hertz. It has been shown that with a higher natural frequency of the circuit there is a risk of re-ignition.
The system can be simplified by providing a common capacitor for several switches. The capacitor is connected directly to the busbars for this purpose. so that it uses several gas pressure switches at the same time. The condition given above must then be met for each individual switch that the natural oscillation of the between the switch and the generator. circuit affected by the short circuit is less than 15,000 Hertz. However, this condition is not met if there are reactances between the capacitor and the gas pressure switch, rather the rise in the returning voltage is then caused by the self-induction and the capacitance of the upstream reactance.
A capacitor connected to the busbars would therefore not provide any protection for the compressed gas switch with an interposed reactance. It is therefore necessary that there are no reactances between the condenser and the pressure gas switch.
An embodiment of the invention shows the circuit diagram according to the figure. in which, for the sake of simplicity, the representation was carried out in one phase. It means a three-phase generator. b a busbar system from which several lines c. d and e go off. The reactances f, g, h are switched on in the lines to limit the short-circuit current. A capacitor i is connected to the busbars.
This protects the two compressed gas switches & m, which are connected directly to the busbars, while the associated reactances f and g are behind the compressed gas switches. It may be necessary for the outgoing line e for some reason. to connect the compressed gas switch n behind the throttle 7t to the busbars. In this case, a special capacitor o must then be provided downstream of the reactance 11 to protect the compressed gas switch n.
PATENT CLAIMS:
1. Electrical switchgear with circuit breakers, the contacts of which are blown with compressed gas when switching, characterized in that facilities are available. dun ')) that the rise in voltage is delayed after the arc has broken off.