<Desc/Clms Page number 1>
Einrichtungen zur selbsttätigen Auslösung von Schutzmassnahmen bei Riickziindungen in Quecksilber- dampfgleichrichtern.
Trotz der grossen Fortschritte, die die Quecksilberdampf-Gleiehrichtertechnik im Laufe der letzten Jahre gemacht hat, ist es bis heute nicht gelungen, Rückzündungen gänzlich zu vermeiden. Mit Rücksicht auf die Gefährdung des Gleichrichters durch den Rückzündungsstrom ist man bestrebt, ihn in möglichst kurzer Zeit zu unterbrechen. Dies wird meist dadurch erreicht, dass man den Gleichrichter beidseitig von den Netzen abschaltet. Da die Abschaltung des Gleichrichters immer einer längeren Betriebsunterbrechung gleichkommt, hat man neuerdings zur Vermeidung derselben vorgeschlagen, durch Anlegen der gestörten Anode oder eines vorgelagerten Gitters an ein gegenüber der Kathode negatives Potential den Elektronenstrom in der Richtung Kathode-Anode zu sperren.
Beide Schutzmassnahmen benötigen zu ihrer Auslösung eine Einrichtung, die die Tatsache einer bestehenden Rückzündung augenblicklich und selektiv erfasst.
Einrichtungen dieser Art sind in grösserer Zahl bekannt. Die verbreitetste unter ihnen ist der Rückstromschutz. Er ist einfach in seinem Aufbau und so lange sicher in seiner Wirkung, als der Gleichrichter im Parallelbetriebe mit andern Stromquellen arbeitet und infolgedessen bei einer Rückzündung ein Rückstrom aus dem Gleiehstromnetze fliesst. Arbeitet der Gleichrichter zeitweise allein auf ein Netz, so versagt dieser Schutz, nachdem der vom Wechselstromnetz zur Störungsstelle fliessende Strom erst nach Ansprechen des mit Zeitverzögerung arbeitenden Überstromrelais abgeschaltet wird. Unter Relais sind hier und im folgenden alle Überwachungseinrichtungen gemeint, die elektrisch (Relais im landläufigen Sinne) oder mechanisch (Auslöser) Schalter oder Schütze betätigen.
Es sind Schutzarten bekannt, die den Nachteil des Rückstromschutzes vermeiden, die aber wieder andere Mängel aufweisen, welche ihre allgemeine Verwendbarkeit stark einschränken.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Einrichtungen der beschriebenen Art, die immer sicher ansprechen, auch wenn kein Rückstrom aus dem Gleichstromnetze auftritt und unabhängig von der Schaltung des Gleichrichters und der Bauart des Transformators allgemein verwendbar sind. Sie haben das gemeinsame Merkmal, dass ihr Ansprechen unter teilweiser oder ausschliesslicher Zuhilfenahme von Strömen erfolgt, die von den Anodenströmen oder Spannungen mittels Wandler abgeleitet werden.
Für das Verständnis der folgenden Ausführungen ist es wichtig zu beachten, dass bei Verwendung von Stromwandlern diese nur die Wechselstromanteile der Anodenströme in die Sekundärwicklung übertragen, während der konstante Gleiehstromanteil lediglich eine Vormagnetisierung des Kernes bewirkt. Fig. 1 zeigt Primär-und Sekundärstrom im Anodenstromwandler eines Sechsphasen-Gleichrichters (ohne Überlappung).
Während bei Normalbetrieb in den Anodenleitungen eines Gleichrichters nur Stromimpulse in der Richtung zum Gleichrichter fliessen, treten bei Rückzündungen in der Leitung der gestörten Anode auch Stromimpulse umgekehrter Richtung auf. Auf den Sekundärstrom eines Anodenstromwandlers wirkt sich dies dahin aus, dass die Amplituden der negativen Wellen bedeutend anwachsen.
Fig. 2 zeigt eine beispielsweise Anordnung, die diese Erscheinung zur Auslösung von Schutzmass-
EMI1.1
Anoden des Gleichrichters Gl verbunden, während der Nullpunkt der Niederspannungswicklung zum Pol N des Gleichstromnetzes P, N führt. Die Kathode des Gleichrichters Gl ist mittels des Schalters S s
<Desc/Clms Page number 2>
an den Pol P des Gleichstromnetzes angeschlossen. In der einen Anodenleitung des Gleichrichters Gl ist ein Stromwandler St angeordnet, dessen Sekundärwicklung mit den Ventilen V und der Spule des Relais Re in Verbindung steht. Die Schalter 0 und Ss sind in der Einschaltstellung verklinkt. Diese Verklinkung kann durch Unterspannungsetzung der Auslösespule Ai bzw. aufgehoben werden, worauf die Schalter in die Ausschaltstellung übergehen.
Die Unterspannungsetzung der Ausschaltspulen erfolgt
EMI2.1
schaltet, dass das Relais Re von den negativen Wellen des Wandlersekundärstromes erregt wird, während die positiven Wellen über einen Kurzschlussweg fliessen. Dieser ist notwendig, um den Stromkreis nicht während jenes Zeitraumes zu öffnen. Die in der Abbildung angedeutete Schalterauslösung mittels eines Srhliesskontaktes auf dem Relais Re sowie das Relais selbst ist natürlich kein wesentlicher Bestandteil der beschriebenen Einrichtung. Die Auslösung der Schalter 0 und Ss kann auch in anderer geeigneter Weise erfolgen. Ebenso kann auch die bereits an anderer Stelle erwähnte negative Aufladung der gestörten Anode oder eines Gitters in zweckentsprechender Weise eingeleitet werden.
Als elektrische Ventile können Elektrodenröhren, mechanische Gleichrichter sowie Elektrolytund Trockengleichrichter verwendet werden. Für die praktische Verwendung eignen sich am besten Trockenventile, wie z. B. das Kupfer-Kupferoxydulventil, wegen ihrer geringen Anforderungen in bezug auf Wartung und Erneuerung.
Bei Mehrphasen-Gleichrichtern kann für jede Phase eine Einrichtung nach Fig. 2 vorgesehen werden, doch sind aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und Übersichtlichkeit Schaltungen vorzuziehen, bei denen man mit einer geringeren Anzahl von Ventilen und Relais das Auslangen findet. Fig. 3 zeigt eine solche Schaltung in Anwendung auf dem Sechsphasen-Gleichrichter. Die in der Zeichnung allein angedeutete Niederspannungswicklung des Transformators Tr ist mit den Anoden des Gleichrichters Gl über die Primärwicklungen der Stromwandler St verbunden.
Von den zwei jedem Stromwandler zugeordneten Ventilen V ist eines so geschaltet, dass, es für den Sekundär-Stromimpuls während der Arbeitszeit der Anode einen Kurzschlussweg bildet, während das zweite den Stromimpuls während der Arbeitspause der zugehörigen Anode über die Wicklung des Relais Re leitet.
Eine auf dem Grundsatz des Differentialstromschutzes beruhende Einrichtung zeigt Fig. 4. Es bedeuten wieder Tr die Niederspannungswicklungen des Transformators, Gl den Gleichrichter, St die Anodenstromwandler und V die Ventile. Die Sektmdärströme sämtlicher Anodenstromwandler St werden mittels der Ventile V gleichgerichtet, dann summiert und hierauf der Wicklung W 1 des DifferentialrelaisR. zugeführt. Die Wicklung dieses Relais wird von einem mittels Nebenwiderstandes < S% vom Kathodenstrom abgeleiteten Strom durchflossen. Die Bemessung des Nebenwiderstandes sowie der Windungszahlen des Relais Rd muss hiebei so erfolgen, dass sich die Wirkungen der Ströme in den beiden Wicklungen W1 und W2im Normalbetrieb aufheben.
Bei einer Rückzündung ohne Rückstrom aus dem Gleichstromnetz überwiegt die Wirkung der Wicklung W1, bei einer Rückzündung mit Rückstrom addieren sich die Kräfte beider Wicklungen W1 und W2. Das Relais spricht daher in beiden Fällen an.
Zur Herabsetzung der Zahl der verwendeten Ventile und zur Vereinfachung der Schaltung können die Stromwandler-Sekundärwicklungen in mehreren Gruppen (mindestens zwei) geschaltet werden (Fig. Ï) Eine Parallelschaltung sämtlicher Sekundärwicklungen darf bei dieser Anordnung jedoch nicht vorgenommen werden, weil sich dann im störungsfreien Betrieb sämtliche Ströme gegenseitig aufheben würden und daher die Wicklung W1 des Relais stromlos wäre.
Die Parallelschaltung sämtlicher Sekundärwicklungen der Stromwandler, jedoch ohne Verwendung von Ventilen lässt sich auch zur Erzielung eines selektiven Schutzes verwenden, wenn man parallel zu diesen Wicklungen ein Überstromrelais Re schaltet (Fig. 6). Es sind hier lediglich die sechs Phasen R, T', S, R', T\ S mit den in ihrem Zuge angeordneten Stromwandlern St dargestellt. Dieses Relais wird nur im Falle einer Störung von einem Stromimpuls durchflossen. Zu den Störungsfällen zählen hiebei ausser
EMI2.2
formators. An Stelle der sechs einzelnen Stromwandler kann mit demselben Erfolg auch ein Stromwandler mit sechs Primärwicklungen verwendet werden.
Die gleiche Wirkungsweise besitzt eine Anordnung wie sie Fig. 7 zeigt. Von den Sekundärwicklungen der in allen Phasen angeordneten Stromwandler werden durch Parallelschaltung zwei Gruppen so gebildet, dass jede Gruppe nur zeitlich unmittelbar aufeinanderfolgende Phasen umfasst (R, T', S bzw.
R', T, S). Die Ströme der beiden Sekundärwicklungsgruppen sind dann im Normalbetrieb zeitlich um 180 in bezug auf ihre Grundwelle verschoben und erregen daher, den Wicklungen eines Differentialrelais Rd zugeführten, dieses nicht. Die Form dieser Ströme für den Sechsphasen-Gleichrichter ohne und mit Überlappung von zwei Phasen zeigt Fig. 8.
Eine Anordnung mit ähnlicher Wirkungsweise wie die in Fig. 6 dargestellte, lässt sich auch unter Verwendung von Spannungswandlern herstellen. Ihre grundsätzliche Schaltung für einen DreiphasenGleichrichter zeigt Fig. 9. Die drei Spannungswandler Sp sind oberspannungsseitig parallel zu den drei Phasen des Gleichrichters, unterspannungsseitig in Reihe mit einem Überspannungsrelais Re im offenen Dreieck geschaltet. Das Relais ist im Normalbetrieb stromlos und wird erst bei teilweisem oder voll- ständigem Zusammenbrechen einer Phasenspannung erregt. Diese Anordnung lässt sich, ebenso wie alle übrigen
<Desc/Clms Page number 3>
vorbeschriebenen, für jede beliebige Phasen-bzw. Anodenzahl sinngemäss verwenden.
Eine dieser Einrichtung wesensgleiche erhält man in bekannter Weise, wenn man an Stelle der n einphasigen Spannungswandler einen n-phasigen Wandler mit n + l Schenkeln vorsieht und das Relais Re an die Wicklung des überzähligen Schenkels anschliesst.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtungen zur selbsttätigen Auslösung von Schutzmassnahmen bei Rückzündungen in Quecksilberdampfgleichrichtern, dadurch gekennzeichnet, dass diese unter teilweiser oder ausschliesslicher Zuhilfenahme von Strömen bewirkt wird, die von den Anodenströmen oder-spannungen mittels Wandler abgeleitet werden.