AT128759B - Überstromschutz für Gleichstromsysteme unter Verwendung von Metalldampfventilen. - Google Patents

Description

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   tberstromsehutz   für Gleichstromsysteme unter Verwendung von Metalldampfventilen. 



   Bei der Energieübertragung mittels hochgespannten Gleichstromes und Umformung desselben in Mehrphasenstrom durch elektrostatisch gesteuerte Metalldampfventile ist es unbedingt erforderlich, für möglichst rasches Abschalten von drehstromseitigen Kurzschlüssen zu sorgen. Da die Erregung des Ventiltransformators von der Drehstromseite aus erfolgt, bedeutet ein drehstromseitiger Kurzschluss, d. h. Sinken der Spannung auf der Sekundärseite des Transformators, auch einen gleichstromseitigen Kurzschluss. Dies kann durch Abschaltung des kurzgeschlossenen Netzteils auf der Drehstromseite mittels Ölschalters nicht verhindert werden, da dieselben viel zu grosse Trägheit besitzen. Die Konstruktion eines Sehnellschalters für die in Frage kommenden sehr hohen Gleichspannungen stösst auf Schwierigkeiten. 



  Zudem wäre die Abschaltung auf der Gleichstromseite bei jedem drehstromseitigen Kurzschluss betriebstechnisch unzulässig und für die folgende Wiederinbetriebnahme der Anlage umständlich, wenn man bedenkt, dass drehstromseitige Kurzschlüsse sehr häufig auftreten können. 



   Es ist bekannt, für hochgespannten Gleichstrom Metalldampfventile als Schalter zu benutzen, deren Lichtbogen durch Überbrückung mittels eines Kondensators gelöscht werden kann. Dabei wird diese Einschaltung des zur Löschung dienenden Löschkondensators dadurch bewirkt, dass der Kondensator in einer zweiten Dampfentladungsstrecke liegt, die bei normaler Belastung des zu überwachenden Netzes durch ein Gitter mit negativer Vorspannung gesperrt ist, während bei Überstrom diesem Gitter durch Stromwandler, die in Abhängigkeit von der Belastung des zu überwachenden Netzes erregt werden, eine so grosse positive Spannung zugeführt wird, dass sich der Kondensator entladen kann. Dieses Verfahren ist insofern unzuverlässig, als Metalldampfapparate, die an einer Gleichspannung liegen, durch negativ geladene Gitter nicht dauernd gesperrt werden können.

   Die Anwendung von Elektronenröhren für hohe Ströme an Stelle von Metalldampfapparaten erfordert die dauernde Heizung der Glühkathode und ergibt eine kurze Lebensdauer derartiger Röhren. 



   Gegenstand der Erfindung ist nun ein   Überstromschutz   unter Verwendung von Metalldampfventilen, bei dem erfindungsgemäss das Einschalten des Kondensators bei Überstrom durch einen   Hilfs-   lichtbogen erfolgt, welcher elektromagnetisch gesteuert wird. 



   Die   Überbrückung   des Lichtbogens durch den Kondensator kann auf zwei Arten ausgeführt werden. 



  Es kann einerseits nur das Ventil allein   überbrückt   werden, wobei die am Kondensator liegende Spannung gleich dem Lichtbogenabfall ist, anderseits kann das gesamte Gleichstromsystem mitsamt dem Ventil überbrückt werden, so dass die ganze ankommende Gleichspannung am Kondensator liegt. Im ersten Fall kann der Kondensator zwischen Anode und Kathode oder zwischen Ventilgehäuse und Kathode gelegt werden. 



   In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch in Fig. 1 und 2 dargestellt, u. zw. in Verbindung mit einem Gleichstrom-Drehstrom-Umformer. 



   Der ankommende Gleichstrom wird über eine Drosselspule 1 und eine Magnetspule 2 dem Sternpunkt des Speisetransformators 25 des Metalldampfventils 26 zugeführt ; der Minusleiter liegt an der Kathode des Ventils 26. Bei 3 wird das Verbraucherdrehstromnetz angeschlossen.   4   ist eine Synchronmaschine, die vorteilhaft als übererregter Phasenschieber verwendet wird. 5 ist ein Kondensator, welcher einerseits an die Kathode des   Überstromventils   27 gelegt ist, anderseits mit der Kathode 6 eines in Luft brennenden   Hilfslichtbogens   verbunden ist, der neben der Hauptanode 9, welche direkt mit dem Pluspol der Gleichspannung in Verbindung steht, eine Hilfsanode 8 besitzt. Der Hilfsliehtbogen wird von der   Hilfsgleichstromquelle 7   unterhalten und liegt im Magnetfeld der Spulen 2 und 10.

   Durch das Feld der 

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 an der Gleichspannung liegenden Magnetspule   10,   welches bei normaler Belastung des   Umformers   gegen- über dem entgegengesetzt gerichteten Feld der Spule 2 überwiegt, wird der Lichtbogen dauernd von der Hauptanode weggeblasen. 



   Tritt nun auf der Drehstromseite ein   Kurzschluss   auf, so dass die Spannung auf der Sekundärseite des Transformators sinkt, so nimmt   auch   die im Ventil 26 wirksame Gegenspannung ab, was ein Anwachsen des Gleichstromes zur Folge   hat. Dementsprechend   wird das Feld der Spule 2 verstärkt und vernichtet dasjenige mit entgegengesetzter Polarität der Spule 10, welches ausserdem durch das Sinken der Gleichspannung noch geschwächt wird. Durch die Umkehrung des Feldes wird der Lichtbogen somit auf die Hauptanode 9 geblasen.

   Der Kondensator 5 wird nun zwischen die beiden Zuleitungen des Ventils   21   geschaltet und   ladet sich auf.   Während der Ladezeit bedeutet der Kondensator für das Ventil einen Kurzschluss, so dass der im Ventil   21   brennende Lichtbogen nicht mehr aufrechterhalten werden kann. Ist der Kondensator beim Einschalten mit umgekehrter Polarität aufgeladen, so wirkt er im gleichen Sinne wie oben erwähnt, aber noch kräftiger. Nach beendigter Ladung verschwindet der Ladestrom und der Lichtbogen an der Elektrode 9   erlöscht,   womit das Ventil 27 wieder unter Spannung gesetzt wird. 



  Hat nun während dieser Zeit   der Ölschalter den kurzgeschlossenen Netzteil der Drehstromseite abgeschaltet,   so ist die Anlage wieder betriebsbereit. Genügt diese Zeit jedoch nicht zur Auslösung des Ölschalters, so wird die Sperrung des Ventils mittels der Gitter so lange aufrechterhalten, bis die Drehspannung wieder hergestellt ist. Diese Sperrung des Ventils wird auf folgende Weise erzielt. 



   Bekanntlich werden die Gitter des Ventils 26 vom Drehstromsystem aus gespeist. In der Zeichnung ist die Schaltung für zwei Gitter 11 angegeben. Sinkt nun infolge Kurzschlusses die Drehspannung, so überträgt sich dies auch auf die Spannung des Gittersystems. Die sekundäre Phasenspannung des Gittertransformators 12 sinkt unterhalb des Wertes der an den   Widerständen 23 abgegriffenen Gleich-   spannung, so dass die Anoden 14 der einzelnen Ventile des Gittersystems nicht mehr zünden können. 



  Dadurch wird den Gittern über die Stromwandler 15 kein positiver Spannungsstoss mehr erteilt, so dass sie dauernd von dem im Erregerkreis des Ventils gelegenen Widerstand 16 gegenüber der Kathode auf negativem Potential gehalten werden. Wird nun während dieser Zeit durch den Kondensator 5 das Ventil kurzgeschlossen, so dass das Ventil stromlos wird, so kann nach beendigter Ladung des Kondensators keine Anode zünden, so lange die Drehspannung so klein ist, dass die sekundäre Phasenspannung des Gittertransformators die am Widerstand 13 abgegriffene Gleichspannung nicht übersteigt. Sobald also die Drehspannung den für das Arbeiten des Ventils nötigen Wert erreicht, nimmt dasselbe automatisch den Betrieb wieder auf. Um nun den Kondensator 5 voll auszunutzen, wird derselbe im Ruhezustand durch ein Ventil 18 auf die gegenüber dem Arbeitszustand umgekehrte Polarität aufgeladen.

   Die hiefür nötige Spannung wird durch einen am Drehstromnetz liegenden Spannungswandler 19 geliefert. Beim Ansetzen des Lichtbogens an der Hauptelektrode 9 wird parallel zum Kondensator über den Ventilkreis mit dem Begrenzungswiderstand 20 ein Strom fliessen, demzufolge der Lichtbogen an der Elektrode 9 nach Beendigung des Ladevorganges des Kondensators nicht   auslöscht.   Wird das Übersetzungsverhältnis des Spannungswandlers 19 so gewählt, dass die zur Ladung dienende Spannung   grosser   ist als die Betriebsgleichspannung, so wird der Strom im Ventilkreis intermittierend, was zum Auslöschen des Lichtbogens führen kann. Da aber meistens beim Ansprechen der Lichtbogenstreeke 9-6 die Drehspannung sehr 
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 stromes und damit des Hauptlichtbogens gewährleistet.

   Im Ruhezustand erhält das Gitter des Ventils über den Widerstand 21 von der Batterie 22 positives Potential gegenüber der Kathode. Beim Ansprechen des Hauptlichbogens wird das in den Ladekreis geschaltete Relais 23 betätigt, welches die Kontakte 24 überbrückt und dadurch dem Gitter des Ventils ein gegenüber der Kathode negatives Potential   aufdrückt,   so dass das Ventil stromlos wird. Das dauernde Brennen des Hilfslichtbogens in freier Luft ist mit einem gewissen Verschleiss an Elektrodenmaterial verbunden. Man kann diesen Verschleiss vermindern, indem man den Hilfslichtbogen in einem abgeschlossenen Raum brennen lässt, der mit indifferenten Gasen gefüllt ist. Auch kann der Gasdruck sowie auch der Dampfdruck im Lichtbogenraum künstlich erhöht oder erniedrigt werden.

   Endlich kann der   Hilfslichtbogen   durch den zu unterbrechenden Kurzschlussstrom selbst gezündet und auf die Anode des Kondensatorkreises geblasen werden. Eine solche Schaltung ist in Fig. 2 dargestellt. Hierin ist   31   ein Transformator, in welchem die beim Anstieg des Kurzschlussstromes in der Primärwicklung auftretende Stromänderung in der   Sekundärwicklung   einen Spannungsstoss erzeugt, der unmittelbar oder nach passender Verstärkung über Elektronenröhren zur Zündung der Funkenstrecke 28, 29 und damit zur Einleitung des Lichtbogens zwischen den Elektroden 29,   30   dient, der den Löschkondensator mit oder ohne Vorspannung zwischen die Pole des Gleichstromnetzes legt. 



   Werden für die Abschaltung von Überströmen besondere Ventile vorgesehen, so können diese Ventile 27 in Fig. 1 mit Gittern versehen werden, die dauernd negativ   gegenüder   der Kathode aufgeladen werden. Es können auch mehrere derartige   Überstromventile   in Reihe geschaltet werden. 

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Claims (1)

1. PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Überstromschutz für Gleichstromsysteme unter Verwendung von Metalldampfventilen, bei welchem die Löschung des Ventils durch vorübergehendes Parallelschalten eines Kondensators mit oder <Desc/Clms Page number 3> ohne Vorspannung parallel zum Ventil bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschalten des Kondensators bei Uberstrom durch einen Hilfslichtbogen erfolgt, welcher elektromagnetisch gesteuert wird.

   2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Steuerung des Hilfslicht- bogens dienende Magnetfeld eine Komponente erhält, die von der Gleichspannung des Gleichstromsystems abhängig ist.

   3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Steuerung des Hilfslicht- bogens dienende Magnetfeld eine Komponente erhält, die vom Gleichstrom des Gleichstromsystems abhängig ist.

   4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Steuerung des Hilfslichtbogens dienende Magnetfeld zwei Komponenten erhält, die einander entgegen wirken und von denen eine von der Gleichspannung und die andere vom Gleichstrom des Gleichstromsystems ab- hängig ist.

   5. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfslichtbogen EMI3.1 geblasen wird.

   6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfslichtbogen im Kondensatorkreis dauernd zwischen einer Hilfsanode und der Kathode brennt und durch elektromagnetische Blasung auf die Hauptanode geblasen wird. EMI3.2