DD234540A1

DD234540A1 - METHOD FOR INCREASING THE SHUT-OFF SPEED OF STOERLICHTBOEGEN

Info

Publication number: DD234540A1
Application number: DD27304085A
Authority: DD
Inventors: Walter Mettin; Harald Schippel
Original assignee: Elektroprojekt Anlagenbau Veb
Priority date: 1985-02-05
Filing date: 1985-02-05
Publication date: 1986-04-02

Abstract

Das Verfahren dient der Erhoehung der Abschaltgeschwindigkeit von Stoerlichtboegen in offenen oder gekapselten elektrotechnischen Schaltanlagen sowie in fabrikfertigen oder vor Ort gefertigten Erzeugnissen. Es wird vorgeschlagen, nach dem Erkennen eines Stoerlichtbogens durch entsprechende Mess- und Auswertegeraete antiparallel zwischen die Leiter des Primaerstromkreises geschaltete Leistungsthyristoren verzoegerungsfrei zu zuenden und gleichzeitig einen Kurzschliesser sowie die den Fehlerort speisenden Schaltgeraete anzuregen. Die Leistungsthyristoren werden nach dem Einschalten des Kurzschliessers wieder gesperrt. FigurThe method is used to increase the shutdown speed of faulty arc in open or encapsulated electrical switchgear and in factory or locally manufactured products. It is proposed, after detection of a fault arc by appropriate measuring and Auswertegeraete antiparallel connected between the head of the primer circuit switched power thyristors verzoegerungsfrei and at the same time to stimulate a Kurzschliesser and the fault location supplying switching devices. The power thyristors are locked again after switching on the short-circuit. figure

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Abschaltgeschwindigkeit von Storhchtbogen in offenen oder gekapselten elektrotechnischen Schaltanlagen sowie in fabrikfertigen oder vor Ort gefertigten ErzeugnissenThe invention relates to a method for increasing the turn-off speed of Storhchtbogen in open or encapsulated electrical switchgear and in factory or locally manufactured products

Characteristic of the known technical solutions

Trotz ausgereifter Konstruktionsmaßnahmen und sorgfaltiger Fertigung ist es nicht möglich, das Entstehen von Storhchtbogen in elektrotechnischen Anlagen völlig zu verhindern Trotz Anwendung der Isolationskoordination können durch Blitz oder Schaltuberspannungen im Netz, Fehlschalthandlungen oder Geratefehler Storhchtbogen ausgelost werden, die auf Grund der entstehenden Druckwelle und der Strahlungswirkung einmal erhebliche Schaden in der Anlage entstehen lassen und zum anderen in der Nahe befindliche Personen erheblich gefährden können Die Schadenshohe und das Maß der Gefahrdung hangen wesentlich von der Einwirkdauer des Lichtbogens ab, die in Abhängigkeit von den Auslosezelten der vorgeordneten Schaltanlagen bis zu mehreren Sekunden betragen kann Es sind deshalb bereits verschiedene Maßnahmen bekannt, um die Einwirkdauer des Storlichtbogens zu verkurzenDespite sophisticated design measures and careful production, it is not possible to completely prevent the occurrence of arc flashover in electrical equipment. Despite the use of insulation coordination, arc flashover or switching overvoltages in the network, faulty switching operations or equipment faults can trigger the arc, which due to the resulting pressure wave and the radiation effect Significant damage can be caused in the system and can seriously endanger other nearby persons. The level of damage and the level of danger largely depend on the duration of the arc, which can be up to several seconds depending on the tripping tents of the upstream switchgear are therefore already known various measures to shorten the exposure time of the Storlichtbogens

Durch Gerate, die das Auftreten eines Storlichtbogens mit licht-, druck- oder temperaturempfindlichen Fühlern erkennen, wird auf das vorgeordnete Schaltorgan eingewirkt, welches die Abschaltung der geschützten Einheit herbeifuhrt Die Losungen haben jedoch verschiedene NachteileBy devices which detect the occurrence of a Storalkbogens with light, pressure or temperature-sensitive sensors, is acted on the upstream switching device which causes the shutdown of the protected unit The solutions, however, have several disadvantages

Anordnungen, die besonders in Mittelspannungs-Schaltanlagen verwendet werden und bei denen durch Druckklappen eine Druckentlastung und mit diesen gekoppelte Kontaktvorrichtungen die Auslosung des vorgeordneten Schalters erfolgt, benotigen eine Anregezeit bis zum Erkennen eines Storlichtbogens von mindestens 10 ms Derartige druckempfindliche Systeme sind auch nur in gekapselten Anlagen verwendbarArrangements that are used especially in medium-voltage switchgear and where by pressure flaps a pressure relief and coupled with these contact devices takes place the draw of the upstream switch, need a pickup time to detect a Storlichtbogens of at least 10 ms Such pressure-sensitive systems are only in encapsulated systems usable

Anordnungen mit thermisch bewirkter Auslosung besitzen ebenfalls lange Anregezeiten Durch den Einsatz optischer Lichtbogenwachter, wie sie ζ 8 in der etz Bd 104 (1983) Heft 18, Seite 975 bis 978 vorgeschlagen wurden, gelingt es zwar, die Anregezeit zu verkurzen, in Verbindung mit den herkömmlichen Schaltgeraten der vorgeordneten Schaltungsebene entstehen aber immer noch Ausschaltzelten von insgesamt mindestens 40 ms Innerhalb dieser Zeit können jedoch bereits erhebliche Schaden verursacht werdenArrangements with thermally induced draw also have long excitation times Through the use of optical arc, as proposed ζ 8 in the etz Bd 104 (1983) Issue 18, page 975-978, although it succeeds to shorten the excitation time, in conjunction with the However, conventional switching devices of the upstream circuit level still produce switch-off tents totaling at least 40 ms. However, considerable damage can already be caused within this time

Zur weiteren Reduzierung der Einwirkdauer des Lichtbogens ist es deshalb aus der Fachliteratur bereits bekannt, durch schnellschaltende Kurzschließer einen metallischen Kurzschluß herbeizufuhren, dadurch den Storhchtbogen innerhalb weniger Millisekunden zu loschen und den Kurzschluß über den vorhandenen Kurzschlußschutz durch das übergeordnete Schaltorgan abzuschalten (DD-PS 108176, H02 H7/22)To further reduce the duration of the arc, it is therefore already known from the literature to summon a metallic short-circuit by fast-switching short circuit, thereby extinguishing the Storhchtbogen within a few milliseconds and shutting off the short circuit on the existing short circuit protection by the parent switching device (DD-PS 108176, H02 H7 / 22)

Mechanisch wirkende Kurzschließer sind aber kompliziert und teuer, wegen ihres großen Bauvolumens in Niederspannungsanlagen nicht anwendbar und deshalb praktisch bisher nicht idealisiert wordenMechanically acting short-circuiters are complicated and expensive, because of their large volume in low-voltage systems not applicable and therefore practically not been idealized

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, eine einfache Losung zur Beherrschung von Storhchtbogen in elektrotechnischen An lagen offener oder gekapselter Bauart zu scharfen, so daß schädliche Auswirkungen auf Personen und Anlagen durch Druck oder Strahlung vermieden werdenThe aim of the invention is to sharpen a simple solution for the control of Storhchtbogen in electrical equipment to open or encapsulated type, so that harmful effects on people and equipment are avoided by pressure or radiation

Explanation of the essence of the invention

Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelost wirdThe technical problem that is solved by the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren anzugeben mit dessen Hilfe die Erhöhung der Abschaltgeschwindigkeit von Storhchtbogen mit einfachen Mitteln ermöglicht wirdThe invention has for its object to provide a method by means of which the increase of the turn-off of Storhchtbogen is made possible by simple means

Features of the invention

Erfindungsgemaß wird die Aufgabe dadurch gelost, daß nach Erkennen eines Storlichtbogens durch entsprechende Meß- und Auswertegerate antiparallel zwischen die Leiter des Primarstromkreises geschaltete Leistungsthynstoren verzogerungsfrei gezündet werden, gleichzeitig ein als Kurzschließer arbeitendes Schaltgerat sowie das bzw die den Fehlerort speisenden Schaltgerate (Leistungsschalter) angeregt werden und die Leistungsthynstoren nach dem Einschalten des als Kurzschließer arbeitenden Schaltgerats wieder gesperrt werdenAccording to the invention, the object is achieved by the fact that after detection of a fault arc are triggered antiparallel by appropriate measuring and Auswertegerate switched between the head of the primary circuit Leistungssthynstoren delay, while working as a short circuiting device and the or the fault location supplying switching devices (circuit breaker) are excited and the power thynstors are locked again after switching on the switching device operating as a short-circuiting device

Das oben als Kurzschließer benannte Schaltgerat kann ein elektromechanisch^ Schaltgerat, wie ein Leistungsschalter, Schaltschutz oder Trennschalter, bei Gleiehspannungs- bzw Stromrichteranlagen aber auch ein leistungselektronisches Schaltgerat seinThe above-mentioned as Kurzschließer Schaltgerat may be an electromechanical ^ Schaltgerat, such as a circuit breaker, contact protection or disconnect switch in Gleiehspannungs- or converter systems but also a power electronic switching device

Über den vorhandenen Anlagenschutz werden zusätzlich Abschaltbefehle auf die den Kurzschluß speisenden Schaltgerate der Anlage in Abhängigkeit von der Hohe des Kurzschlußstromes und der Staffelzeit erteilt Bei einem dreiphasigen System brauchende antiparaliel geschalteten Leistungsthynstoren u U nurzwischen den Außenleitern und dem Mittelleiter angeordnet seinIn addition to the existing system protection shutdown commands are issued to the short-circuiting switching devices of the system as a function of the height of the short-circuit current and the staggering time need for a three-phase system antiparaliel switched Leistungssthynstoren u U be located only between the outer conductors and the center conductor

-2- 730 40-2- 730 40

Durch dieerfindungsgemaßen Maßnahmen ist es möglich, den Storlichtbogen innerhalb von 0,1 Millisekunden oder weniger ab Erteilung des Ausschaltbefehls zu loschen Innerhalb dieser Zeit ist die Druck und Strahlungswirkung aber noch so gering, daß keine Anlagen Schaden bzw eine Personengefahrdung eintreten kannBy means of the inventive measures, it is possible to extinguish the arc within 0.1 milliseconds or less from the issuing of the switch-off command. Within this time, the pressure and radiation effect is still so low that no equipment damage or a personal danger can occur

Die Anwendung der erfindungsgemaßen Maßnahmen ist gleichermaßen bei Niederspannungs- wie Hochspannungsanlagen sowie bei gekapselten oder offenen Schaltanlagen möglichThe application of the inventive measures is equally possible in low-voltage and high-voltage systems and in encapsulated or open switchgear

exemplary

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausfuhrungsbeispiel naher erklart werden Die Zeichnung zeigt die Anordnung einer Schaltanlage, bei der eine Unterspannungssammelschiene 1 über einen Transformator 2 von einer Oberspannungssammelschiene 3 gespeist wirdThe invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment. The drawing shows the arrangement of a switchgear in which an undervoltage busbar 1 is fed by a high-voltage busbar 3 via a transformer 2

Ein auftretender Storlichtbogen wird von den sich an gefährdeten Stellen der Baueinheiten, Felder, Schranke oder Fächer angeordneten Fühlern eines Lichtbogenwachters erfaßt bzw durch Auswertung des Stromes mit Hilfe von Stromwandlern und einer zugeordneten Auswerteinheit erkannt und die Information einer Synchronlogik 4 übermittelt Diese erteilt einen Auslosebefehl von > 20 ms Impulsbreite parallel auf zwischen die Außenleiter und den Mittelleiter des Pnmarstromkreises antiparallel geschaltete Thyristoren 5, einen als primären Kurzschließer eingesetztes Schaltgerat 6 sowie die vorgeordneten den Kurzschluß speisenden Leistungsschalter? und 8An occurring Storlichtbogen is detected by the at vulnerable points of the units, fields, barriers or compartments arranged sensors of a Lichtbogenwachters or recognized by evaluation of the current with the help of current transformers and an associated processing unit and the information of a synchronous logic 4 transmitted this gives a Auslosebefehl of > 20 ms pulse width in parallel on the outer conductor and the center conductor of the Pnmarstrompins antiparallel-connected thyristors 5, used as a primary short-circuiting device 6 and the upstream circuit breaker feeding the circuit breaker? and 8

Der Kurzschlußstrom, der den Storlichtbogen speist, kommutiert von der Lichtbogenstrecke auf die Schaltstrecken über die Thyristoren 5 und es entsteht ein Spannungsabfall über den Thyristoren (U-m = 0,8 V), der viel kleiner ist, als die Bogenspannung des Storlichtbogens (U_LS s 15V/cm) Der Lichtbogen verlischt (U = 0) Zeitgleich wird der Kurzschlußvorgang über das Schaltgerat6 (< 20ms) eingeleitet Durch einen Hilfsschalter des Kurzschließers (Schaltgerat 6) wird dieThynstoranregung aufgehoben, d h die Thyristoren loschen, nachdem der metallische Kurzschluß eingeleitet ist, und der Kurzschlußstrom kommutiert auf das Schaltgerat 6 Die Abschaltung des Kurzschlußstromes erfolgt durch die gleichzeitig angeregten vorgeordneten Leistungsschalter? und 8 Parallel zur Anregung durch die Synchronlogik4 werden die Leistungsschalter? und 8 durch den vorhandenen Anlagenschutz angeregtThe short-circuit current, which feeds the arc, commutes from the arc gap to the switching paths via the thyristors 5 and there is a voltage drop across the thyristors (Um = 0.8 V), which is much smaller than the arc voltage of the Storlichtbogens (U _LS s 15V / cm) The arc extinguishes (U = 0) At the same time the short-circuiting process is initiated via the Schaltgerat6 (<20ms) by an auxiliary switch of the short circuiting (Schaltgerat 6) theThinstor excitation is canceled, ie the thyristors cancel after the metallic short circuit is initiated, and the short circuit current commutes to the switching device 6 The short circuit current is switched off by the simultaneously excited upstream circuit breaker. and 8 In parallel with the excitation by the synchronous logic 4 are the circuit breakers? and 8 encouraged by the existing plant protection

Claims

-1- 730 40

claims

1 method for increasing the turn-off of Storhchtbogen in open or encapsulated electrical switchgear and products characterized in that after detection of the arc arc antiparallel between the conductors of the primary circuit switched power thyristors (5) are ignited delay-free, at the same time working as a short-circuiting device (6) and the switching devices (7, 8) feeding the fault location are energized and the power stators (5) are again locked after switching on the switching device (6) operating as a short-circuiting device

2 circuit arrangement for carrying out the method according to claim 1, characterized in that in a three-phase system, the anti-parallel connected thyristors (5) are arranged between the outer conductors and the center conductor

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