DE10203280A1 - Energieverteilungs-Leistungsschalter - Google Patents

Abstract

Es wird ein Energieverteilungs-Leistungsschalter, insbesondere Hochspannungs- oder Hochstromhalter, vorgeschlagen, wobei zwischen einem internen Verbindungspunkt (9) und einer ersten externen Anschlußklemme (4) mehrere Parallelschaltungen jeweils aufgebaut aus DOLLAR A È einem Halbleiter-Leistungsschalter (1.1, 1.2...1.n-1, 1.n), DOLLAR A È einem antiparallel hierzu angeordnetem Halbleiter-Leistungsschalter (2.1, 2.2...2.n-1, 2.n), DOLLAR A È einem RC-Glied (5.1, 5.2...5.n-1, 5.n) und DOLLAR A È einem Widerstand (6.1, 6.2...6.n-1, 6.n) DOLLAR A in Reihe angeordnet sind, zwischen einer zweiten externen Anschlußklemme (3) und dem internen Verbindungspunkt (9) eine Drossel (7) vorgeschaltet ist und der Parallelschaltung zwischen Verbindungspounkt (9) und erster externer Anschlußklemme (4) ein RC-Glied (8) parallel liegt.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf einen Energieverteilungs-Leistungsschalter, insbesondere Hochspannungs- oder Hochstromschalter, allgemein mit "Leistungsschalter" bezeichnet. Der erfindungsgemäße Leistungsschalter kann beispielsweise zur Energieverteilung in Mittelspannungsnetzen - zwischen 1 und 100 kV - und Hochspannungsnetzen - Spannungen über 100 kV - verwendet werden.
• Zur Übertragung und Verteilung elektrischer Energie in Netzen über Freileitungen und Kabel mit Wechsel- und Drehstrom werden Schalter aller Art in großer Zahl benötigt, insbesondere Trennschalter, welche nur im stromlosen Zustand geschaltet werden und Leistungsschalter, welche auch unter Last zu schalten vermögen und Kurzschlußströme sicher abschalten müssen. Zum Schalten kleinerer Überlastströme können auch Lasttrennschalter eingesetzt werden.
• Es ist allgemein bekannt, als Leistungsschalter für das Unterbrechen des Betriebsstromes und das Abschalten von Kurzschlußströmen mechanische Schalter mit speziell ausgebildeten Schaltkontakten und mechanischen bzw. elektro-mechanischen Antrieben (Kraftantrieben) einzusetzen. Beim Schalten unter Last entsteht dabei stets ein Lichtbogen zwischen den beiden Schaltkontakten, der so rasch wie möglich gelöscht werden muß, da sonst ein zu großer Abbrand der Schaltkontakte erfolgt. Nach Art der Lichtbogenlöschung unterscheidet man bei Hochspannungsschaltern beispielsweise Ölschalter, ölarme Schalter und Druckluftschalter.
• Zur Sicherung der Funktionsfähigkeit müssen die bekannten Leistungsschalter in regelmäßigen Abständen und in Abhängigkeit der tatsächlich durchgeführten Schalthandlungen gewartet werden. Insbesondere der Verschleiß der Schaltkontakte und der Zustand des Antriebes sind zu überwachen. Dies ist kostenaufwendig und erfordert gegebenenfalls ein nachteiliges zeitweiliges Abschalten einzelner Abschnitte eines Netzes.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen wartungsfreien Energieverteilungs- Leistungsschalter anzugeben.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Energieverteilungs- Leistungsschalter, insbesondere Hochspannungs- oder Hochstromschalter, wobei zwischen einem internen Verbindungspunkt und einer ersten externen Anschlußklemme mehrere Parallelschaltungen, jeweils aufgebaut aus
  
• - einem Halbleiter-Leistungsschalter,
• - einem antiparallel hierzu angeordnetem Halbleiter-Leistungsschalter,
• - einem RC-Glied und
• - einem Widerstand
in Reihe angeordnet sind, zwischen einer zweiten externen Anschlußklemme und dem internen Verbindungspunkt eine Drossel vorgeschaltet ist und der Parallelschaltung zwischen Verbindungspunkt und erster externer Anschlußklemme ein RC-Glied parallel liegt.
• Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die üblicherweise bei Energieverteilungs-Leistungsschaltern vorgesehenen mechanischen Antriebe komplett entfallen können. Es lassen sich äußerst schnelle Schaltvorgänge in sehr präziser Art und Weise realisieren, wobei kein Lichtbogen auftritt. Es ist eine unbegrenzte Schaltspielanzahl möglich, da keinerlei Verschleiß auftritt. Deshalb entfallen die bei üblichen Energieverteilungs-Leistungsschaltern erforderlichen aufwendigen und kostenintensiven Wartungsarbeiten.
• Weitere Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
• Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
• Fig. 1 den Aufbau eines einphasigen Energieverteilungs-Leistungsschalters,
• Fig. 2 einen dreiphasigen Energieverteilungs-Leistungsschalter.
• In Fig. 1 ist der Aufbau eines für eine Phase vorgesehenen Energieverteilungs- Leistungsschalters bzw. Phasen-Leistungsschalters dargestellt. Zwischen einem internen Verbindungspunkt 9 und einer externen Anschlußklemme 4 sind n (n ist eine beliebige ganze positive Zahl) Parallelschaltungen, jeweils aufgebaut aus
  
• a) einem Halbleiter-Leistungsschalter 1.1, 1.2 . . . 1.n-1, 1.n,
• b) einem antiparallel hierzu angeordnetem Halbleiter-Leistungsschalter 2.1, 2.2 . . . 2.n-1, 2.n,
• c) einem RC-Glied 5.1, 5.2 . . . 5.n-1, 5.n und
• d) einem Widerstand 6.1, 6.2 . . . 6.n-1, 6.n
in Reihe angeordnet. Die RC-Glieder 5.1, 5.2 . . . 5.n-1, 5.n und Widerstände 6.1, 6.2 . . . 6.n-1, 6.n dienen zur Steuerung der dynamischen und statischen Spannungsaufteilung. Die bezüglich dieser Parallelschaltung wirksamen Erdkapazitäten 10 sind skizziert.
• Zum Schutz gegen äußere Überspannungen ist zwischen einer weiteren externen Anschlußklemme 3 und dem internen Verbindungspunkt 9 eine Drossel 7 vorgeschaltet und zudem liegt der Parallelschaltung zwischen Verbindungspunkt 9 und Anschlußklemme 4 ein RC-Glied 8 parallel. Insgesamt stellt die Anordnung aus RC-Gliedern 5.1, 5.2 . . . 5.n-1, 5.n, 8, Widerständen 6.1, 6.2 . . . 6.n-1, 6.n und Drossel 7 ein Entlastungsnetzwerk für die Halbleiterbrücke dar.
• Die Halbleiter-Leistungsschalter 1.1, 1.2 . . . 1.n-1, 1.n, 2.1, 2.2 . . . 2.n-1, 2.n sind vorzugsweise als Thyristoren ausgebildet. Die Steueranschlüsse aller Halbleiter- Leistungsschalter sind mit einer zentralen Ansteuerelektronik 11 verbunden, welche das gemeinsame Schalten der Halbleiter-Leistungsschalter in synchronisierter Art und Weise im Nulldurchgang sicherstellt.
• Die Anzahl der erforderlichen und eingesetzten Parallelschaltungen - jeweils aufgebaut wie unter (a) . . . (d) vorstehend erläutert - richtet sich nach dem Schaltvermögen eines einzelnen Halbleiter-Leistungsschalters und nach der Betriebsspannung (Nennspannung) des Energieverteilungs-Leistungsschalters.
• In Fig. 2 ist ein dreiphasiger Energieverteilungs-Leistungsschalter dargestellt, bestehend aus einem ersten Phasen-Leistungsschalter 12 mit externen Anschlußklemmen 3, 4, einem zweiten Phasen-Leistungsschalter 13 mit externen Anschlußklemmen 15, 16 und einem dritten Phasen-Leistungsschalter 14 mit externen Anschlußklemmen 17, 18, wobei die Anschlußklemmen 3, 15, 17 mit den Phasen eines dreiphasigen Energie- Verteilungsnetzes 19 verbunden sind. Selbstverständlich kann ein zusätzlicher dreiphasiger Trennschalter zwischen Energie-Verteilungsnetz und Energieverteilungs- Leistungsschalter vorgesehen sein. Zur synchronisierten Ansteuerung aller Halbleiter- Leistungsschalter der drei Phasen-Leistungsschalter 12, 13, 14 dient eine zentrale Ansteuerelektronik 11.

Claims (3)

1. Energieverteilungs-Leistungsschalter, insbesondere Hochspannungs- oder Hochstromschalter, wobei zwischen einem internen Verbindungspunkt (9) und einer ersten externen Anschlußklemme (4) mehrere Parallelschaltungen, jeweils aufgebaut aus
einem Halbleiter-Leistungsschalter (1.1, 1.2 . . . 1.n-1, 1.n),
einem antiparallel hierzu angeordnetem Halbleiter-Leistungsschalter (2.1, 2.2 . . . 2.n-1, 2.n),
einem RC-Glied (5.1, 5.2 . . . 5.n-1, 5.n) und
einem Widerstand (6.1, 6.2 . . . 6.n-1, 6.n)
in Reihe angeordnet sind, zwischen einer zweiten externen Anschlußklemme (3) und dem internen Verbindungspunkt (9) eine Drossel (7) vorgeschaltet ist und der Parallelschaltung zwischen Verbindungspunkt (9) und erster externer Anschlußklemme (4) ein RC-Glied (8) parallel liegt.

2. Energieverteilungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueranschlüsse aller Halbleiter-Leistungsschalter (1.1, 1.2 . . . 1.n-1, 1.n, 2.1, 2.2 . . . 2.n-1, 2.n) an einer zentralen Ansteuerelektronik (11) angeschlossen sind.

3. Energieverteilungs-Leistungsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei dreiphasiger Ausbildung mit drei Phasen-Leistungsschaltern (12, 13, 14) die zentrale Ansteuerelektronik (11) alle Halbleiter-Leistungsschalter dieser Phasen-Leistungsschalter beaufschlagt.