DE1046726B

DE1046726B - Hochspannungsschalter mit mehreren potentialgesteuerten Unterbrechungsstellen

Info

Publication number: DE1046726B
Application number: DEL27383A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing August Hochrainer
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1957-04-12
Filing date: 1957-04-12
Publication date: 1958-12-18
Also published as: FR1194388A

Description

DEUTSCHES

Hochspannungsschalter mit mehreren in Reihe liegenden Unterbrechungsstellen je Pol werden mit einer Potentialsteuerung versehen, um eine gleichmäßige Aufteilung der Gesamtspannung auf die einzelnen Teilschaltstrecken zu erzielen. Diese meist aus Kondensatoren bestehenden Steuerimpedanzen müssen nicht nur nach der Betriebsspannung, sondern auch nach den Prüfspannungen, Überspannungen und Schaltspannungen bemessen werden. Zusammen mit den Erdkapazitäten der einzelnen Schaltstrecken stellen sie elektrisch ein Gebilde aus Längs- und Querimpedanzen dar. Der Spannungsabfall längs des gesamten Schalters im ausgeschalteten Zustand wird um so gleichmäßiger, je größer diese Steuerkondensatoren sind. Um die Überlastung einer einzelnen Teilschaltstrecke zu vermeiden, wäre nur eine verhältnismäßig kleine Kapazität parallel zu den einzelnen Strecken erforderlich, sofern man nur auf die Betriebsspannung Rücksicht zu nehmen braucht. Oftmals genügt hierfür bereits die natürliche Kapazität der Schaltstreckenelektroden gegeneinander. Infolge der erhöhten Beanspruchung jeder Teilschaltstrecke während des Auftretens von Überspannungen, wie sie z. B. durch Blitzeinwirkung entstehen können, muß eine so große Steuerkapazität je Teilschaltstrecke oder auch über je mehrere Teilschaltstrecken zusammen vorgesehen werden, daß auch bei diesen Spannungen keine Überlastung einer einzelnen Teilschaltstrecke möglich ist. Die hierfür erforderliche Kapazität unterscheidet sich unter Umständen um eine Größenordnung oder mehr von der bei der Betriebsspannung notwendigen. Diese große Kapazität hat aber gewisse Nachteile, da sie einen erhöhten Strom im ausgeschalteten Zustand des Schalters über diesen parallel leitet, der je nach den vorliegenden Verhältnissen unter ungünstigen Umständen mit einem Spannungswandler einen Schwingkreis bilden kann, an dem Resonanzerscheinungen und Spannungserhöhungen auftreten. Außerdem kann die Anzeige eines an diesen Spannungswandler angeschlossenen Meßinstrumentes unter den genannten Voraussetzungen falsche Spannungswerte vortäuschen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen mit den großen Steuerkondensatoren verbundenen Nachteil zu vermeiden, ohne daß ihre vorteilhafte Wirkung der gleichmäßigen Spannungsverteilung verlorengeht. Erfindungsgemäß sind Mittel vorgesehen, die die Größe der Steuer impedanzen an dem Schalter auftretenden Spannungen in der Weise selbsttätig anpassen, daß bei der Betriebsspannung keine oder eine Impedanz mit großem Ohmwert, bei Überspannungen vorübergehend eine Impedanz mit kleinem Ohmwert an der gesamten Schaltstrecke oder an einzelnen Teilschaltstrecken liegt.

Solange nur die im Normalbetrieb auftretenden Hochspannungsschalter mit mehreren
potentialgesteuerten Unterbrechungsstellen

Anmelder:

LICENTIA Patent - Verwaltungs - G. m. b. H., Hamburg 36, Hohe Bleichen 22

Dr.-Ing. August Hochrainer, Kassel,
ist als Erfinder genannt worden

Schaltüberspannungen, also die Einschwingungsspannungen, auftreten, sind entweder keine oder nur die kleinen Steuerkondensatoren eingeschaltet, die nur einen so geringen Strom durchlassen, daß keine Spannungserhöhungen und keine störende Anzeige an Meßinstrumenten auftreten können. Bei hohen Überspannungen, wie sie z. B. bei der Prüfung des Schalters im Prüffeld und bei auftretenden Wanderwellen im Netz kurzzeitig vorkommen, wird selbsttätig jeweils eine so hohe Kapazität an die offene Schaltstrecke gelegt, daß deren Spannungsfestigkeit nicht überschritten wird.

Es bestehen verschiedene Möglichkeiten, wie die Anpassung der Steuerimpedanzen an die jeweilig auftretende Spannung vor sich gehen kann. Zweckmäßig erfolgt die Anpassung der Teilimpedanz an die jeweilige Spannung derart, daß eine fest eingeschaltete, für die Betriebsspannung ausgelegte Impedanz selbsttätig und spannungsabhängig in ihrem Wert verändert wird. In einem anderen Falle erfolgt die Anpassung der Teilimpedanz an die jeweilige Spannung derart, daß durch eine spannungsabhängige Schaltvorrichtung zu einer fest eingeschalteten, für die Betriebsspannung ausgelegten Impedanz zusätzlich eine oder mehrere Impedanzen parallel geschaltet werden. Bei der ersten Ausführungsform kann man mit jeweils einem Steuerkondensator auskommen, während die zweite Ausführungsform mindestens zwei Teilkondensatoren je Schaltstrecke erfordert.

Für die stetige Einschaltung der Teilimpedanz entsprechend der auftretenden Spannung eignet sich z. B. ein Kondensator, der einen sich proportional mit der anliegenden Spannung ändernden Elektrodenabstand aufweist. Der Elektrodenabstand wird in diesem Falle durch die von den Spannungen ausgeübten Anzugskräfte verändert. Eine andere stetige Änderungsmöglichkeit der Kapazität besteht darin, einen Konden-

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sator mit einem Dielektrikum vorzusehen, dessen Dielektrizitätskonstante in Abhängigkeit von der Spannung veränderlich ist. Für die stufenweise Einschaltung der Impedanz eignet sich zweckmäßigerweise als spannungsabhängige Schaltvorrichtung eine Funkenstrecke mit einer Löschvorrichtung. Letztere unterbricht beim Zurückgehen der Überspannung den Strom über den Zusatzkondensator wieder.

Außer den bisher beschriebenen Kondensatoren lassen sich auch andere Impedanzen, wie Widerstände, Drosseln oder eine Kombination aus mehreren dieser Impedanzen, verwenden. Drosseln sind besonders dann vorteilhaft, wenn Kondensatoren bei einem bestimmten Schaltzustand des Netzes mit vorhandenen Induktivitäten der Schaltanlage einen Resonanzkreis bilden können, durch den dann Spannungserhöhungen bei ausgeschaltetem Schalter auftreten. Überwiegen jedoch die Induktivitäten, ist dies nicht zu befürchten.

Anstatt die Impedanzen gleichmäßig über die Teilschaltstrecken zu verteilen, ist es oft zweckmäßig, nur die Impedanz einer oder mehrerer der am höchsten beanspruchten Teilschaltstrecken zu verändern. Außerdem ist es vorteilhaft, die Impedanzen an den äußeren Teilschaltstrecken größer zu wählen als an den mittleren Teilschaltstrecken, da bei einer Überspannung diese die ersten Teilschaltstrecken stets höher beansprucht als die weiter abgelegenen. Es ist nicht notwendig, an jede Teilschaltstrecke eine Impedanz zu legen, es kann auch zweckmäßig sein, jeweils eine Impedanz mehreren Teilschaltstrecken parallel zu schalten.

In Fig. 1 der Zeichnung ist die Abhängigkeit der erforderlichen Kapazität von der anliegenden Spannung in einem Diagramm dargestellt. Man erkennt, daß bei niedrigen Spannungen nur geringe Kapazitätswerte der Steuerimpedanz erforderlich sind, daß diese jedoch stark ansteigen, sobald höhere Überspannungen auftreten. In diesem Fall werden Kapazitäten notwendig, die um mindestens eine Größenordnung größer sind als die für die Betriebsspannung.

Fig. 2 zeigt einen schematisch dargestellten Mehrfachschalter mit fest angelegten Kondensatoren C₁ für die Betriebsspannung und dazu parallel geschaltete Kondensatoren C₂ mit höherer Kapazität sowie Funkenstrecken F

säulen P montierten Schaltkammern.

S₁ bis S_e sind die auf den Pol-

Claims

Patentansprüche:

1. Hochspannungsschalter mit mehreren potentialgesteuerten Unterbrechungsstellen, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die die Größe der Steuerimpedanzen den am Schalter auftretenden Spannungen in der Weise selbsttätig anpassen, daß bei der Betriebsspannung keine oder eine Impedanz mit großem Ohmwert, bei Überspannungen vorübergehend eine Impedanz mit kleinem Ohmwert an der gesamten Schaltstrecke oder an einzelnen Teilschaltstrecken liegt.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung der Teilimpedanz an die jeweilige Spannung derart erfolgt, daß eine fest eingeschaltete, für die Betriebsspannung ausgelegte Impedanz selbsttätig und spannungsabhängig in ihrem Wert verändert wird.

3. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung der Teilimpedanz an die jeweilige Spannung derart erfolgt, daß durch eine spannungsabhängige Schaltvorrichtung zu einer fest eingeschalteten, für die Betriebspannung ausgelegten Impedanz zusätzlich eine oder mehrere Impedanzen parallel geschaltet werden.

4. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilimpedanz aus einem Kondensator mit sich proportional mit der anliegenden Spannung änderndem Elektrodenabstand besteht.

5. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilimpedanz aus einem Kondensator mit einem Dielektrikum besteht, dessen Dielektrizitätskonstante in Abhängigkeit von der Spannung veränderlich ist.

6. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die spannungsabhängige Schaltvorrichtung aus einer Funkenstrecke mit Löschvorrichtung besteht.

7. Schalter nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilimpedanzen in an sich bekannter Weise aus Kondensatoren oder einer Reihenschaltung aus Kondensatoren und Widerständen bestehen.

8. Schalter nach Anspruch 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilimpedanzen in an sich bekannter Weise aus Drosseln und/oder Widerständen bestehen.

9. Schalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur die Teilimpedanz einer oder mehrerer der am höchsten beanspruchten Teilschaltstrecken verändert wird.

10. Schalter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilimpedanzen an den äußeren Teilschaltstrecken größer sind als die der mittleren Teilschaltstrecken.

11. Schalter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Teilimpedanz jeweilig mehreren Teilschaltstrecken parallel geschaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen