DE1085602B - Schutzanordnung fuer eine Stromversorgungsanlage, in welcher ein Wechselstromnetz ueber Stromrichter ein Gleichstromsammelschienensystem speist - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzanordnungfür eine Stromversorgungsanlage, in welcher von einem Wechselstromnetz über schnell arbeitende Schalter und Stromrichter ein Gleichstromverbrauchersystem gespeist wird, bei der sowohl auf der Wechselstromseite als auch auf der Gleichstromseite stromabhängige Überwachungseinrichtungen für schnell arbeitende Schalter vorgesehen sind. Solche Anordnungen liegen insbesondere z. B. dann vor, wenn von dem Wechselstromnetz mehrere Gleichstromfahrleitungsstrecken über Stromrichter gespeist werden. Bei dem Stromrichter ist insbesondere an Anordnungen gedacht, bei welchen elektrische Ventile auf der Basis eines Halbleiters, vorzugsweise aus Germanium oder Silicium zur Anwendung gelangen, die in der Lage sind, relativ hohe Ströme je Element zu führen, obwohl die Erfindung in ihrer Anwendung auf Stromrichter mit solchen Gleichrichterventilen nicht beschränkt ist, sondern auch in Verbindung mit elektronischen Ventilen oder Ventilen mit Gas- oder Metalldampfentladung benutzt werden kann. Die Erfindung bezieht sich dabei sowohl auf solche Anlagen, bei welchen ein einziger Stromrichter, das Gleichstromsammelschienensystem speist, als auch auf solche Anlagen, in welchen mehrere Stromrichter parallel auf das Gleichstromsammelschienensystem arbeiten. In solchen Anlagen ist erwünscht, daß, wenn ein Überstrom oder Kurzschluß in dem einzelnen Gleichstromverbraucherkreis bzw. auf der einzelnen Gleichstromfahrleitungsstrecke entsteht, nicht unmittelbar auch der Gleichrichter zur Abschaltung gelangt, denn dieser soll für die Speisung der anderen Gleichstromfahrleitungsstrecken wirksam bleiben. Es ist also nur diejenige Gleichstromfahrleitungsstrecke bzw. dasjenige Gleichstromverbrauchersystem abzuschalten, in welchem die Betriebsstörung in Form eines Überstromes bzw. Kurzschlusses aufgetreten ist. Andererseits soll die elektrische Stromversorgungsanlage auch dann gegen weitere Schäden geschützt werden, wenn in den Stromrichtersystemen bzw. dem einzelnen Stromrichtersystem oder gegebenenfalls auch zwischen dem gespeisten Gleichstromsammelschienensystem und dem das einzelne Gleichstromverbrauchersystem auf Überstrom überwachenden schnell arbeitenden Schalter ein Schaden entsteht.

Bei einer bereits veröffentlichten Lösung einer Schutzeinrichtung für Umformungsanordnungen ist in der wechselstromseitigen Zuführungsleitung ein Trennschalter mit selbsttätiger Auslösung und mit einer seine Öffnung während einer stromschwachen Pause herbeiführenden Synchronsteuerung vorgesehen. In dieser Synchronsteuerung ist eine Sättigungsdrossel enthalten, welche durch die Änderung ihrer Magnetisierung die Auslösung des Trennschalters veranlaßt.

Schutzanordnung
für eine Stromversorgungsanlage,
in welcher ein Wechselstromnetz

über Stromrichter ein
Gleichstromsammelschienensystem speist

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Ing. Ludwig Hartmann, Erlangen,

und Wolfgang Kupke, Berlin-Spandau,

sind als ETÖnder genannt worden

Die genannte Einrichtung ist also nicht in der Lage, die Aufgabe einer selektiven Abschaltung zu lösen, da die Trenner bei Auftreten von Überströmen auslösen, ganz gleich, wo der diese Überströme verursachende Fehler liegt.

Um der gestellten Aufgabe einer selektiven Abschaltung bei Schäden in den Gleichrichtern oder Sammelschienen gerecht zu werden, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Beeinflussung für schnell arbeitende Schalter in der Weise auszuführen, daß ein Auslöseimpuls dann an den oder die wechselstromsei tig angeordneten, schnell arbeitenden Schalter gegeben wird, wenn ein Überstrom oder Kurzschluß nicht gleichzeitig durch Überwachungseinrichtungen auf der Wechselstromseite und auf der Gleichstromseite erfaßt wird.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung dieses Erfindungsgegenstandes können zur Überwachung der Ströme in den Gleichrichterabzweigen Impulsgeber mit induktiver Ankopplung vorgesehen werden. Außerdem kann als Überwachungseinrichtung jedem Gleichstromverbrauchersystem ein sättigbarer Wandler zur Auslösung eines schnell arbeitenden Schalters für die Überbrückung oder/und Abschaltung der Wechselstromspeiseleitungen zugeordnet sein, wobei dieser Wandler erstens abhängig von einem konstanten Gleichstrom, zweitens gegensinnig abhängig von dem über Wandler auf der Wechselstromseite gemessenen

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gleichgerichteten Strom und drittens gleichsinnig abhängig von dem an das Gleichstromverbrauchersystem gelieferten Gleichstrom derart magnetisch erregt wird, daß wohl bei Überstrom bzw. Kurzschluß in dem Stromrichtersystem bzw. dem zwischen der Meßstelle auf der Wechselstromseite und dem Wandler auf der Gleichstromseite liegenden Anlageteile — nicht aber bei einem Überstrom bzw. Kurzschluß in einem Gleichstromverbrauchersystem — ein Auslöseimpuls von der Sekundärwicklung des Sättigungswandlers an die Steuereinrichtung des wechselstromseitigen schnell arbeitenden Schalters gegeben wird.

Im Rahmen dieser allgemeinen Lösungsgedanken der Erfindung können verschiedene Wege für die Ausführung beschriften werden.

Nach dem einen Lösungsweg kann für jedes der Gleichstromsysteme je ein sättigbarer Wandler vorgesehen werden, dessen Eisenkern sinngemäß jeweils, was die Verbraucherströme anbetrifft, abhängig von dem Verbraucherstrom dieses einzelnen Gleichstromsystems erregt wird.

Nach einem anderen Lösungsweg wird für alle Gleichstromsysteme gemeinsam nur ein sättigbarer Wandler vorgesehen, an dessen Eisenkern jedes der Gleichstromsysteme je eine magnetische Durchflutung liefert, die sinngemäß wieder der durch die konstante Vormagnetisierung bestimmten Durchflutung an dem Eisenkern gleichsinnig gerichtet ist. Damit die Durchflutungen, welche von den einzelnen Gleichrichtersystemen geliefert werden, in einer zweckentsprechenden Weise in ihrer Größe angepaßt werden können und nicht die Hauptsammeischienen der Gleichstromverbrauchersysteme durch den gemeinsamen Eisenkern hindurchgeführt bzw. über je eine Wicklung an demselben geführt zu werden brauchen, ist es im Falle dieser Lösung zweckmäßig, den Gleichstrom jedes der Verbrauchersystem mittels «ines Gleichstromwandlers oder an einem Nebenwiderstand zu messen und mit dessen Ausgangsstrom je eine Wicklung an dem Eisenkern des gemeinsamen Sättigungswandlers zu speisen.

Wie bereits angeführt, ist es gegebenenfalls erwünscht, auch Schäden zu erfassen, die an dem schnell arbeitenden Schalter des einzelnen Gleichstromverbrauchersystems bzw. der einzelnen Gleichstromfahrleitungsstrecke auftreten können. Aus diesem Grunde wird erfindungsgemäß vorzugsweise der sättigbare Wandler, vom gemeinsamen Gleichstromsammelschienensystem aus betrachtet, nach dem Schnellschalter eingeschaltet bzw. von einem nach diesem eingeschalteten Gleichstromwandler an seiner entsprechenden Erregerwicklung gespeist, so daß also der Schnellschalter in den von dem Sättigungswandler überwachten Anlageteil einbezogen ist. Wird die gemeinsame Gleichstromsammelschiene von mehreren Stromrichtern gespeist, so wird in Verbindung mit der Erfindung der Aufbau des Sättigungswandlers derart gewählt, daß jedes der Stromrichtersysteme einen auf seiner Wechselstromseite gemessenen und anschließend gleichgerichteten Strom für die Speisung je einer Gleichstromvormagnetisierungswicklung des sättigbaren Wandlers liefert. Hierdurch ist gewährleistet, daß bei Speisung der Gleichstromsammelschiene von einem beliebigen der Gleichrichter der Schutz der Anlage in jedem Falle ohne weiteres gewährleistet ist.

Zur näheren Erläuterung· der Erfindung an Hand einiger Ausführungsbeispiele wird nunmehr auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen. In der Schaltung nach Fig. 1 werden über die Klemmen RST von einem dreiphasigen Netz die Leitungen 1 bis 3 und die dreiphasige Gleichrichterbrückenschaltung 4 mit den Ventilen 5 bis 10 die Gleichstromsammelschienen 11 und 12 gespeist, an welche die Gleich-Stromfahrleitungsstrecke 13 über den schnell arbeitenden Streckenschalter 14 angeschlossen ist, der überstromabhängig selbsttätig auslöst und die Strecke abschaltet. Die zweite Speiseleitung der Gleichstromfahrleitungsstrecke ist nicht besonders angedeutet,

ίο weil, wie bei 15 angedeutet ist, die eine Gleichstromsammelschiene geerdet ist bzw. an die Schienen als zweite Speiseleitung der Fahrstrecke angeschlossen ist. Zwischen dem Streckenschalter 14 und dem Gleichstromverbrauchersystem ist ein sättigbarer Wandler 16 vorgesehen, dessen Eisenkern mit 17 bezeichnet ist. Dieser trägt die drei Wicklungen 18 bis 20, und gleichzeitig ist für diesen Eisenkern noch die Leitung 13 als Erregerwicklung wirksam, indem sie z. B. als Schiene durch den Eisenkern hindurchgeführt ist. Die Wicklung 18 wird gespeist von einem über die Stromwandler 21 und 22 in V-Schaltung gemessenen Wechselstrom, nachdem dieser über die dreiphasige Gleichrichterbrückenschaltung 23 gleichgerichtet worden ist. Die Wicklung 20 wird von einer Gleichstromas quelle 24 über einen einstellbaren Widerstand 25 und eine Glättungsdrossel 26 gespeist. Die Wicklung 19 ist die Sekundärwicklung des Wandlers, welche an die Auslöseeinrichtung 27 des Schnellschalters 28 angeschlossen ist, durch dessen bewegliches Schaltorgan 29 bei seinem Ansprechen die Gegenkontakte am Ende der drei Leitungen 30 bis 32 überbrückt werden, welche andererseits an die drei Speiseleitungen 1 bis 3 der Brückenschaltung aus den Ventilen 5 bis 10 angeschlossen sind. Die Wicklungen 18 und 20 liefern je eine zueinander gegensinnige magnetische Erregung an dem Eisenkern. Die von der Schiene 13 hervorgerufene magnetische Erregung ist der magnetischen Erregung durch die Wicklung 20 gleichsinnig gerichtet. Die Vormagnetisierung des Eisenkernes 17 durch die Wicklung 20 ist derart gewählt, daß sie bei ordnungsgemäßem Zustand der Stromrichteranlage zwischen den Wandlern 21 und 22 und dem sättigbaren Wandler 16 die Vormagnetisierung des Eisenkernes durch die Wicklung 18 derart überwiegt, daß dar Wandler sich in dem einen magnetischen Sättigungszustand befindet. In der Sekundärwicklung 19 kann infolgedessen keine Spannung induziert und damit in den Kreis des Auslösers 27 kein Strom geliefert werden. Wie bereits angeführt, hat die Magnetisierung des Eisenkernes durch den durch die Schiene 13 fließenden Strom den gleichen Sinn wie die magnetische Erregung durch die Wicklung 20, so daß diese Magnetisierung also ebenfalls dafür sorgt, daß der sättigbare Wandler in seinem magnetischen Sättigungszustand bleibt. Daher kann ein in dem Gleichstromverbrauchersystem über die Verbraucherstrecke von 13 nach 15 aufgetretener Überstrom bzw. Kurzschluß kein Ansprechen des Auslösers 27 herbeiführen, denn der Wandler 16 bleibt in seinem Sättigungszustand.

Es kann durch eine solchen Überstrom bzw. Kurzschluß in dem Gleichstromverbrauchersystem nur der Streckenschalter 14 selbsttätig überstromabhängig zum Ansprechen kommen und dadurch lediglich diese Fahrleitungsstrecke bzw. dieses Gleichstromverbrauchersystem abschalten. Tritt aber ein Schaden in der Stromversorgungsanlage, wie angeführt, zwischen den Meßwandlern 21 und 22 und dem sättigbaren Wandler 16 auf, so wird ein entsprechend größerer, von den Wandlern 21 und 22 gemessener Strom die Wicklung 18 durchfließen. Dieser gibt, sobald die

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durch die Wicklung 18 hervorgerufene magnetische welche von dem wechselstromseitig am Stromrichter B Erregung des Eisenkernes 17 die durch die Wicklung gemessenen Strom gespeist wird. Wird unterstellt, 13 und die Wicklung 20 bestimmte magnetische Er- daß von den Stromwandlern auf der Wechselstromregung überschreitet, zu einer sprunghaften Um- seite der Stromrichter einrichtungen A und B der magnetisierung des Eisenkernes 17 Anlaß, so daß eine 5 gleiche anteilig am Verbraucherstrom gelieferte Strom entsprechende Spannung in der Wicklung 19 induziert gemessen wird, so liefern z. B. die beiden Wicklungen und demzufolge ein entsprechender Strom über den 18Aa und 185a die gleiche magnetische Durchflutung Auslöser 27 fließt. Hierdurch kommt der schnell an dem Eisenkern 17 a. Diesen muß die von der Wickarbeitende Schalter 28 zum Ansprechen und über- lung 20 α gelieferte Durchflutung mindestens das brückt die Kontakte am Ende der Leitungen 30 bis 32, io Gleichgewicht halten. Damit nun der Sättigungswandso daß damit die dreiphasige Gleichrichterbrücken- ler durch die Anordnung zweier solcher Wicklungen schaltung mit den Ventilen 5 bis 10 nicht mehr vom 18^ία bzw. 185a nicht an Empfindlichkeit beim Be-Wechselstromnetz gespeist wird. In Abhängigkeit von trieb mit zwei Stromrichtereinheiten gegenüber einem dem Ansprechen des Schnellschalters 28 kann noch Betrieb mit einer Stromrichtereinheit im Sinne der ein anderer Schalter gesteuert werden, welcher ge- 15 Fig. 1 verliert, ist es erfindungsgemäß zweckmäßig, gebenenfalls im Anschluß an das Wirksamwerden des jeweils beim Wechsel des Betriebes der Speisung der Schnellschalters 28 die Anlage vom Wechselstromnetz Sammelschienen mit einer Stromrichter einheit oder abschaltet, was jedoch nicht besonders dargestellt ist, mehreren Stromrichtereinheiten jeweils eine ent-Die magnetische Erregung des Kernes 17 durch die sprechende gegenseitige Anpassung der Durchflutun-Vormagnetisierungswicklung 20 muß dabei derart be- ao gen vorzunehmen, welche einerseits von der Gleichmessen sein, daß der Eisenkern des Wandlers 17 auch stromvormagnetisierungswicklung geliefert wird, die dann, wenn das einzelne Gleichstromverbraucher- den Eisenkern konstant vormagnetisiert, und denjenisystem sich im Leerlaufzustand befindet, also keinen gen, die von denjenigen Wicklungen am Eisenkern Strom von den Sammelschienen 11 und 12 bezieht, geliefert werden, welche mit dem wechselstromseitig noch den Eisenkern 17 in seinem magnetischen Sätti- 25 gemessenen, gleichgerichteten Strom je einer der beigungszustand erhält und damit zugleich auch diejenige den Stromrichtereinheiten A bzw. B gespeist werden, magnetische Erregung überwiegt, die durch die Wick- Wie bereits dargelegt worden ist, wird an der Anordlung 18 an dem Eisenkern erzeugt wird. nürig jeweils die konstante Gleichstromvormagnetisie-

In Fig. 1 ist der Einfachheit halber zunächst nur rung des Kernes so gewählt, daß sie bei ordnungsein Gleichstromverbrauchersystem in seinem Anschluß 30 gemäßem Betrieb der Anlage mindestens derjenigen an das Gleichstromsammelschienensystem 11 und 12 Vormagnetisierung das Gleichgewicht hält, welche gezeigt worden. Es ist natürlich zu übersehen, daß durch die Wicklung bzw. Wicklungen hervorgerufen eine beliebige Anzahl von Gleichstromverbraucher- wird, die abhängig von dem wechselstromseitig gesystemen an die Sammelschienen 11 und 12 als einem messenen Strom gespeist werden. Beim Betrieb mit gemeinsamen Sammelschienensystem angeschlossen 35 beiden Stromrichtereinheiten muß also die konstante werden kann. Vormagnetisierung sinngemäß den von den gemessein Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel 'für nen Strömen beider Stromrichter bestimmten Durchdie Anwendung der Erfindung veranschaulicht, in flutungen der beiden Wicklungen an den Eiserkern welchem die Gleichstromsammelschienen 11 und 12 das Gleichgewicht halten. Werden die Gleichstromnunmehr über zwei Stromrichter systeme parallel vom 40 sammelschienen durch nur eine der Stromrichterein-Wechselstromnetz gespeist werden. Um einen ein- heit gespeist, weil z. B. infolge der zu deckenden gefachen Zusammenhang zwischen den Ausführungsbei- ringen Belastung die zweite nicht gebraucht wird oder spielen nach den Fig. 1 und 2 erkennen zu lassen, sind aus Gründen einer Instandsetzung abgeschaltet ist, so in Fig. 2 für die gleichartigen Schaltungselemente wie ist es sinnvoll, daß die konstante Vormagnetisierung in Fig. 1 unmittelbar die gleichen zahlenmäßigen Be- 45 nur der wechselstromabhängigen Durchflutung der zugszeichen beibehalten worden. In dem Ausführungs- abhängig von dem bzw. den im Betrieb befindlichen beispiel sind die beiden Stromrichteranlagen A und 5 Stromrichtern gespeisten Wicklung an dem Eisenvorgesehen, welche gemeinsam die Gleichstromsammel- kern derart das Gleichgewicht hält, daß in jedem schienen 11 und 12 speisen. Von diesen Sammelschie- Betriebsfall etwa die gleiche Empfindlichkeit des nen werden vier Gleichstromverbrauchersysteme bzw. 50 sättigbaren Stromwandlers für die Betätigung des Gleichstromfahrleitungsstrecken gespeist, die jeweils Auslösekreises erhalten bleibt. Im Rahmen dieser mit der Sammelbezeichnung a, b, c bzw. d versehen grundsätzlichen Problemstellung ergeben sich versind. Um die entsprechenden Einzelteile in den Strom- schiedene Lösungsmöglichkeiten. Die Anpassung der richtersystemen A und 5 bzw. in den Gleichstromver- Durchflutungen kann entweder dadurch vorgenommen brauchersystemen α bis d entsprechend zu kennzeich- 55 werden, daß mit dem Wechsel der Betriebsart der nen, sind die zahlenmäßigen Bezeichnungen der Einzel- Speisung der Gleichstromsammelschienen entweder teile jeweils durch den entsprechenden großen Buch- eine entsprechende Anpassung der von der konstant stäben A bzw. 5 oder den entsprechenden der kleinen vormagnetisierenden Wicklung gelieferten DurchBuchstaben α bis d ergänzt. Jeder der Sättigungs- flutung vorgenommen wird oder eine solche der von wandler 16 α bis 16 d trägt in diesem Falle zwei Wick- 60 den anderen Wicklungen gelieferten Durchflutungen, lungen 18, von denen die eine abhängig von dem auf welche abhängig von dem wechselstromseitig gemesseder Wechselstromseite des Stromrichters A gemesse- nen Strom gespeist werden. Diese Anpassung läßt nen und die andere Wicklung von dem auf der _si_cn erfindungsgemäß in einfacher Weise z. B. durch Wechselstromseite des Stromrichters B gemessenen Einschaltung entsprechender Widerstände erreichen, und anschließend gleichgerichteten Strom gespeist 65 die entweder als Reihenwiderstände oder Parallelwird. So trägt der Eisenkern 17a des Sättigungs- widerstände zu den entsprechenden Wicklungen bewandlers 16 α z.B. erstens die Vormagnetisierungs- nutzt werden, oder durch eine entsprechende Verändewicklungen 18^a, welche abhängig von dem am rung der an der einzelnen Wicklung jeweils für die Stromrichtersystem A wechselstromseitig gemessenen Durchflutung wirksamen Windungszahl. Die. EinStrom gespeist wird und zweitens die Wicklung 185a, 70 schaltung und Abschaltung der Widerstände bzw.

Windungszahlen erfolgt in zwangläufiger Abhängig- kreis gespeist, in welchem die beiden Auslöser Π Α keit von der Ein- und Abschaltung der Stromrichter- und 275 der schnell arbeitenden Schalter vorgesehen einheiten. Werden z. B. Reihenwiderstände zu den sind, durch welche die Speiseleitungen der einzelnen abhängig vom Wechselstrom gespeisten Wicklungen Stromrichter A bzw. 5 im Störungsfalle vor den benutzt, so wird mit der Abschaltung einer Strom- 5 Gleichrichtern 4a bzw. 4 b im Sinne der Fig. 1 überrichtereinheit sinngemäß ein Reihenwiderstand im brückt werden. Jeder der Speiseleitungen der einzelnen Stromkreis der abhängig von dem an der anderen Gleichstromverbrauchersysteme 13α bis 13d ist je Stromrichtereinheit gemessenen Strom gespeisten einer der Gleichstromwandler 36 a bis 36 d zugeordnet, Wicklung überbrückt, so daß diese Wicklung nunmehr von denen jeder je eine der Wicklungen 37 bis 40 an praktisch etwa diejenige Durchflutung liefert, welche io dem Eisenkern 35 a speist. Tritt an einer der Gleichvorher von den beiden Wicklungen an dem Eisenkern Stromverbrauchereinheiten ein Schaden auf der geliefert wurden, die abhängig von dem an je einer Strecke ein, so kann dieser im Sinne der Erfindung der Stromrichtereinheit gemessenen Strom gespeist nicht zu einer Ummagnetisierung des sättigbaren wurden. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist Wandlers 35 führen. Tritt jedoch in der Anlage ein diejenige Maßnahme dargestellt, nach welcher in 15 Schaden zwischen einer der Meßstellen an einer Reihe mit jeder der Vormagnetisierungswicklungen, Stromrichtereinheit und einer der Meßstellen an einem die abhängig von dem wechselstromseitig gemessenen Gleichstromverbrauchersystem ein, so wird die Se-Strom gespeist werden, je ein Reihenwiderstand vor- kundärwicklung 19 durch die Ummagnetisierung des gesehen ist. Zwei solche Reihenwiderstände sind in der Eisenkernes mit einem entsprechenden Stromimpuls Figur mit 33 bzw. 34 bezeichnet. Ihre zwangläufige ao gespeist, der zum Ansprechen der Auslöser 27 a bzw. Betätigung ist nicht besonders angedeutet. Sie kann in 27& führt.

einfacher Weise z.B. dadurch erfolgen, daß durch I_n diesen bisher geschilderten Ausführungsbeidenjenigen Schalter, der die jeweilige Stromrichter- spielen nach den Fig. 2 und 3 wurde jeweils, wenn ein einheit abschaltet, gleichzeitig die Überbrückung des Schaden zwischen einer Meßstelle auf der Wechsel-Widerstandes in der entsprechenden anderen Strom- 25 stromseite und einer Meßstelle an der Gleichstromrichtereinheit durchgeführt wird bzw. bei der Ein- seite auftrat, die gesamte Stromrichteranlage abschaltung der Stromrichtereinheit sinngemäß die Über- geschaltet.

brückung des genannten Widerstandes wieder auf- Liegt aber eine solche Betriebsstörung vor, die nur gehoben wird. Die Gleichstromvormagnetisierungs- _auf einen Schaden an einem der Stromrichter ±A bzw. wicklungen 20 a bis 2Od sind gemeinsam von der 30 45 bis zu ihren Anschlüssen an die Gleichstromsam-Gleichstromquelle 24 über den einstellbaren Wider- melschienen 11, 12 zurückzuführen ist, so kann es ausstand 25 und die Glättungsdrossel 26 gespeist. Die Se- reichend sein, wenn nur diese schadhafte Stromrichterkundärwicklungen der sättigbaren Wandlerlöa bis anlage abgeschaltet wird. Eine entsprechende Weiter-16 ^ welche den Stromkreis der Auslöser 27^4 und bildung der grundsätzlichen Erfindung mit diesem 275 der beiden schnell arbeitenden Schalter 28^4 bzw. 35 Effekt läßt sich erfindungsgemäß dadurch erreichen, 285 speisen, sind untereinander alle in Reihe geschal- daß zwischen jeder Stromrichteranlage A und 5 und tet, und ebenso sind in diesem Stromkreis die Aus- dem Gleichstromsammelschienensystem eine auf die löser 27 A und 275 in Reihe geschaltet. Spricht also Einspeisung in diese schadhafte Stromrichteranlage einer der sättigbaren Wandler 16 a bis 16 d derart an, _aus dem Gleichstromsammelschienensystem U, 12 andaß eine entsprechende Spannung in seiner Sekundär- 40 sprechende Rückstromüberwachungseinrichtung vorwicklung induziert wird, so fließt durch diese ein gesehen wird, welche in diesem Falle nur den Auslöser Strom, der beide Auslöser 27A und 275 zum An- des zu diesem Stromrichtersystem gehörigen Schnellsprechen bringt, so daß beide Stromrichteranlagen A schalters zur Wirkung kommen läßt. Ein ent- und 5 wechselstromseitig an ihren Speiseleitungen sprechendes Ausführungsbeispiel hierfür veranschauüberbrückt werden und gegebenenfalls anschließend 45 licht die Schaltung nach Fig. 4 der Zeichnung,
die gesamte Anlage abgeschaltet wird. In Fig. 3 ist ein Diese Schaltung stimmt in wesentlichen Teilen überweiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, in welchem die _ei_{n m}jt der bereits in dem Ausführungsbeispiel nach Erfindung in der Weise verwirklicht ist, daß nicht pjg, 2 gezeigten Schaltung. Aus diesem Grunde sind, jedem der einzelnen Gleichstromverbrauchersysteme je soweit in dieser Schaltung nach Fig. 4 die gleichen ein besonderer sättigbarer Wandler zugeordnet ist, ₅₀ Schaltungsteile vorhanden sind wie in Fig. 2, in Fig. 4 sondern daß vielmehr für alle Gleichstromverbraucher- f_ur die entsprechenden Schaltungsteile die gleichen systeme gemeinsam nur ein sättigbarer Wandler vor- Bezugszeichen beibehalten worden wie in Fig. 2. gesehen ist. Soweit in dieser Figur wieder die gleichen -wie aus der Schaltung nach Fig. 4 zu erkennen ist, Schaltungselemente vorhanden sind wie in den voraus- unterscheidet sich diese Ausführung von derjenigen gehenden Figuren, sind für diese unmittelbar die _{55 nac}h pjg. 2 dadurch, daß zwischen jeder der Stromgleichen Bezugszeichen beibehalten worden. Bei dieser richteranlagen A bzw. 5 und den gemeinsam geAusführung ist ein gemeinsamer sättigbarer Wandler speisten Sammelschienen 11 und 12 je ein sättigbarer 35 vorgesehen, dessen sättigbarer Eisenkern mit 35 a Rückstromwandler 41 bzw. 42 und zwei steuerbare, bezeichnet ist. Auf diesem Eisenkern ist wieder eine schnell arbeitende Schalter 43 bzw. 44 vorgesehen Wicklung für eine konstante Vormagnetisierung des 60 sind. Die Eisenkerne der beiden Wandler sind mit 45 Eisenkernes vorgesehen, die wieder mit 20 bezeichnet bzw. 46 bezeichnet. Jeder dieser Eisenkerne trägt je ist und über eine Drossel 26 und einen einstellbaren eine Wicklung für eine konstante Vormagnetisierung Widerstand 25 von einer Gleichstromquelle 24 ge- 47 bzw. 48, die beide gemeinsam über einen Widerspeist wird. Auf dem Eisenkern sind wieder je eine stand 49 und eine Glättungsdrossel 50 von einer an Wicklung 18^4 und 185 vorgesehen, welche von den 65 den Klemmen 51 und 52 liegenden Gleichstromquelle Strömen gespeist werden, die auf der Wechselstrom- gespeist werden. Jeder der Eisenkerne trägt ferner je seite jedes der Stromrichtersysteme A bzw. 5 ge- eine Erregerwicklung 53 bzw. 54, welche mit den in messen und nachträglich gleichgerichtet worden sind. Reihe geschalteten Sekundärwicklungen 19a bis 19 ei Die Sekundärwicklung dieses Wandlers 35 ist wieder in einem gemeinsamen Stromkreis in Reihe liegen. Somit 19 bezeichnet. Von ihr wird wieder ein Strom- 70 bald von einer der Wicklungen 19 α bis 19 d ein Strom-

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impuls geliefert wird, werden also die Wicklungen 53 und 54 gespeist. Jeder der Eisenkerne 45 bzw. 46 trägt ferner eine Sekundärwicklung 55 bzw. 56. Von der Wicklung 55 wird ein Auslösekreis gespeist, der über das Auslöseorgan 27 yä sowie über das Auslöseorgan 57 des Schalters 43 verläuft. Von der Wicklung 56 wird ein Auslösekreis gespeist, der über das Auslöseorgan 27& sowie über das Auslöseorgan 58 des Schalters 44 verläuft. Außerdem ist an jedem der. Eisenkerne 45 bzw. 46 noch als Wicklung jeweils die Leitung wirksam, welche von dem jeweiligen Stromrichter 4cA bzw. 45 zu dem Schalter 43 bzw. 44 führt und z. B. in Form einer Schiene durch den Eisenkern

45 bzw. 46 hindurchgeführt ist.

Durch die Vormagnetisierungswicklung 47 bzw. 48 wird der Eisenkern des jeweiligen Wandlers 45 bzw.

46 in einem bestimmten magnetischen Sättigungszustand gehalten. Außerdem erzeugt auch jede der Schienen, welche von dem einzelnen Gleichrichter 4.A bzw. 45 zu dem Schalter 43 bzw. 44 führt, je eine solche Durchflutung an den beiden Eisenkernen, daß sie gleichsinnig magnetisierend wirkt wie die von den Wicklungen 47 bzw. 48 hervorgerufene.

Für die Erläuterung der Wirkungsweise der bisher beschriebenen Schaltung nach Fig. 4 sei als Störungsfall angenommen, daß ein Kurzschluß zwischen den Sammelschienen 11 und 12 entsteht. Die Folge ist, daß an beiden Stromrichtereinheiten A und B wechselstromseitig je ein Überstrom gemessen wird. Dieser gemessene und gleichgerichtete Strom führt zu einer entsprechenden Ummagnetisierung der Eisenkerne 17 α bis 17 d der sättigbaren Wandler 16 a bis 16 d, so daß diese an ihren Sekundärwicklungen 19 a bis 19 d einen entsprechenden Stromimpuls liefern, der die Wicklungen 53 bzw. 54 der sättigbaren Stromwandler 41 und 42 speist. Diese Speisung der Wicklungen 53 und

54 führt zu einer Ummagnetisierung der Eisenkerne 45 und 46 der beiden Wandler 41 und 42, so daß deren Sekundärwicklungen 55 bzw. 56 den jeweiligen an sie angeschlossenen Stromkreis der Auslöser 27^4 bzw. 275 der Schalter 28 A bzw. 285 und der Auslöser 57 bzw. 58 der Schalter 43 bzw. 44 speisen. Hierdurch werden die Stromrichtereinheiten A und 5 wechselstromseitig nicht mehr mit Energie beliefert, und gleichzeitig wird auch gleichstromseitig jede der Stromrichtereinheiten A bzw. 5 vom Sammelschienensystem 11, 12 abgeschaltet.

Als weiterer Störungsfall werde angenommen, daß innerhalb der Stromrichtereinheit 4:A ein Schaden in Form eines Kurzschlusses entsteht. Dieser hat zur Folge, daß die wechselstromseitig an der Einheit A vorhandene Meßeinrichtung einen Überstrom mißt, der wieder an den Wandlern 16 a bis 16 d in deren Sekundärwicklung einen Auslöseimpuls entstehen läßt, so daß eine Speisung der Wicklung 53 bzw. 54 der sättigbaren Rückstromwandler 41 und 42 stattfindet. Bei diesem Störungsfall im Gleichrichter 4.A liefert aber nun die Stromrichtereinheit 45 einen Strom, durch den die Stromrichteranlage4^4 eingespeist wird. Diese Einspeisung ergibt in der Leitung zwischen der Stromrichtereinheit 4.A und dem Schalter 43 an dem sättigbaren Wandler 41 einen Rückstrom. Die von diesem hervorgerufene Durchflutung ist am Eisenkern 45 also derjenigen Durchflutung entgegengesetzt, welche durch die Wicklung 47 hervorgerufen wird. Der Wandler 45 wird also aus seinem Sättigungszustand herausgeführt und in seiner Sekundärwicklung

55 dabei eine entsprechende Spannung induziert, die durch den von ihr hervorgerufenen Strom zu einem Ansprechen der Auslöser 27^4 und 57 führt. Hier-

durch wird der Stromrichter A wechselstromseitig überbrückt. Außerdem wird er durch den ihm zugeordneten Schalter 43 vom Gleichstromsanimelschienensystem 11, 12 abgeschaltet. Der Überstrom, welcher auf der Leitung zwischen 45 und dem Schalter 44 auftritt, ruft aber an dem Eisenkern 46 des Wandlers 42 nur eine gleichsinnige Durchflutung hervor, wie sie von der Wicklung 48 geliefert wird. Beide Durchflutungen sind also gleichsinnig gerichtet und bestrebt, den Eisenkern 46 in seinem Sättigungszustand zu erhalten, so daß die mit dem Auslöseimpuls von den sättigbaren Wandlern 16 a bis 16 d gespeiste Wicklung 54 des sättigbaren Wandlers 42 durch die von ihr am Eisenkern erzeugte Durchflutung nicht zu einer Ummagnetisierung dieses Eisenkernes 46 führen kann. In der Sekundärwicklung 56 des Wandlers 42 wird also im Gegensatz zu der entsprechenden Sekundärwicklung 55 durch die entstandene Störung keine Spannung induziert, so daß also an dem System 5 keine Speisung der Auslöseeinrichtung 275 bzw. 58 stattfindet und die Stromrichtereinheit 5 also weiter in Betrieb bleibt.

In dieser Figur ist gleichzeitig ein Ausführungsbeispiel dafür gezeigt, wie man bei einem Wechsel der Zahl der Stromrichtereinheiten, welche die gemeinsamen Sammelschienen 11, 12 speisen, eine entsprechende Anpassung der Durchflutung herbeiführen kann, die von den Wicklungen 20 α bis 20 ά¹ an den Eisenkernen 17 a bis 17 d hervorgerufen wird. Der Widerstand 25 in der Speiseleitung von der Spannungsquelle 24 ist in diesem Falle in zwei Teilwiderstände 25 α und 25 b unterteilt, wobei dem Widerstand 25 b ein Überbrückungsschalter 59 zugeordnet ist. Dieser wird in sinngemäßer zwangläufiger Abhängigkeit betätigt wie die Schalter 33 bzw. 35 nach Fig. 2 der Zeichnung.

Claims (19)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schutzanordnung für eine Stromversorgungsanlage, in welcher von einem Wechselstromnetz über schnell arbeitende Schalter und über Stromrichter ein Gleichstromverbrauchersystem gespeist wird, bei der sowohl auf der Wechselstromseite als auch auf der Gleichstromseite stromabhängige Überwachungseinrichtungen für schnell arbeitende Schalter vorgesehen sind, zwischen denen eine gegenseitige Beeinflussung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Beeinflussung in der Weise ausgeführt ist, daß ein Auslöseimpuls dann an den oder die wechselstromseitig angeordneten, schnell arbeitenden Schalter gegeben, wird, wenn ein Überstrom oder Kurzschluß nicht gleichzeitig durch Überwachungseinrichtungen auf der Wechselstromseite und auf der Gleichstromseite erfaßt wird.

2. Schutzanordnung für eine Stromversorgungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überwachung der Ströme in den Gleichrichterabzweigen Impulsgeber mit induktiver Ankoppelung vorgesehen sind.

3. Schutzanordnung für eine Stromversorgungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Überwachungseinrichtungen jedem Gleichstromverbrauchersystem ein sättigbarer Wandler zur Auslösung eines schnell arbeitenden Schalters für die Überbrückung oder/und Abschaltung der Wechselstromspeiseleitungen zugeordnet ist, wobei dieser Wandler erstens abhängig von einem konstanten Gleichstrom, zweitens gegensinnig abhängig von dem über Wandler, auf der Wechselstromseite gemessenen gleichgerich-

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teten Strom und drittens gleichsinnig abhängig von dem an das Gleichstromverbrauchersystem gelieferten Gleichstrom derart magnetisch erregt wird, daß wohl bei Überstrom bzw. Kurzschluß in dem Stromrichtersystem bzw. dem zwischen der Meßstelle auf der Wechselstromseite und dem Wandler auf der Gleichstromseite liegenden Anlageteile — nicht aber bei einem Überstrom bzw. Kurzschluß in einem Gleichstromverbrauchersystem — ein Auslöseimpuls von der Sekundärwicklung des Sättigungswandlers an die Steuereinrichtung des wechselstromseitigen schnell arbeitenden Schalters gegeben wird.

4. Schutzanordnung für eine Stromversorgungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem der Gleichstromverbrauchersysteme je ein sättigbarer Wandler zugeordnet ist.

5. Schutzanordnung für eine Stromversorgungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß allen Gleichstromverbrauchersystemen ein Sättigungswandler gemeinsam zugeordnet ist.

6. Schutzanordnung für eine Stromversorgungsanlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der sättigbare Wandler, vom gemeinsamen Gleichstromsammei-Schienensystem betrachtet, von einer auf den schnell arbeitenden Schalter des einzelnen Gleichstromverbrauchersystems folgenden Stelle aus erregt wird.

7. Schutzanordnung für eine Stromversorgungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Speisung des gemeinsamen Gleichstromsammelschienensystems mittels mehrerer Stromrichter vom Wechselstromnetz abhängig von dem auf der Wechselstromseite des einzelnen Stromrichtersystems gemessenen und nachträglich gleichgerichteten Strom je eine Gleichstromerregerwicklung auf dem Eisenkern des bzw. der sättigbaren Wandler gespeist wird.

8. Schutzanordnung für eine Stromversorgungsanlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Vormagnetisierungswicklungen des bzw. der sättigbaren Wandler aller Gleichstromverbrauchersysteme von der gleichen Gleichspannungsquelle gespeist werden.

9. Schutzanordnung für eine Stromversorgungsanlage nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromvormagnetisierungswicklungen in Reihe geschaltet sind.

10. Schutzanordnung für eine Stromversorgungsanlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, bei welcher die gemeinsame Sammelschiene von mehreren wahlweise einzeln oder gemeinsam zuschaltbaren Stromrichtersystemen gespeist ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils mit der Änderung der Zahl der die Sammelschienen speisenden Stromrichtersysteme eine entsprechende Anpassung der relativen DurchfLutungen stattfindet, welche durch die Wicklungen für die konstante Vormagnetiserung und die abhängig von dem auf der jeweiligen Wechselstromseite des einzelnen Stromrichters gemessenen Strom gespeisten Wicklungen hervorgerufen werden.

11. Schutzanordnung für eine Stromversorgungsanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stromkreis jeder abhängig von einer Messung auf der Wechselstromseite gespeisten Wicklung je ein Widerstand als Reihenwiderstand oder Parallelwiderstand zu dieser Wicklung vorgesehen ist, der bei der Abschaltung eines oder mehrerer anderer Stromrichtersysteme für eine Erhöhung des in diesem Meßkreis gelieferten Stromes verändert wird und umgekehrt bei der Zuschaltung eines oder mehrerer anderer Systeme für eine entsprechende Verringerung beeinflußt wird.

12. Schutzanordnung für eine Stromversorgungsanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Veränderung der Zahl der die gemeinsamen Sammelschienen speisenden Stromrichter eine entsprechende Veränderung des im Stromkreis für die konstante Vormagnetisierung gelieferten Stromes stattfindet.

13. Schutzanordnung für eine Stromversorgungsanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Veränderung der Zahl der die gemeinsamen Sammelschienen speisenden Stromrichtersysteme eine Änderung der Windungszahl an der Wicklung für die konstante Vormagnetisierung oder/und eine Änderung der Windungszahl an der bzw. denjenigen Wicklungen stattfindet, welche abhängig von dem auf der Wechselstromseite der einzelnen Einheit gemessenen Strom gespeist werden.

14. Schutzanordnung für eine Stromversorgungsanlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, wobei das Gleichstromsammelschienensystem über mehrere Stromrichter vom Wechselstromnetz gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem der Stromrichter, und dem gemeinsamen Gleichstromsammelschienensystem je eine Rückstromüberwachungseinrichtung vorgesehen ist und im Falle eines Schadens nur in einem der Stromrichtersysteme auch nur dieses wechselstromseitig überbrückt bzw. abgeschaltet wird.

15. Schutzanordnung für eine Stromversorgungsanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit jeder Rückstromüberwachungseinrichtung außerdem noch ein schnell arbeitender Schalter zwischen der jeweiligen Stromrichteranlage und dem gemeinsam von den Stromrichtereinheiten gespeisten Sammelschienensystem vorgesehen ist, dessen Auslöseeinrichtung zwangläufig mit derjenigen Auslöseeinrichtung in Wirkung gesetzt wird, welche zu dem Schalter gehört, der die wechselstromseitige Überbrückung der Speiseleitungen der einzelnen Stromrichtereinheit herbeiführt, der gegebenenfalls eine Abschaltung dieser Speiseleitungen vom Netz folgt.

16. Schutzanordnung für eine Stromversorgungsanlage nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß von dem oder den Sättigungswandlern, die auf der von dem gemeinsamen Sammelschienensystem gespeisten Gleichstromverbraucherseite vorhanden sind, gemeinsam die Primärwicklungen der zwischen den Stromrichtereinheiten und dem gemeinsamen Sammelschienensystem angeordneten sättigbaren Rückstromwandler gespeist sind.

17. Schutzanordnung für eine Stromversorgungsanlage nach Anspruch 14 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die sättigbaren Rückstromwandler an ihrem Eisenkern sowohl durch die Durchflutung erregt werden, welche durch den von der einzelnen Stromrichtereinheit dem gemeinsamen Sammelschienensystem zugeführten Gleichstrom bestimmt ist, als auch durch eine Durchflutung, welche eine mit konstantem Gleichstrom gespeiste Vormagnetisierungswicklung liefert.

18. Schutzanordnung für eine Stromversorgungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß an dem S ättigungs wandler je eine Vormagnetisierungswicklung abhängig von je einer an jedem der Gleichstromverbrauchersysteme vorgenommenen Strommessung gespeist wird.

19. Schutzanordnung für eine Stromversorgungsanlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,

daß die Messung mittels je eines Gleichstromwandlers vorgenommen wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 761 548.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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