DE1104599B

DE1104599B - Overcurrent protection

Info

Publication number: DE1104599B
Application number: DES65731A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Werner Aleite
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1959-11-06
Filing date: 1959-11-06
Publication date: 1961-04-13

Description

DEUTSCHESGERMAN

In größeren Gleichrichteranlagen, wie beispielsweise für die Speisung von Bahnnetzen, ist es vielfach üblich, daß mehrere Gleichrichter in einer Station auf eine Sammelschiene arbeiten, von der verschiedene Streckenabzweige abgehen. Bei derartigen Anlagen ist üblicherweise auf der Wechselstromseite ein Schutzschalter sowie außerdem in den einzelnen Streckenabzweigen je ein Streckenschalter angeordnet. Durch diese Einrichtungen wird ein ausreichender Schutz dafür gegeben, daß bei Überlastung bzw. Kurzschlüssen in einzelnen Strecken diese durch den Streckenschalter abgeschaltet werden, so daß die üblichen Streckenabzweige ungestört in Betrieb bleiben können, während die Wechselstromzuführung nur bei solchen Störungen unterbrochen wird, die eine völlige Abschaltung erforderlich machen.In larger rectifier systems, such as for supplying rail networks, it is often the case It is common for several rectifiers in a station to work on one busbar, different from the one Branch off the route. In such systems there is usually a circuit breaker on the alternating current side as well as one line switch arranged in each of the individual line branches. By these facilities are given adequate protection against overload or short circuits in individual routes these are switched off by the route switch, so that the usual route branches can remain in operation undisturbed, while the alternating current supply only occurs in the event of such disturbances interrupted, which make a complete shutdown necessary.

Bei Anlagen mit mehreren Zweigen bzw. Abzweigen ist es vielfach erwünscht, den fehlerhaften Zweig schnell zu finden. So ist beispielsweise eine Anordnung beschrieben worden, bei der mehrere parallele Zweige, die Gleichrichterzellen enthalten, je einen mit Vormagnetisierung arbeitenden Impulsgeber aufweisen, der bei einem Schadhaftwerden eine Anzeige gibt, wobei durch eine Blockierung dafür gesorgt ist, daß nach dem Ansprechen einer solchen Anzeigeeinrichtung keine weitere mehr anspricht, so daß erkennbar bleibt, in welchem Zweig ein Fehler aufgetreten ist. Weiter ist der Vorschlag bekanntgeworden, einen Anlegestromwandler der Reihe nach an die verschiedenen je zu einem Abzweig gehörigen Leitungsstränge zu legen, um auf diese Weise festzustellen, wo sich die Summe der Ströme an einem derart umschlossenen Leitungsstrang nicht mehr aufhebt, und dadurch den Erdschluß zu lokalisieren.In systems with several branches or branches, it is often desirable to identify the faulty branch easy to find. For example, an arrangement has been described in which several parallel Branches that contain rectifier cells each have a pulse generator that works with premagnetization, which gives a display in the event of damage, whereby a block ensures that after such a display device responds, no further responds, so that it can be recognized remains in which branch an error has occurred. The proposal has also become known, a apply current transformer one after the other to the various cable strands each belonging to a branch in order to determine in this way where the sum of the currents at such an enclosed one Wiring harness no longer picks up, and thereby the To locate earth fault.

Die Erfindung stellt sich nun die Aufgabe, bei einer Anlage, bei der mehrere Gleichrichter parallel auf eine Sammelschiene arbeiten, von der wieder mehrere Abzweige gespeist werden, Störungen zwischen Gleichrichterausgang und Streckenschalter — sogenannte Sammelschienenkurzschlüsse — zu erfassen.The invention now has the task in a system in which several rectifiers in parallel to one Working busbar from which again several branches are fed, interference between the rectifier output and line switch - so-called Busbar short-circuits - to be recorded.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß in die Gleichstromabgänge der Gleichrichter je ein Stromwandler gesetzt "wird, der mit einer Vormagnetisierung in dem normalen ' Betriebsstrom entgegen- ^: gesetztem Sinne von solcher Stärke versehen ist, daß er erst bei einer Beanspruchung, die größer als der zulässige Belastungswert der Gleichrichter ist, einen Impuls für die Auslösung des Kurzschließers gibt. ΓAccording to the invention, this is achieved in that a current transformer is placed in each of the direct current outputs of the rectifier, which is provided with a premagnetization in the normal operating current ^: in the opposite sense, of such strength that it only becomes stronger when the load is greater than the permissible load value of the rectifier gives an impulse for tripping the short-circuiter. Γ

Es wird hierbei von der an sich bereits für den Schutz von Gleichrichteranlagen bekannten Anordnung Gebrauch gemacht, bei der ein Überstrom wandler vorgesehen ist, der eine vom Hauptstrom durchflossene Wicklung sowie außerdem eine Vormagnetisierungswicklung und eine Auslösewicklung aufweist und mitIt is based on the arrangement already known per se for the protection of rectifier systems Made use in which an overcurrent converter is provided, the one through which the main current flows Winding and also has a bias winding and a release winding and with

Anmelder:Applicant:

Siemens-SchuckertwerkeSiemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,Corporation,

Berlin und Erlangen,Berlin and Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Ing. Werner Aleite, München,
ist als Erfinder genannt .wordenDipl.-Ing. Werner Aleite, Munich,
has been named as the inventor

einem Eisenkern von annähernd rechteckiger Magnetisierungskennlinie versehen ist. Wenn hierbei die Vormagnetisierung in dem der normalen Stromrichtung· entgegengerichteten Sinne erfolgt, so bleibt der Kern gesättigt, bis die Magnetisierung; durch den Hauptstrom die Vormagnetisierung kompensiert. In dem Augenblick, wo dies erreicht ist, wird infolge der plötzlichen Änderung des Sättigungszustandes ein Impuls in die Auslösewicklung gegeben, der den eigentlichen Schutz, beispielsweise einen Kurzschließer auf der Wechselstromseite des Gleichrichters mit sehr kurzer Schaltzeit zum Ansprechen bringt. Durch die Anwendung dieser an sich bekannten Schaltung je Gleichrichter ist also eine neue Lösung dafür erreicht, ohne komplizierte Differentialschaltungen einen zuverlässigen Schutz für' den Gleichrichter bei Sammelschienenkurzschlüssen oder auch beim Versagen von Schaltern zu schaffen. Die etwa, erforderliche Abschaltung der Anlage selbst erfolgt dann durch den Netzschalter.an iron core with an approximately rectangular magnetization characteristic is provided. If the bias is in that of the normal current direction takes place in the opposite sense, the nucleus remains saturated until the magnetization; through the main stream the bias compensates. The moment this is achieved, as a result of the sudden change in the saturation state is given an impulse in the release winding, which the actual protection, for example a short circuiter on the AC side of the rectifier very short switching time to respond. By using this circuit, known per se, ever Rectifier is a new solution for it achieved without complicated differential circuits a reliable one Protection for the rectifier in the event of busbar short-circuits or in the event of failure of To create switches. Any necessary shutdown of the system itself is then carried out by the Power switch.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in der Zeichnung dargestellt. Mit 1 ist ein Wechselstromnetz bezeichnet. Mit 2 sind die einzelnen Gleichrichter bezeichnet, die auf eine Gleichstromsammelschiene 3 arbeiten, von der eine Reihe von Ab-' zweigungen 4 ausgeht, die über sogenannte Streckenschalter 5 die einzelnen Streckenleitungen 6 speist. Mit 7 ist ein Überstromwandler bezeichnet, der mit einem Eisenkern 8 mit annähernd rechteckiger Magnetisierungskennlinie versehen ist, der eine Hauptstromwicklung 9, eine Vormagnetisierungswicklung 10 sowie eine Auslösewicklung 11 trägt. Die Vormagnetisierungswicklung wird aus einer nicht gezeichneten Gleichstromquelle über einen einstellbaren Widerstand 12 und eine Sperrdrossel 14 gespeist, und zwar inAn embodiment of the invention is schematic shown in the drawing. 1 with an alternating current network is referred to. With 2 are the individual Rectifiers referred to on a DC bus 3 work, from which a number of branches 4 goes out, the so-called section switches 5 feeds the individual route lines 6. 7 with an overcurrent converter is referred to with an iron core 8 is provided with an approximately rectangular magnetization characteristic, which is a main current winding 9, a bias winding 10 and a release winding 11 carries. The bias winding is from a direct current source (not shown) via an adjustable resistor 12 and a blocking throttle 14 fed, namely in

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einem der durch den gleichgerichteten Hauptstrom entstehenden Magnetisierung entgegengerichteten Sinne. Die Auslösewicklung 11 arbeitet auf ein Kipprelais 13, das einen Kurzschließer 15 parallel zum Gleichrichter 2 betätigt. Die sonst in üblicher Weise bei derartigen Anlagen erforderlichen Schalteinrichtungen sind hier der Einfachheit halber nicht gezeichnet. Die Sperrdrossel 14 hat hierbei die Aufgabe, diesen Stromkreis beim Auftreten eines Auslöseimpulses für diesen zu sperren. Es kann hierbei durch entsprechende Auslegung der Drossel erreicht werden, daß bei langsamem Stromanstieg ein so großer Teil des Impulses durch die Vormagnetisierung unwirksam gemacht wird, so daß nur bei raschem Stromanstieg ein für das Ansprechen des Kipprelais ausreichender Impuls gegeben wird.one of the magnetization caused by the rectified main current in the opposite direction Senses. The trigger winding 11 works on a toggle relay 13, which has a short circuiter 15 in parallel to Rectifier 2 actuated. The switching devices otherwise required in such systems are not shown here for the sake of simplicity. The blocking throttle 14 has the task of this To block the circuit when a trigger pulse occurs. It can be done by appropriate Design of the choke can be achieved that with a slow current increase such a large part of the pulse is made ineffective by the premagnetization, so that only with a rapid increase in current a pulse sufficient for the triggering of the toggle relay is given.

Normale Streckenkurzschlüsse, beispielsweise wenn auf einer Lokomotive einer gespeisten Bahnstrecke zum Schütze der in dieser enthaltenen Elemente ein unmittelbarer Kurzschluß hergestellt wird, werden durch den entsprechenden Streckenschalter abgeschaltet, ohne daß der Überstromwandler 7 ansprechen würde. Es ist jedoch der Fall zu berücksichtigen, daß ein Fehler in der Anlage, wie beispielsweise ein Kurzschluß zwischen der Sammelschiene 3 und Erde, entsteht oder ein Fehler in einem benachbarten Gleichrichter, also Störungen, die durch die normalen Schutzeinrichtungen nicht erfaßt werden. Es ergibt sich dann in der Hauptstromwicklung des Kurzschließers ein Kurzschlußstrom, der auf einen höheren als dem normalen Ansprechwert und dabei mit noch größerer Steilheit ansteigt. Infolgedessen wird in überaus kurzer Zeit ein Auslöseimpuls auf das Kipprelais gegeben, wodurch der Kurzschließer anspricht und damit die gesunden Zellen schützt, während die Abschaltung der Anlage wechselstromseitig vorgenommen wird. Dadurch, daß die Vormagnetisierung auf einen entsprechend hohen Wert eingestellt ist, wird unter Ausnutzung des Effektes, daß bei Sammelschienenkurzschlüssen der Stromanstieg mit größerer Steilheit einsetzt, erreicht, daß der Schutz der Zellen bei solchen Fehlern mit sehr hoher Ansprechgeschwindigkeit wirksam wird, daß er jedoch bei in den Streckenabzweigen liegenden Kurzschlüssen nicht beeinflußt wird.Normal line short circuits, for example when on a locomotive on a powered railway line a direct short circuit is made to protect the elements contained in this switched off by the corresponding section switch without the overcurrent transformer 7 responding would. However, it must be taken into account that a fault in the system, such as a short circuit between busbar 3 and earth, or a fault occurs in a neighboring rectifier, in other words, faults that are not detected by the normal protective devices. It results Then in the main current winding of the short-circuiter, a short-circuit current, which at a higher than the normal pickup value and increases with an even greater steepness. As a result, in A trigger pulse is given to the toggle relay for a very short time, which causes the short-circuiter to respond and thus protects the healthy cells while the system is switched off on the AC side will. The fact that the bias is set to a correspondingly high value is taking advantage of the effect that busbar short-circuits the rise in current begins with greater steepness, that the protection of the cells achieves is effective in such errors with a very high response speed, but that it is in the Short-circuits lying in the branch branches are not influenced.

Die von dem Kipprelais beeinflußte Schalteinrichtung kann auch als Kurzschließer zwischen Wechselstromzuleitungen ausgeführt sein. Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, bei einem Ansprechen des Kipprelais auch unmittelbar die Unterbrechung der Wechselstromzufuhr sowie gegebenenfalls auch eine Unterbrechung der Streckenschalter durchzuführen.The switching device influenced by the toggle relay can also act as a short-circuiter between AC supply lines be executed. Under certain circumstances, it may be useful to respond to the Toggle relay also immediately interrupts the AC power supply and possibly also one Interruption of the section switch to be carried out.

Die Anwendung des Erfindungsgedankens ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, die Schutzeinrichtung mit einer zusätzlichen Verriegelung auszurüsten, die bei dem Ansprechen eines Überstromwandlers die benachbarten blockiert. Besondere Vorteile bietet die Anwendung der Erfindung bei Anlagen, bei denen die Gleichrichter mit Ventilzellen aus Halbleitern wie Germanium oder Silizium ausgerüstet sind, da gerade bei solchen infolge des Wärmestaues schon bei verhältnismäßig kurzzeitigen Überschreitungen der zulässigen Belastungsgrenze eine Zerstörung an sich gesunder Zellen eintreten kann, was in der angegebenen Weise durch das rasche Ansprechen des Schutzes verhindert wird.The application of the inventive concept is not limited to the illustrated embodiment. Under certain circumstances it can be useful to equip the protective device with an additional lock equipped that blocks the neighboring ones when an overcurrent transformer responds. Special The application of the invention in systems in which the rectifier with valve cells is advantageous Semiconductors such as germanium or silicon are equipped, especially with those as a result of heat build-up destruction even if the permissible load limit is exceeded for a relatively short period of time In itself healthy cells can occur, which is indicated in the manner indicated by the rapid response protection is prevented.

In vielen Fällen kann es zweckmäßig sein, die Gleichrichter mit Überstromwandlern und Kurzschließern zu einem einheitlichen Bauelement zusammenzubauen. In many cases it can be useful to equip the rectifiers with overcurrent transformers and short-circuiters assemble into a single component.

Claims

Patent claims:

1. Rectifier system with several rectifiers working in parallel on a busbar the multiple feeders are fed from the busbar, characterized in that in the Connection line of each rectifier with the DC busbar is an overcurrent transformer is connected, which is opposite to a bias in the normal operating current Sense and is equipped in such a way that only in the event of stresses that exceed the permissible load value exceed the rectifier cell, a pulse is given.

2. Rectifier system according to claim 1, characterized in that the pulse on a short-circuiter is given that is connected in parallel to the rectifier and that with a very short Switching time works.

3. Rectifier system according to claim 1 or 2, characterized in that for a larger number fed by the same transformer, possibly all working in parallel Rectifier a common short circuiter is provided by each individual overcurrent transformer can be operated.

4. Rectifier system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the The premagnetization is set higher than that for the largest instantaneous current values in the event of a short circuit Counter magnetization occurring in a branch.

5. rectifier system according to claims 1 to 4, characterized in that the overcurrent converter in a manner known per se in addition to the winding through which the main current flows and the release winding has a bias winding which is fed via an adjustable resistor will.

6. Rectifier system according to claim 5, characterized in that in the excitation circuit of the bias winding an additional blocking throttle is placed.

7. Rectifier system according to claim 6, characterized in that the blocking throttle is dimensioned is that when the current rises, its steepness is not greater than that of short circuits in the branches The steepness that occurs prevents a pulse from being passed on from the release winding.

Considered publications:
German Auslegeschrift No. 1063 704;
Austrian patent specification No. 183 814.

1 sheet of drawings