DE1230114B - Hochspannungsleistungsschalter mit Leistungsschaltstellen unterschiedlicher Bauart - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIh

Deutsche Kl.: 21 c - 35/02

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

C 25994 VIII d/21 c
13. Januar 1962
8. Dezember 1966

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungsleistungsschalter mit zwei parallel oder in Reihe geschalteten Leistungsschaltstellen unterschiedlicher Bauart, deren Kontaktpaare zu verschiedenen Zeiten geöffnet werden, wobei die eine der Schaltstellen für die Unterbrechung hoher Ströme und die andere Schaltstelle für die Unterbrechung kapazitiver Ströme ausgelegt ist.

Es ist bekannt, daß öl- und ölarme Schalter in der Lage sind, große Schaltleistungen zu beherrschen, Schwierigkeiten aber dann auftreten, wenn es sich um die Unterbrechung vorwiegend kapazitiver Ströme handelt. Hierbei treten häufig Rückzündungen und damit hohe Überspannungen auf, die eine sichere Funktion dieser Schalter in Frage stellen. Mit Vakuumschaltern hingegen ist zwar die Abschaltung kapazitiver Ströme ohne Rückzündungen möglich, aber die Beherrschung großer Ausschaltleistungen ist nur schwer zu realisieren, weil die Abführung der dabei entstehenden erheblichen Wärmemengen schwierig ist und die bei der Ausschaltung der hohen Ströme entstehenden Metalldämpfe der maximal erreichbaren Schaltleistung bald eine Grenze setzen. Gemäß den vorstehenden Ausführungen wäre es somit wünschenswert, wenn für jede der abzuschaltenden Stromarten ein hierfür besonders ausgelegter Schalter zur Verfügung stünde. Dabei muß jedoch sichergestellt werden, daß nur der jeweils geeignete Schalter die Leistungsunterbrechung vornimmt, während mindestens ein weiterer, für eine andere Stromart ausgelegter Schalter in diesem Falle leistungslos schaltet.

Schalter mit unterschiedlichen Löscheigenschaften hat man bereits miteinander kombiniert, indem sie elektrisch entweder in Reihe oder parallel geschaltet wurden. Die bisher bekannten Kombinationen von Leistungsschaltstellen mit unterschiedlicher Charakteristik arbeiten jedoch mit einer starren Kopplung der beweglichen Kontakte, so daß die Reihenfolge der Kontaktöffnungen stets die gleiche bleiben muß.

Es ist ferner ein Schalter mit zwei Unterbrechungsstellen bekannt, bei dem der eine angetriebene Kontaktstift den anderen mitschleppt. Dabei ist es lediglich möglich, die Schleppverbindung durch eine Kupplung stromabhängig aufzuheben. Eine starre Reihenfolge der Kontaktöffnung, aber auch eine stromabhängige Kopplung bzw. Entkopplung von unterschiedlich ausgelegten Schaltstellen bringen den Nachteil mit sich, daß beim Auftreten kapazitiver Ströme an Stelle hoher Ströme keine Umkehrung der zeitlichen Reihenfolge der Kontakttrennungen erfolgen kann. Infolgedessen ist es nicht möglich, Hochspannungsleistungsschalter mit
Leistungsschaltstellen unterschiedlicher Bauart

Anmelder:

Continental Elektroindustrie Aktiengesellschaft

Voigt &Haeffner,

Frankfurt/M., Hanauer Landstr. 142-172

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Herbert Wutz, Frankfurt/M.

jeden der Schalter allein in seinem optimalen Bereich zu betreiben. Auch die bekannte Maßnahme,

zo einem Vakuumschalter eine zweite Schaltstelle parallel zuzuordnen, die zur Übernahme des Dauerstromes bestimmt ist, während der Vakuumschalter gegebenenfalls nur die Ein- und Ausschaltung übernimmt, hat mit dem Gegenstand der Erfindung nichts gemein. Ebensowenig ist dies bei einer anderen Anordnung der Fall, bei der zu einem Vakuumschalter ein gewöhnlicher Schalter mit in Luft liegenden Schaltkontakten parallel geschaltet ist, wobei der Vakuumschalter als Glühkathodenröhre ausgebildet ist. Der Luftschalter stellt also hier den Hauptschalter dar, während der Vakuumschalter nur dazu dient, die Schaltkontakte des Hauptschalters vor zu großen Abbranderscheinungen zu schützen.
Die Nachteile der bekannten Schalterkombination werden erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß die zeitliche Reihenfolge der Kontakttrennung der zwei verschiedenen Schaltstellen in Abhängigkeit von der Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung derart gesteuert wird, daß bei den beiden verschiedenen Strömen die zugeordnete Schaltstelle die Abschaltung des Stromkreises übernimmt. Bei Reihenschaltung der beiden Schaltstellen eilt dabei eine der Leistungsschaltstellen beim Ausschaltvorgang stets vor, während die andere Leistungsschaltstelle nur dann auf Voreilung gesteuert wird, wenn der über den Schalter fließende Strom überwiegend kapazitiv ist. Für die Ausschaltung kapazitiver Ströme können in der Schalteranordnung nach der Erfindung Vakuumschalter oder Druckgasschalter mit Längs- beblasung Verwendung finden. Der besondere Vorteil einer Schalteranordnung nach der Erfindung ist, daß sie sowohl Kurzschlußströme als auch kleinere

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kapazitive Ströme ohne Rückzündungen zu bewältigen in der Lage ist, wobei die Steuerung der zeitlichen Reihenfolge beim Ausschalten durch eine Meßeinrichtung für die Phasenlage erfolgt.

Zur zeitlichen Reihenfolge der Kontakttrennungen ist noch festzustellen, daß bei einer Parallelschaltung stets die Schaltstelle voreilend geöffnet wird, die nicht geeignet ist, den Ausschaltstrom einwandfrei zu unterbrechen. Erst die zuletzt öffnende Schaltstelle muß der zu unterbrechenden Stromart entsprechend dimensioniert sein. In umgekehrter Reihenfolge muß bei einer Serienschaltung der Schaltstellen verfahren werden. Hierbei muß diejenige Schaltstelle zuerst öffnen, die der abzuschaltenden Stromart entsprechend ausgelegt ist.

In der Zeichnung ist ein Schema eines Hochspannungsleistungsschalters nach der Erfindung dargestellt, an dem weitere Erläuterungen gegeben werden sollen. Der Leistungsschalter nach der Erfindung besitzt Leistungsschaltstellen 1 für hohe Ströme und parallel dazu Schaltstellen 2 für kapazitive Ströme. Die Leistungsschaltstellen 1 können dabei beispielsweise einem ölarmen Schalter und die Leistungsschaltstellen 2 einem Vakuumschalter oder einem Druckluftschalter mit Längsbeblasung angehören. Die Anzahl der in Reihe liegenden Leistungsschaltstellen richtet sich nach der Höhe der Betriebsspannung. Parallel zu den Leistungsschaltstellen sind für eine gemeinsame Spannungssteuerung Steuerkondensatoren 3 oder Steuerwiderstände gelegt. Im Zuge der Leitung 4, die an den Anschlußstellen 5 und 6 mit dem Schalter verbunden ist, liegt ein Stromwandler?, an dem die Stromwicklung eines Meßwerkes 8 zur Messung der Phasenlage angeschlossen ist. Ein Spannungswandler 9 ist mit der Spannungswicklung des Meßwerkes 8 verbunden. Dieses Meßwerk kann z. B. ein Phasenmesser nach Art eines cos gj-Meßgeräts sein. Mit 10 ist eine vom Meßwerk 8 betätigte Steuereinrichtung für das Umschaltventil 11 bezeichnet, das vom Steuerblock 12, der das Aus-Schaltkommando einleitet, beaufschlagt wird. 13 und 14 stellen Steuerventile für die Schaltstellen 1 und 2 dar.

Die Wirkungsweise des Hochspannungsschalters nach der Erfindung ist folgende: Bei einer normalen Ausschaltung soll stets die Leistungsstelle 1 den Kurzschlußstrom abschalten, was dadurch bewirkt wird, daß zuerst' die Schaltstellen 2 spannungslos öffnen und erst nach einer kurzen Verzögerungszeit die Schaltstellen 1, die damit den Strom unterbrechen. Fließt jedoch in der Leitung 4 ein vorwiegend kapazitiver Strom, so wird über den Strom- und Spannungswandler 7 und 9 das Meßwerk 8 in Tätigkeit gesetzt, das jetzt über die Steuereinrichtung 10 das Umschaltventil 11 betätigt, welches seinerseits vom Steuerblock 12 beaufschlagt wird. Bei einer Ausschaltung werden nun die Steuerventile 13 und 14 so beaufschlagt, daß die Leistungsschaltstelle 1 zuerst und damit spannungslos öffnet. Die Leistungsschaltstelle 2, die kurze Zeit später öffnet, übernimmt die Unterbrechung der den kapazitiven Strom führenden Leitung. Normalerweise ist also die Leistungsschaltstelle 2 bei einer Ausschaltung auf Voreilung gesteuert, so daß stets die Leistungsschaltstelle 1 die Abschaltung vornimmt. Nur wenn das Meßwerk 8 das Fließen eines kapazitiven Stromes mißt, wird die Leistungsschaltstelle 1 vor der Schaltstelle 2 geöffnet. Es ist außerdem möglich, bei einer willkürlichen betrieblichen Abschaltung, beispielsweise mit Hilfe eines Steuerschalters von der Schaltwarte aus, stets die Leistungsschaltstelle 1 voreilend zu öffnen und nur bei einer Ausschaltung durch die Schutzrelaiseinrichtung, gegebenenfalls gemeinsam mit dem Steuerschalter, zuerst die Leistungsschaltstelle 2 in die Aus-Stellung zu bringen.

Es sei noch erwähnt, daß die Steuereinrichtung und die Vorwahleinrichtung für die Messung der Phasenlage Bauteile des Schalters sein und auf Hochspannungspotential liegen können. Es ist aber auch denkbar, nur die Vorwahleinrichtung auf Hochspannungspotential anzuordnen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Hochspannungsleistungsschalter mit zwei parallel oder in Reihe geschalteten Leistungsschaltstellen unterschiedlicher Bauart, deren Kontaktpaare zu verschiedenen Zeiten geöffnet werden, wobei die eine der Schaltstellen für die Unterbrechung hoher Ströme und die andere Schaltstelle für die Unterbrechung kapazitiver Ströme ausgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Reihenfolge der Kontakttrennung der verschiedenen Schaltstellen (1,2) in Abhängigkeit von der Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung derart gesteuert wird, daß bei den beiden verschiedenen Strömen die zugeordnete Schaltstelle die Abschaltung des Stromkreises übernimmt.

2. Hochspannungsleistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der zeitlichen Reihenfolge der Leistungsschaltstellen ein Phasenmesser (8) nach Art eines cos ^-Meßgeräts in Verbindung · mit Steuergliedern (10, 11, 12, 13, 14) dient.

3. Hochspannungsleistungsschalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Parallelschaltung der Leistungsschaltstellen bei Abschaltungen normalerweise die Leistungsschaltstelle (2) für die Ausschaltung kapazitiver Ströme beim Ausschaltvorgang voreilt und die Leistungsschaltstelle (1) zur Bewältigung von großen Abschaltleistungen nur dann auf Voreilung gesteuert wird, wenn der über den Schalter fließende Strom überwiegend kapazitiv ist, während bei einer Serienschaltung der Leistungsschaltstellen die Reihenfolge in der Kontakttrennung umgekehrt ist.

4. Hochspannungsleistungsschalter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Leistungsschaltstelle (2) für die Ausschaltung kapazitiver Ströme ein Vakuumschalter oder ein Druckgasschalter mit Längsbeblasung Verwendung findet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
" Deutsche Patentschriften Nr. 273 895, 391019,
579464, 589 710, 628118, 639 332, 643 771,
859, 676 780.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 730/296 11.66 © Bundesdruckerei Berlin