Verfahren zum Schalten von vorzugsweise hochgespanntem Gleichstrom
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Jchalten von vorzugsweise hochgespanntem
Gleichstrom, wobei zum Lösuhen des Schaltli::htbogens der Erstladestrom eines Kondensators
verwendet wird. Das Abschalten von Gleichstromleitungen unter Last bereitet bekanntlich
erhebliche Schwierigkeiten, sobald es sich um höhere Spannungen handelt, wie sie
beispielsweise bei der Kraftübertragung mit hochgespanntem Gleichstrom angewendet
werden. Man hat versucht, die Schalter durch:Lichtbogenentladungsstrecken mit Löschgittern
zu ersetzen. Hierbei treten jedoch ebenfalls Verhältnisse äuf, die denen bei mechanischen
Schaltern. ganz ähnlich sind.. Der Grund für die erwähnten Schwierigkeiten liegt
darin, daß praktisch in jeden Gleich-
stromkreis lnduktivittiten vorhanden sind, in denen eine
stromabhängige magnet i:-,che ::nergin aufguspe ichert ist,
die
bei Unterbrechung des Gleichstromes umgeset--t werden muß.
Bei mechanischen Unterbrechungsschaltern wird e;n großer
Teil. di(:::;ei, ;,nergie im I.ic:itb,)gen aufgLzehrt, also
in .@;irme
um-.,ewandel t, die zur Zerstörung de;; K,)ntaktm<<teri@.l
s führen
kann. Bei Unterbrechungsvent i len mit l,öocii#-ttei-n wi r-d
ein
`feil der magnetischen -"nergie durch das Löschgitter abge-
leitet und in ,'liderstünaen in Niärrp ode_ in Konderi.@utc:-n
in elektri:;clie 'lnergie verwandelt. Der !fest tritt aber in
denn unterbr;)c:ienen Kreis als Überspunnung ii; ::rscr.@ nun:;,
wodurch die :@bsch@atventi :c spsnnungsinü(3ig au3ei-oi-uc:r4
t; 7,:1-
stark beansprucht werden. Um den bei der Öffnung der strumfü:.i-tnderi huntakLL
auftr-tenden Funken oder Liohtbogen zu unterarücken, können bekanntlach Kondensatoren
verwendet werden, die der Unter-L: ec::"gsstelle parallelgeschaltet werden. Durch
Entladung des Kundensators oder durch Gegenschelten einer elektromotorig-hen Kraft
anderen Ursprungs wird ein resultierender Strom an, der Unterbrechungsstelle erzeugt,
welcher durch Null geht. Das Abschalten des Gleichstromes läßt sich sümit auf das
Abschalten eines-Wechselstromes zurückführen. Bei einer bekannten Anordnung wird
die gesamte im Gleichstromkreis gespeicherte magnetische Energie i,n Form von elektri-..
scher Energie in einem Kondensator aufgespeichert. Als Unterbrechungsschalter dient
eine Gas- oder Dampfentladungs-
strecke. Ler,Kondensator wird währond des normalen Betriebes
aus dem G' c: i c-listromkreis aufgeladen und zum Abschalten
über
ein Hilfsventil zu der Gas- oder Dampfentladungsstrecke so
parall e l gescha itet, daß sein ,ntl `idestronr der DurchlaBricü-
tung dieser :ntladestrecke entgegengesetzt ist. Dadurch
wird der G'trom in der Gas- udrr Dampfentl-iäungsstrecke auf
Null herabgesetzt und die i#ntiadungsstrecke erlischt. Der
Strom fließt zundcii"t noch weiter und zwar in Form cin("s
Ladestromes für den Kondensatir solange, bis der Kondensator
wieder mit entgegengesetztem Vorzeict.en wie vorher aufgc,iacen
ist. Anstelle der Gas- oder Dampfentladungsstre-:ku kann au@.n
ein mechanis;@her ;ichalter verwendet.werden.
Per-n,z,r- kann der strc-mführende mechanische k#,ntiikt als
Ums ,hal±-
ausgc,bildet sein und der Kondensator erit dann d(--r
Untrr -
brechungsstelle paralleigesahaltet werden, we::n der Kintakt
bereits getrennt ist und ein Lichtbogen vorhanden i@ t. De:i
Kondensator entlädt sich über den Lichtbogen in F,#,rm einer
Schwingung und löscht ihn-nach Art einer Löschfunkenstrecke.
Ferner kann dem Lichtbogen auch ein ungeladener Kondensator
parallelgeschaltet werden. Infolge der gegenelektromotorischen
Kraft des Öffnungslichtbogens erhält der Kondensator einen
Ladungsstoß, der dem Lichtbogen für einen Augenblick den ge-
samten Strom entzieht, so daß.er erlischt. Diese bekannten
Anordnungen erfordern jedoch zur Löschung des Lichtbogens
verhältnismäßig große Löschkapazitäten.
Dic: v;#rl.iegende Erfindung zeigt einen anderen Weg zur Lösung
der gleichen Aufgabe, der- den Vorteil tiat, daß ein Löschkonden-
sator mit wesentlich geringerer Kapazität benötigt wird. Lr-
findungsgemäß wird d i c Überbrückung von mindestens einem
Reihen-
widerstand aufgehoben und dann eine heihenschaltsteile g(!@iffnet,
w()b«i der zu s.:hal Lende ;;trom jedesmal. durch Entladung
einfes
Kondensators gelöscht wird, der im !:insclialtzti,-;t:ind gE@:zid,.-n
'
und in der Zeit zwisc@:en den beiden ")(@h;.l tvc;r'gün,-,en
umgnladeri
wird.
Ein Au:;führungsLei.srie- eir:ea' nn,.;r*cii:ung zur
Verfahrens ist in der Zei,Ainung
Die Figur zeigt eine fte i hcnsch altuni, von zwei liz-;tstro.
hal -
tern 1 und 2, die in einer vom Gleichstrom I
Leitung angeordnet sind. Den üauptstromsc:haltern ; und ; lst
je ein Löschstromschalter 2 bzw. 4 paraileIgeaohal tet. Yarallcl
zum Hauptstromschalter 1 ist noch ein heihenwiuer stund lil
pa-
rallelgeschaltet. Die Verbindungsleitung der vier Schalter
enthält eine Reihenschaltung eines Löschkondensators C m.it
einem Dämpfungswiderstand R. nie den Iiauptstroms-ti;ali;ci-n
1
und 3 abgewandte Seite des Löschkondensators C Ist über einen
Ladewiderstand 11 2 geerdet. Der Löschkondensator
'; ist durch
den Gleichstrom I aufgeladen, so daß die den Hauptstromschal-
tern 1 und 3 zugewandte Seite des Löschkondensators positives
Potential hat.
Zur Unterbrechung des Gleichstromes I wird der Hauptstrom-
schalt.er 1 geöffnet und der Löschstromschalter 2 geschlossen.
Der Löschkondensator C entlädt sich über den Lichtbogen des
Hauptstroinschal ters 1 und den Löschstr,)inschal ter 2 sowie
den Dämpfungswiderstand 1i. Der i-:rit.ladestr-om des Löschkonden-
sators ist dem hi;:htbogenstrom des Hauptstromsc:iin,l ters
1 ent-
gegengeri.chtet, so daß er e tnen Stromnua.ldui-chgariC hat,
in
welchem der Lichtbogen erlischt. Der Gleichstrom f Ließt weiter
über den Löschstrc,mschalter 2, den Widerstand fi und den
Kondensator C, so da13 dieser umgeladen wird. Nach der Um-
ladung de;; Kondensators fließt über den HauptQtr#oms.@iial
ter "i
und den Parallelwiderstand 111 ein Gleichstrom, der ent-
spi-echend dem Widerstandswert des Par@illelwider,s ..aii(res
x,,ez-mindert ist. Anschließend werden der Löschstr;@inschalt@.,er
und der Hauptstromschal@ter 3 geöffnet und der Lösur:,jtr";n-
schalter 4 geschlossen. Der Löschkondensatrr .: eritliiat s
i !.
über den Widerstand il, den Schalter 4 und den Lichtb,)geii
des Schalters 3. Der Lichtbogen wird gelös;@tit. Der @lei;::.str:@m
fließt weiter über den Parallelwiderstand I11,. den Konden-
sator 0, den Widerstand 11 und den Löschstromschalter 4 bis die Spannung des Löschkondensators
die treibende Gleichspannung übersteigt. Anschließend wird der Löschstromscha-lter
4 geöffnet. Die Anordnung ist vorzugsweise geeignet zum Schalten von Gleichstrom
bis zu mehreren kA bei einer Spannung von mehreren 100 kV. Sie kann jedoch auch
zum Schalten von-Gleichstrom bei niedrigerer Spannung angewendet werden.
Eine besonders vortteilhafte weitere Au sgest;_iltuntf; der
An-
ordnung ergibt sich dadurch, dai3 aia Parallelwiderstand !tt
ein spannungsabhängiger N ider,s bind vo r-gesetien ist. Der-
spannungsabhängige *Niaerr;t<ind bewirkt. beim Uberschwingen
der
-Kondensatorspunriun; eine :@trume!*hör:un:;, so dali dif Dämpfuni;
der K@-)ridensatorspannung verbessert wi :-d.
Method for switching preferably high-voltage direct current The invention relates to a method for switching preferably high-voltage direct current, the initial charging current of a capacitor being used to release the switching arc. The disconnection of direct current lines under load is known to cause considerable difficulties as soon as higher voltages are involved, such as those used, for example, in power transmission with high-voltage direct current. Attempts have been made to replace the switches with: arc discharge paths with extinguishing grids. Here, however, conditions also occur which are the case with mechanical switches. are very similar .. The reason for the difficulties mentioned is that in practically every circuit inductances are present in which one
current-dependent magnet i: -, che :: nergin is puffed up, the
if the direct current is interrupted - must be converted.
In the case of mechanical circuit breakers, e; n becomes larger
Part. di (:::; ei,;, nergie in I.ic: itb,) gen consumed, i.e. in. @; irme
um -., ewandel t, to the destruction de ;; K,) ntaktm << teri @ .l s lead
can. Interrupt valves with l, öocii # -ttei-n are turned on
for the magnetic energy dissipated by the extinguishing grid
directs and in, 'liderstünaen in Niärrp ode_ in Konderi. @ utc: -n
transformed into electricity. But the! Firmly steps in because interrupt;) c: a circle as excessive tension ii; :: rscr. @ now:;,
whereby the: @ bsch @ atventi: c spsnnungsinü (3ig au3ei-oi-uc: r4 t; 7,: 1-
are heavily used. In order to counteract the spark or arc that occurs when the strumfü: .i-tnderi huntakLL is opened, capacitors can be used as is known, which are connected in parallel to the sub-L: ec :: "g point. By discharging the customer or by scolding someone An electromotive force of other origin is a resultant current that generates the interruption point, which goes through zero. The switching off of the direct current can be traced back to the switching off of an alternating current. In a known arrangement, the entire magnetic energy i, stored in the direct current circuit is n the form of electrical .. energy stored in a capacitor. route. Ler, the capacitor is switched off during normal operation
from the G 'c: i c-listromkreis charged and switched off over
an auxiliary valve to the gas or vapor discharge path like this
parallel to it, that its, ntl `idestronr the passage
tion of this: ntladestrecke is opposite. Through this
the G'trom in the gas and vapor vent line opens
Zero is reduced and the charging route expires. Of the
Current continues to flow in the form of cin ("s
Charging current for the capacitor until the capacitor
again with the opposite sign as before
is. Instead of the gas or vapor discharge stretch: ku, au @ .n
a mechanis; @her; ichalter.be used.
Per-n, z, r- the strc-m leading mechanical k #, ntiikt as Ums, hal ± -
ausc, forms his and the capacitor then erit d (- r Untrr -
breaking point are kept parallel, because: n the Kintakt
is already disconnected and an arc is present i @ t. De: i
Capacitor discharges through the arc in F, #, rm one
Oscillation and extinguishes it - like a quenching spark gap.
Furthermore, the arc can also be an uncharged capacitor
can be connected in parallel. As a result of the back electromotive
The capacitor receives a power of the opening arc
Charge impulse, which for a moment causes the arc to
draws all current, so that it goes out. These well-known
However, arrangements require to extinguish the arc
relatively large extinguishing capacities.
The present invention shows another way of solving the problem
the same task, which has the advantage that an extinguishing condenser
Sator with a much lower capacity is required. Lr-
according to the invention, the bridging of at least one row
resistance lifted and then a series switching parts g (! @ iffnet,
w () b «i der zu s.:hal loin ;; trom every time. by unloading
Capacitor is deleted, the im!: Insclialtzti, -; t: ind gE @: zid, .- n '
and in the time between the two ") (@ h; .l tvc; r'gün, -, en umgnladeri
will.
An Au:; FührungsLei.srie- eir: ea 'nn,.; R * cii: ung zur
Proceedings are in the works, Ainung
The figure shows a fte i hcnsch altuni, of two liz-; tstro. hal -
tern 1 and 2, which in one of the direct current I.
Line are arranged. The main streamc: hold; and ; lst
One extinguishing current switch each 2 or 4 in parallel. Yarallcl
to the main power switch 1 is still a Heihenwiuer stund lil pa-
connected in parallel. The connecting line of the four switches
contains a series connection of a quenching capacitor C m.it
a damping resistor R. never the main current-ti; ali; ci-n 1
and 3 facing away from the quenching capacitor C is via a
Charging resistor 11 2 grounded. The quenching capacitor '; is through
charged the direct current I, so that the main current
tern 1 and 3 facing side of the quenching capacitor positive
Has potential.
To interrupt the direct current I, the main current
schalt.er 1 opened and the extinguishing current switch 2 closed.
The quenching capacitor C discharges via the arc of the
Main flow switch 1 and the delete switch 2 as well as
the damping resistance 1i. The i-: rit.ladestr-om of the extinguishing condenser
sators is the hi;: htbogenstrom of the mainstreamc: iin, l ters 1
countered so that he has a current nua.ldui-chgaric, in
which the arc extinguishes. The direct current continues
via the extinguishing switch 2, the resistance fi and the
Capacitor C, so that it is recharged. After the
charge de ;; Capacitor flows through the main Qtr # oms. @ Iial ter "i
and the parallel resistor 111 is a direct current which
reflecting the resistance value of the Par @ illelwider, s ..aii (res
x ,, ez-reduced. Then the delete line; @inschalt @., Er
and the main power switch 3 opened and the solution:, jtr "; n-
switch 4 closed. Der Löschkondensatrr .: eritliiat s i!.
via the resistor il, the switch 4 and the lightb,) geii
of switch 3. The arc is released; @tit. The @lei; ::. Str: @m
continues to flow through the parallel resistor I11 ,. the condensate
Sator 0, the resistor 11 and the quenching current switch 4 until the voltage of the quenching capacitor exceeds the driving DC voltage. The extinguishing current switch 4 is then opened. The arrangement is preferably suitable for switching direct current up to several kA at a voltage of several 100 kV. However, it can also be used for switching direct current at a lower voltage. A particularly advantageous further design; _iltuntf; the arrival
order results from the fact that aia parallel resistance! tt
a voltage-dependent N ider that is bound before r-gesetien. Of the-
voltage-dependent * Niaerr; t <ind causes. when overshooting the
-Capacitor spun; one: @trume! * hear: un:;, so dali dif Dämpfuni;
the K @ -) ridensator voltage improved wi: -d.