DE1812599A1

DE1812599A1 - Anordnung zur Stromunterbrechung bei hoher Gleichspannung

Info

Publication number: DE1812599A1
Application number: DE19681812599
Authority: DE
Inventors: Greenwood Allan Nunns
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1967-12-06
Filing date: 1968-12-04
Publication date: 1969-07-03
Also published as: FR1594041A; GB1243360A; JPS462309B1; US3476978A; SE348073B

Description

1 River Road
Schenectady, N.Y./U.S.A.

Anordnung zur Stromunterbrechune· bei hoher Gleichspannung

Die Erfindung bezieht sich auf Unterbrecher für hohe Gleichspannungen und insbesondere auf Unterbrecher, bei denen zur Erzeugung eines Stromnulldurchganges ein Kommutierungskondensator über einen Stromunterbrecher entladen wird. Die Erfindung findet eine besondere Anwendung auf Stromunterbrecher für einen Hochspannungs-Gleichstromkreis, der einen Haupt- und einen Zxtfeigstromkreis umfaßt, der zwischen den Enden des Hauptstromkreises an diesen angeschaltet ist.

Eine Ausführungsform des Hochspannungs-Gleichstromkreises umfaßt einen Hauptkreis mit einem Nebenkreis, der an einem Stromverzweigungspunkt zwischen den Enden des Hauptkreises an diesen angeschlossen ist. Diese Anordnung kann man sich aus drei Abschnitten aufgebaut denken^ wobei sich auf jeder Seite des Stromverzweigungspunktes ein Abschnitt befindet. Für eine Ab-

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trennung irgendeines dieser Abschnitte von dem übrigen System im Falle eines Fehlers in einem Abschnitt ist zwischen jedem Abschnitt und dem übrigen Kreis ein normalerweise geschlossener Stromunterbrecher vorgesehen. Wenn in einem Abschnitt ein Fehler auftritt, wird einer der Stromunterbrecher geöffnet ₃ um den fehlerhaften Abschnitt von dem übrigen System zu trennen,so daß dadurch eine ununterbrochene Energieversorgung über den verbleibenden Kreis möglich ist. An irgendeinem gegebenen Stromverzweigungspunkt befinden sich normalerweise drei derartige Stromunterbrecher, und zwar einer auf jeder Seite des Stromverzweigungspunktes. Diese Stromunterbrecher xverden im folgenden als Verzweigungsstromunterbrecher bezeichnet.

Es ist Aufgabe dieser Erfindung, diese drei Verzweigungsstromunterbrecher durch einen einzelnen Stromunterbrecherkomplex zu ersetzen, der nur einen Kommutierungskondensator und nur eine Vorrichtung zur Unterdrückung von Spannungsspitzen auf der Seite der Energiequelle erforderlich macht.

Diese Aufgabe wird nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform dadurch gelöst, daß in der Nähe des Stromverzweigun^spunktes des Gleichstrom-Hochspannungskreises drei trennbare Kontaktpaare angeordnet werden. Zwei Kontaktpaare sind auf entsprechende Weise auf gegenüberliegenden Seiten des Stromverzweigungspunktes geschaltet in einen der Hauptleiter, und das dritte Paar ist in der Nähe des Stromverzweigungspunktes in den Zweigleiter eingeschaltet. Parallel zu diesen drei Kontaktpaaren liegen drei normalerweise geöffnete Kommutierungskreise. Diese Kommutierungskreise umfassen erstens einen Kommutierungskondensator, der allen Kontaktpaaren gemeinsam ist und von dem einer seiner beiden Pole an der Stromverzweigungsstelle mit dem Hauptleiter in Verbindung steht, und zweitens drei normalerweise geöffnete Schaltvorrichtungen für jedes einzelne Kontaktpaar. Jede Schaltvorrichtung ist zwischen den anderen Pol des Kondensators und Punkten des Gleichstromkreises auf der gegenüberliegenden Seite des zugehörigen Kontaktpaares von dem Stromverzweigungspunkt verbunden. Wenn ein Kontaktpaar getrennt wird und einen Lichtbogen

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bildet, wird der darüberfließende Strom zu Mull gemacht, indem die zugehörige Scnaltvorrichtung geschlossen wird und sich der gemeinsame Kommutierunr-skondensator durch die getrennten Kontakte über den zugehörigen Kommutierungskreis entlädt, Wenn dieser Strom seinen Nullwert erreicht, wird die an den Kontakten auftretende Wiederkehrspannung durch eine Vorrichtung zur Unterdrückung von Spannungsspitzen bep-renzt, die am Stromverzweigungspunkt über die Hauptleiter p-eschaltet ist.

Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Schaltbild des Stromunterbrechers für Gleichstrom_; der bereits in der Deutschen Patentanmeldung P l800 205.6 besciirieber. worden ist.

Fig. 2 ist ein Schaltbild eines Gleichstromkreises für hohe Spannungen, der die vorliegende Erfindung betrifft.

Fig. 3 ist eine scnematische Darstellung eines Oleichstrom-Hochspannun<~skrei3es der in Fig. 2 prezeigten Art und enthält einen Strommterbrecherkomplex ^emäß einer Aus führungsf or>. dieser Frfinduno·.

In Fig. 1 ist scnematisch ein Stromunterbrecher für hohe Gleichspannunren dargestellt. der bereits in der obengenannten Deutschen Patentanmeldunr beschrieben worden ist. Die .Einzelteile

/zu^s

dieses Stromunterbrechers sind nit den bleichen Beziffern bezeichnet., die auch in der renannten Anmeldung zur Kennzeichnung der entsprechenden Einzelteile verwendet worden sind.Hinsichtlich einer genaueren Beschreibung der Einzelteile dieses Stromunterbrecners sei auf die renannte Anmeldung verwiesen.

Der Stromunterbrecher tremaß Fig. 1 enthält ein Paar trennbarer Kentakte 27. 2^Q. die in einen ersten Leiter 16 zwischen eine ^uelle 12 und eine Last lh -.eschaltet sind. Diese Kontakte 27.

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sind normalerweise, geschlossen, damit ein Laststrom hindurchfließen kann. Parallel zu den Kontakten 27, 28 liegt ein normalerweise offener Kommutierungskreis .36, der eine normalerweise geöffnete Schaltvorrichtung 38 und einen Kommutierungskondensator 35 enthält, die zusammen in Reihe geschaltet sind. Der Kommutierungskondensator ist auf der Quellenseite der Kontakte 27, 28 mit dem Gleichstromkreis Verbunden, selbst wenn die· Schaltvorrichtung geöffnet ist.

Damit der Kondensator 35 bei geöffneter Schaltvorrichtung 38 von der Quelle aufgeladen wird, ist zwischen die Verbindung des Kondensators 35 sowie der Schaltvorrichtung 38 einerseits und der Rückleitung 19 zu der Quelle andererseits ein Widerstand eingeschaltet. Falls bei F ein Fehler auftreten sollte, wird eine geschlossen gehaltene Klinke 30 durch eine geeignete auf überstrom ansprechende Steuerung (nicht gezeigt) freigegeben, und die Kontakte 27, 28 werden durch eine Öffnungsfeder 32 getrennt. Diese Kontakttrennung zieht einen Lichtbogen zwischen den Kontakten. Der über die getrennten Kontakte fließende Strom wird durch eine geeignete Steuervorrichtung zu Null gemacht,- die die Schaltvorrichtung 38 bei Bestehen des Lichtbogens schließt, so daß sich der Kondensator 35 über den Lichtbogen entlädt.

Um die an den getrennten Kontakten 27, 28 auftretende Wiederkehrspannung zu begrenzen wenn der Strom über die Kontakte zu Null gemacht wird., ist eine Vorrichtung 99 zur Unterdrückung von Spannunprsspitzen vorgesehen. Diese Vorrichtung zur Unterdrückung von Spannungsspitzen umfaßt einen normalerweise offenen Funkenstreckenschalter 100 und einen nichtlinearen Widerstand 102, die zwischen die Quellenseite der Kontakte und den Rückleiter 19 geschaltet sind. Der normalerweise geöffnete Funkenstreckenschalter ist ein getriggerter'Vakuumschalter mit einem Triggerleiter 149. Dieser normalerweise offene Funkenstreckenschalter 100 wird durch eine geeignete Steuervorrichtung (nicht gezeigt), die mit dem Triggerleiter 149 verbunden ist, sofort nachdem der Strom den Wert Null¹ erreicht hat und bevor die Wiederkehr-•spannung einen nachteilig hohen Wert erreichen kann, zum überschlagen gebracht · 9098 27/109 6 .

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Wenn der getriggerte Funkenstreckenschalter 100 somit gezündet hat, fließt der Strom von der Quelle durch den Funkenstreckenschalter 100 und den Widerstand 102. Dieser Strom wird nach einer angemessenen Zeit zu Null gemacht,'indem der Kommutierungskondensator 35 dem Funkenstreckenschalter 100 parallel ge-. schaltet wird, und dieser sich über den Funkenstreckenschalter 100 entlädt. Dies wird durch einen getriggerten Vakuumschalter 200 erreicht, der zwischen die Verbindung des Kommutierungskondensators 35 mit der Schaltvorrichtung 38 und die Verbindung des Funkenstreckenschalters 100 mit dem Widerstand 102 eingeschaltet ist.

Auf der Lastseite der Kontakte befindet sich eine zweite Vorrichtung 399 zur Unterdrückung von Spannungsspitzen, die zwischen den Leitern 16 und 19 liegt. Diese zweite Vorrichtung zur Unterdrückung von Spannungsspitzen umfaßt den Reihenkreis eines weiteren getriggerten Funkenstreckenschalters 300 und eines nichtlinearen Widerstandes 302. Es ist eine geeignete Steuerungsvorrichtung vorgesehen j die mit dem Trigger leiter 3^9 des Funkenstreckenschalters 300 verbunden ist, um eine Zündung dieses Funkenstreckenschalters während eines UnterbrechungsVorganges, sofort nachdem der Strom über die Kontakte 27, 28 zu Null gemacht worden ist, zu bewirken.

Der Stromunterbrecher, wie er bisher beschrieben worden ist, kann als ein Verzweigunp-sstromunterbrecher in einem Hochspannungs-Gleichstromkreis verwendet werden, der in Fig. 2 schematisch dargestellt ist. Diese Anordnung enthält einen Hauptkreis 16,19 und einen Nebenzweig 116, 119, der an den Stromverzweigungspunkten 120, 121 zwischen den Enden des Hauptkreises an diesen angeschlossen ist. Diese Anordnung kann man sich in drei Abschnitte A, B und C unterteilt denken, wobei sich einer auf ,jeder Seite der Verzweiguntrspunkte 120, 121 befindet. Für eine Abtrennung irgendeines dieser Abschnitte von dem übrigen System im Falle eines Fehlers in einem Abschnitt, ist ein normalerweise geschlossener Verzweigunpsstromunterbrecher zwischen jedem Ab-

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schnitt und dem übrigen System vorgesehen. Diese Verzweigungsstromunterbrecher sind mit 25 a, 25 b bzw. 25 c bezeichnet. Wenn in einem Abschnitt ein Fehler auftritt, wird derjenige Verzweigungsstromunterbrecher, der diesen Abschnitt des Systems mit dem Übrigen Kreis verbindet, geöffnet, so daß der Fehler von dem übrigen System abgetrennt wird und eine nichtfunterbrochene Energieversorgung für den restlichen Kreis ermöglicht ist. Wenn z.B. in dem Kreisabschnitt C ein Fehler auftreten sollte, wird der Verzweigungsstromunterbrecher 25 c"geöffnet, um den Abschnitt C von dem restlichen System zu trennen, so daß eine Quelle bei 12 weiterhin eine Last bei 14 speisen kann. Wenn sich andererseits bei 14 eine Quelle und bei 12 die Last befindet, kann die Quelle 14 weiterhin der Last bei 12 Strom zuführen.

Unter der Annahme, daß sich die Quelle bei 12 befindet und der Fehler anstatt bei C in dem Systemabschnitt B auftritt, dann würde der Stromunterbrecher 25 b geöffnet, und die Quelle bei 12 würde weiterhin die Last bei l4 speisen. Wenn sich bei Eintreten eines Fehlers in dem Kreisabschnitt B die Quelle bei 14 befindet, ist es erforderlich, einen Stromunterbrecher 15 b am Ende zu öffnen, um den Kreisabschnitt B von der Stromquelle zu trennen. Ein ähnlicher Stromunterbrecher 15 a ist in der Nähe der Stelle 12 gezeigt.

Zur Steuerung der VerzweiKungsstromunterbrecher 25 a, 25 b und 25 c in der oben beschriebenen Art ist ein übliches Relaissystem vorgesehen. In der dargestellten Ausführungsform enthält dieses Relaissystem überstromempfindliche Relais 24 a, 24 b und 24 c üblicher Bauform,, die auf entsprechende Weise die drei Verzweigungsstromunterbrecher 25 a, 25 b und 25 c steuern. Geeignete Gleichstromwandler 23 a, 23 b und 23 c liefern die Information über die Höhe des Leitungsstromes an die überstromempfindlichen Relais 24 a, 24 b bzw. 24 c. Das Zeit-Stromverhalten der Relais ist so ausgewählt, daß im Falle eines Überstromes dasjenige Relais, das dem Fehler am nächsten gelegen ist, schnel^

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1er wirksam wird als das von dem Fehler vielter entfernt liegende Relais. Dadurch kann das dem Fehler am nächsten liegende Relais den zuprehörip-en Stromunterbrecher entriegeln und den Fehlerstrom unterbrechen, bevor das entferntere überstromrelais seinen Stromunterbrecher betätip-en kann. Wenn der Fehlerstrom somit durch den nähergelerenen Stromunterbrecher unterbrochen ist stellt sich das entferntere f'berstromrelais wieder ein und der zugehörige Stromunterbrecher bleibt dementsprechend geschlossen. Wenn sich die Quelle bei 14 anstatt bei 12 befindet, dann sind die überstromrelais bei 24 a und 24 b peeip:net justiert, damit 24 b schneller als 24 a arbeitet. Wenn irgendeines der Pelais 24a 24 b oder 24 c anspricht, wird einer zugehörigen Entriepe!magnetspule 64 a. 24 b oder 64 _sc ein reei^-netes Freiprabesignal zugeführt. Die entsprechenden ^Ma<?netspulen entriegeln ihren zugehörigen Stromunterbrecher, so daP- diese unter dem Einfluß einer preeicneten ^ffnun^sfeder (rieht "-ezeip-t in Fir. 2 ) cceöffnet werden.

Drei getrennte Stromunterbrecher, die jeweils gemäß Pic:. I aufgebaut sind, können als Verzweigunnsstromunterbrecher 25 a, 25 b bzw. 25 c in Fig. 2 verwendet werden. Diese Lösung ist aber teuer, da sie drei getrennte Kommutierungskondensatoren und drei getrennte Vorrichtunren zur Unterdrückung von Spannunrsspitzen auf der Ouellenseite erforderlich machen,, und diese Elemente sind recht kostspielig.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein einziger Stromunterbrecherkomplex vorgesehen, der die Funktion der drei getrennten Verzweifiungsstromunterbrecher übernimmt, aber nur einen Kommutierungskondensator und eine Vorrichtung zur Unterdrückung von Spannunp-sspitzen auf der Ouellenseite erfordert. Dieser Stromunterbrecherkomplex ist bei 400 in Fig. 3 dargestellt. Da es sich bei den einzelnen Elementen des Stromunterbrecherkomplexes um übliche Ausführun<-sformen handelt, sind sie nur in schematischer Form -dargestellt. Diese p-esamte Stromunterbrecheranordnung ist in ein Gleichstrom-Hochspannunrssystem einreschaltet_, das erste

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und zweite Hauptleiter 16 und 19 umfaßt, die zwischen den Endapparaturen 12 und 14 verlaufen. Es sei angenommen, daß jede Endapparatur ein Wandler ist, der in Abhängigkeit von den Systemerfordernissen entweder als Gleichrichter oder als Wechselrichter arbeiten kann. Bei einem Gleichrichterbetrieb kann die Apparatur 12 oder 14 als eine Quelle betrachtet werden, und wenn sie als Wechselrichter arbeitet, läßt sie sich als Last betrachten. An den ersten und zweiten Leitern 16 und 19 sind an den ersten und zweiten Stromverzweigungspunkten 120 bzw. 121 erste und zweite ■ Zweigleiter 116 und 119 angeschlossen. Von den Hauptleitern kann über diese zwei Leiter eine Last 114 gespeist werden, die an einer von den Stromverzweigungspunkten 120 ,.121 entfernten Stelle über die Zweigleiter geschaltet ist.

Der Stromunterbrecherkomplex 400 umfaßt.drei Paare trennbarer Kontakte 27 a, 28 a, 27 b, 28 b, 27 c_a 28 c, die Teile der Unterbrecher 25 a, 25 b bzw. 25 c bilden. Zwei dieser Kontaktpaare sind in der Nähe und auf gegenüberliegenden Seiten des Stromverzweigungspunktes 120 in den Hauptleiter l6 eingeschaltet; das andere Paar ist in der Nähe der Stromverzweig-ungsstelle mit dem Zweigleiter 116 verbunden. Um als Reaktion auf einen Fehler in dem System den Betrieb eines, entsprechenden Paares dieser Kontakte einzuleiten, wird ein Relaissystem verwendet, das in Fig. 2 schematisch dargestellt und vorstehend bereits beschrieben worden ist.

Diesen drei Kontaktpaaren sind normalerweise geöffnete Kommutierungskreise 36 a, 36 b bzw. 36 c parallelgeschalt^et. Diese Kommutierunrskreise enthalten einen einzigen, allen Kontaktpaaren gemeinsamen Kommutierunpskondensator 35 und drei .Schaltvorrichtungen 38 a, 38 b und 38 c, die einzeln den entsprechenden Kontaktpaaren zugeordnet sind. Der obere Pol des Kommutierungs-' kondensators 35 ist an einem Punkt zwischen den drei Kontaktpaaren mit dem Hauptleiter l6 verbunden. Die Schaltvorrichtungen 38 a, 38 b und 38 c sind in dieser Reihenfolge zwischen den unteren Pol des Kondensators 35 und die Punkte 125 a, 125 b .und 125 c in dem Gleichstromkreis auf entgegengesetzten Seiten

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des zugehörigen Kontaktpaares von dem Stromverzweigungspunkt 120 geschaltet. Jede Schaltvorrichtung 38 a, 38 b oder 38 c ist vorzugsweise ein getriggerter Vakuumschalter entsprechend dem getriggerten Vakuumschalter 38 in Pig, I.

Immer wenn die Schaltvorrichtungen 38 a, 38 b und 38 c geöffnet sind, wird der Kommutierungskondensator 35 über die Hauptleiter l6, 19 aufgeladen· Dies wird durch ein Ladekreis 54 ermöglichte der einen Widerstand 55 enthält, der zwischen den unteren Pol des Kondensators 35 und den unteren Hauptleiter 19 geschaltet ist. Wenn nun in dem Systemabschnitt C ein Fehler auftreten sollte, v/erden die Kontakte 28 e, 27 c geöffnet, um zwischen diesen beiden Kontakten einen Lichtbogen zu erzeugen. Sofort ^ danach wird die Schaltvorrichtung 38 c in den leitenden Zustand getriggert und dadurch entlädt sich der Kommutierungskondensator 35 über eine Schleife, die die Reihenschaltung der Kontakte 27 c, 28 c und den Kommutierungskreis 36 c umfaßt. Diese Schleife ist ein Schwingkreis, und der Entladestrom ist ein mit relativ hoher Frequenz schwingender Strom, der dem über die Leitung 116 fließenden Strom überlagert ist. Wenn dieser schwingende Strom seinen negativen Spitzenwert erreicht, ist der Gesamtstrom zu Null gemacht, und der Lichtbogen ist gelöscht, Während der anfänglichen Entladung des Kondensators 35 fließt der Strom in dem Kommutierungskreis in Richtung des Pfeiles 39; er kehrt sich aber während der Schwingung in Richtung auf einen negativen Spitzenwert um, und er kann somit den Fehlerstrom zu Null machen. "

Eine Stromunterbrechung bei diesem Nulldurchgang kann nur dann erfolgreich abgeschlossen werden, wenn der dann zwischen den Kontakten 27 c, 28 c bestehende Spalt der Wiederkehrspannung erfolgreich widerstehen kann, die sich schnell an dem Spalt aufbaut, wenn der Strom seinen Mullpunkt erreicht hat, Zur Begrenzung der Höhe dieses SpannunpsSprunges ist die Vorrichtung 99 vorgesehen, die zur Unterdrückung von Spannungsspitzen dient. Diese Vorrichtung enthält eine Reihenschaltung eines normalerweise geöffneten getriggerten Vakuum-Funkenstreckenschalters 100 und eines nicht-linearen Widerstandes 102, Der obere Pol

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dieser Vorrichtung 99 ist mit dem Teil des Gleichstromkreises zwischen den drei Paaren trennbarer Kontakte verbunden, und' ' ^: ' der untere Pol steht mit dem Rückleiter 19 in Verbindung, Der Funkenstreekenschalter 100 wird durch ein geeignetes Steuersignal, das seiner Triggerleitung 1*19 zugeführt wird, sofort nach dem Stromnulld.urehgang gezündet. Dieser Überschlag tritt gut ein, bevor sich die Spannung an den Kontakten auf einen Wert erhöht, der den Lichtbogen erneut zünden könnte, Mit dem Überschlag leitet der Funkenstreckenschalter 100 den Strom durch die Vorrichtung 99 zur Unterdrückung von Spannunpsspitgen über.«inen nichtlinearen Widerstand 102 ab und gibt somit die Enwrgle des Stromes in den nichtlinearen Widerstand ab.

Der Funkenstreckenschalter 100, der ebenfalls ein Vakuumsohalter ist, kann den Strom durch den Kreis 99 nicht unterbrechen, bevor dieser zu Null gemacht worden ist. Um nun diesen Strom auf Mull zu verkleinern.j wird dem Funkenstreckenschalter lOO ein schwingender Kommutierungsstrom zugeführt, der von dem glichen Kondensator 35 erhalten wird;, der zur Kommutierung des Stromes über die Kontakte 27 c, 28 c verwendet wurde, Dieser Kondensator 3,5 ist zu diesem Zeitpunkt geladen, da er durch die Wiederkehrspannung geladen worden war,

Zur Einleitung dieses Kommutierunrsstromes ist ein weiterer getriggerter Vakuum-Funkenstreckenschalter 200 vorgesehen. Dieser ρ Funkenstreekenschalter 200 ist normalerweise nicht leitend, er wird aber durch Zuführung eines geeignet gesteuerten Trigger= impuleesauf seine TrIEgBrIeItUnP¹ 249 leitend gemacht, Wenn der Funkenstreekenschalter somit leitend gemacht worden ist _} besteht ein vollständiger Entladekreis für den Kommutierungskondensator über die Leiter 105 sowie 10β und den Widerstand 107» Dieser Ent" ladestrom ist wiederum ein schwingender Strong der den Gesamtstrom durch den Funkenstreekenschalter 100 zu Mull nao.ht, Es baut sich zwar nach dem Nulldurehgang dieses Stromes an dem Funkenstreckenschalter 100 eine Wiederkehrspannung auf, aber di© durch diese Wiederkehrspannung entwickelte Spitzenspannung ist relativ klein und kann leicht durch den Funkenstreckenschalfcer 100

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gehalten werden. Diese Spitzenspannung ist relativ klein, weil der,, durch den Funkenstreckenschalter 100 unterbrochene Strom klein ist, in Hinsicht auf die Strombegrenzerwirkung, die von dem nichtlinearen Widerstand 102 während der Periode kurz vor der Kommutierung des Funkenstreckenschalters. 100 ausgeübt wird.

Es sei erwähnt, daß zur Kommutierung des Stromes durch den Hauptunterbrecher 25 c und durch die Vorrichtung 99 zur Unterdrückung der Spannunrsspitzen nur ein einziger Kommutierungskondensator verwendet wird. Die Verwendung desselben Kondensators für diese beiden Funktionen stellt einen bedeutenden wirtschaft-

liehen Vorteil dar. ^

Es sei wiederum die Quelle bei 12 angenommen. Der Fehler soll aber nicht in Systemabschnitt 3, wie es oben beschrieben ist, sondern in dem Systemabschnitt C auftreten. In diesem Fall würden die Kontakte 27 b_; 28 b anstatt der Kontakte 27 c, 28 c getrennt werden, um die Abtrennung des Fehlers einzuleiten. Der bei dieser Trennung zwischen den Kontakten 27 b, 28 b gezogene Lichtbogen würde gelöscht werden, indem sich der Kommutierunpcskondensator 35 durch die getrennten Kontakte über den Kommutierunccskreis 36 b entlädt.' Die Wiederkehrspannung₃ die sich sofort nach dem Nulldurche-anr- aufbauen würde, wäre durch die Vorrichtung 99 zur Unterdrückung von Spannunrsspitzen auf d die gleiche Weise begrenzt, wie es bereits bezüglich der Unterbreche rwirkunr bei 27 c, 2^ς c beschrieben worden ist. Das bedeutet, daß der trir^erbare Vakuum-Funkenstreckenschalter 100 gezündet werden würde, darit ein Strom durch die Vorrichtung; zur Unterdrückung von Spannunr-sspitzen-99 fließen kann, und dieser Strom würde danach durch Einschalte^ des Funkenstreckenschalters .200 unterbrochen werden, uir. den Koirmutierunrskondensator 35 durch den Funkenstreckenschalter 100 über den Kreis IO6, 200. 107? 105, 99_; 100,' 16 zu entladen.

Als nächstes sei anrenommen. daß sich die Quelle nicht bei 12,

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sondern bei l4 befindet, und daß in dem Systemabschnitt A ein Fehler auftritt. Dann würden die Kontakte 27 a, 27 b getrennt, um die Isolation des Fehlers einzuleiten. Der Zwischen diesen Kontakten gezogene Lichtbogen wird gelöscht werden, indem der Kondensator 35 aufgrund der getrennten Kontakte über den Kommutierungskreis 36 a entladen wird. Die sich sofort nach dem Strom-Nulldurchgang aufbauende Wiederkehrspannung würde* durch die Vorrichtung 99 zur Unterdrückung von Spannungsspitzen in der gleichen Weise begrenzt werden, wie es anhand der anderen Unterbrechungsvorgänge bereits beschrieben worden ist. Für diesen UnterbrechungsVorgang ist die Vorrichtung 99 auf der Quellenseite der Kontakte 27 a, 28 angeordnet und kann deshalb wiederum als eine Vorrichtung zur Unterdrückung von Spannungsspitzen auf der Quelleinseite wirken.

Aus der vorstehenden Beschreibung geht also hervor, daß unabhängig davon, wo der Fehler auftritt, nur einer der drei Kontaktsätze geöffnet zu werden braucht, um die gewünschte Trennung des Fehlers von dem unbeschädigten Teil des Systems und von der Quelle zu bewirken, die dann dem System Strom zuführt. Weiterhin befindet sich der einzige Kreis 99 zur Unterdrückung von Spannungsspitzen unabhängig vom Fehlerort an einer Stelle auf der Quellenseite der betätigten Kontakte, und er kann somit die Schädlichkeit des Stromes der an den Kontakten auftretenden Wiederkehrspannung in gewünschter Weise begrenzen.

Damit die in dem Leistungskreis gespeicherte Energie auf der Lastseite irgendeines betätigten Stromunterbrechers sofort nach , der Unterbrechung abgeführt werden kann, sind auf der Lastseite drei Kreise 399 a, 399 t» und 399 c zur Unterdrückung von Spannungsspitzen vorgesehen. Jeder dieser drei Kreise auf der Lastseite ist identisch und deshalb wird nur einer von ihnen, nämlich der Kreis 399 c beschrieben. Dieser Kreis 399 c zur Unterdrückung von Spannungsspitzen auf der Lastseite umfaßt einen Reihenkreis eines getriggerten Vakuumschalters 300 c und einen nichtlinearen Widerstand 3.02 c. Dieser Kreis 399 c ist an der Lastklemme des Stromunterbrechers 25 c zwischen die Leitung II6 und den Rücklei-

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» ter 119 geschaltet. Es sei nun angenommen, daß» der Stromunterbrecher 25 c geöffnet worden ist, um die Abtrennung eines Fehlers auf dem Systemabschnitt C in der oben beschriebenen Weise einzuleiten. Kurz nach dem Nulldurchgang des durch den Hauptunterbrecher führenden Stromes und nachdem die Spannung an dem Funkenstreckenschalter 300 c einen vorbestimmten Wert erreicht hat, wird der Schalter 300 c in seinen leitenden Zustand getriggert, indem seinem Triggerleiter 3^9 c ein geeignet gesteuertes Triggersignal zugeführt und der Kreis 399 c zur Unterdrückung von Spannungsspitzen dadurch geschlossen wird. Auf diese Weise kann die in der lastseitlgen Induktivität gespeicherte Energie über eine geschlossene Schleife abgeführt werden, die die Fehlerstrecke F, einen Teil des Rückleiters 119, den Kreis zur Unterdrückung von ä Spannungsspitzen 399 c und einen Teil des Leiters 116 umfaßt. Der Funkenstreckenschalter 300 c benötigt keine Unterbrecherfähigkeit, da auf der Lastseite keine Stromquelle vorhanden ist, die weiterhin einen Strom in den Kreis zur Unterdrückung von Spannungsspitzen einspeisen würde. Der Strom auf der Lastseite fällt ganz einfach in einer der Zeitkonstanten dieser Schleifen proportionalen Zeit auf Null ab. Wenn der Strom durch diesen Unterdrückerkreis den Nullpunkt erreicht, erlangt der Funkenstreckenschalter 300 c seine dielektrische Festigkeit zurück und nimmt wieder seinen ursprünglichen nichtleitenden Zustand ein.

Die sofort nach dem Strom-Nulldurchgang an den getrennten Kontakten des Stromunterbrechers 25 c auftretende Spannung ist gleich f der Differenz aus der Spannung (zwischen den Leitern 116 und 119) auf der Quellenseite des Stromunterbrechers einerseits und andererseits der Spannung (zwischen den Leitern 116 und 119) auf der Lastseite, wobei diese beiden Spannungen entgegengesetzte Polaritäten besitzen. Diese Spannung ist auf einen relativ kleinen Wert begrenzt, indem an den Funkenstreckenschaltern 100 und 300 bereits ein Überschlag hervorgerufen wird, wenn die anliegenden Spannungen relativ klein sind und indem die an den nichtlinearen Widerständen 102 und 302 c aufgebauten Spannungen durch eine ,zweckmäßige Auswahl der Widerstände auf kleine Werte begrenzt sind. In einer Ausführunpsform gemäß der Erfindung sind die nichtlinea-

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ren Widerstände so ausgewählt, daß die an dem^Widerstand 102 aufgebaute maximale Spannung 1,6 pro Einheit beträgt, und an dem Widerstand 302 c liegt eine maximale Spannung von -0,8 pro Einheit. Somit liegt mit der Differenz dieser beiden Spannungen eine maximale Spannung von 2,4 pro Einheit an den Kontakten. ·

Es sei darauf hingewiesen ₃ daß von den drei Kreisen zur Unterdrückung von Spitzenspannungen nur der bestimmte Stromunterbrecher auf der Lastseite, der gerade wirksam ist, während des Unterbrechungsvorganges zum überschlagen gebracht wird. Die anderen Unterdrückerkreise auf der Lastseite bleiben während dieses Unterbrechungsvorganges inaktiv.

In bestimmten Hochspannungs-Gleichstromsystemen befindet sich die Quelle immer an einem Ende des Hauptkreises und die Last auf dem anderen. In einem derartigen System sind nur zwei Stromunterbrecher erforderlich. Wenn sich z.B. die Quelle immer bei 12 befindet und die Last bei l4, dann werden nur zwei Verzweigungsunterbrecher 25 b und 25 c benötigt. Der Verzweigungsunterbrecher 25 a und sein zugehöriger Kreis zur Unterdrückung von Spannungsspitzen sowie der Kommutierungskreis sind in einem derartigen System überflüssig.

Die Stromunterbrecher 25 a, 25 b und 25 c sind zwar in der Weise beschrieben, daß sie nur ein einziges Paar trennbarer Kontakte enthalten. Selbstverständlich könnte aber jeder Unterbrecher auch zahlreiche in Reihe geschaltete Paare trennbarer Kontakte aufweisen, die auf übliche Weise gleichzeitig bedienbar sind. So sind z.B. mehrere Kontaktpaare erforderlich, wenn die an dem Kreis anliegende Spannung höher ist, als die durch ein einzelnes Paar schaltbare Spannung. Auf ähnliche Weise können alle, anderen Schaltvorrichtungen, die als einfache Einheiten dargestellt sind, zahlreiche in Reihe geschaltete, gleichzeitig bedienbare Einheiten umfassen, um hohe Spannungen zu beherrschen.

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Claims

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Patentansprüche

1. Anordnung zur Unterbrechung von Strömen hoher Gleichspannung mit ersten und zweiten Ilauptleitern, über die der Strom von einer Quelle auf einem der beiden Leiterenden in eine Last auf den entgegengesetzten Enden einspeisbar ist, und mit ersten und zweiten Zweigleitern, die an Stromverzweigungspunkten mit den ersten bzw. zweiten Hauptleitern zur Speisung einer weiteren Last in Verbindung stehen, wobei zwei normalerweise geschlossene Stromunterbrecher in der Nähe und auf gegen- I ^j überliegende Seiten des ersten Stromverzweigungspijnktes in den ersten Hauptleiter und ein dritter normalerweise geschlossener Stromunterbrecher in der Nähe des ersten Stromverzweigungspunktes in den ersten Zweigleiter geschaltet sind, dadurch ' gekennzeichnet , dass ein Pol eines allen Stromunterbrechern (25aj b, c) gemeinsamen Kommutierun£skondensator^s (35) an einem Punkt (12¹Ia) zwischen den in den ersten Haupt leiter geschalteten zwei Stromunterbrechern (25a, b) mit dem ersten Ilauptleiter (16) verbunden ist, und der andere Pol zur Bildung eines Ladekreises über einen V/iaerstand (55) irdt dem zweiten Hauptleiter (19) in Verbindung steht, ferner eine normalerweise offene Schaltvorrichtung (38a, b, c) für jeden Stromunterbrecher (25a, b, c) vorgesehen ist, die an dem einen Ende mit dem anderen Pol des Kommutierungskondensators (35) und die an dem anderen ünde mit den Leiterpunkten (125 a, b, c) auf der Seite ihrer entsprechenden Stromunterbrecher, die von den Stromverzwei£ungspunkte,n (120, 121) am entferntesten ist, in Verbindung steht, Mittel (23, 24, 64) zum öffnen eines Stromunterbrechers im B'alle eines Fehlers zum Ziehen eines Lichtbogens zwischen deren Kontakten sowie Vorrichtungen zum Schliessen der zugehörigen Schaltvorrichtung (38) nach Aufbau eines Lichtbogens vorgesehen sind, so dass ein Entladekreis des Kommutierungs-

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kondensators über den Lichtbogen gebildet ist, und ein einzelner Ladekreis (IC)O₃ 102) zur Unterdrückung von-Spannungsspitzen über die zwei llauptleiter (16, in.) geschaltet ist, so dass die an den getrennten Kontakten der offenen Stromunterbrecher auftretende Vliederkehrspannung begrenzbar ist, wenn der hindurch f liessende Strom zu Juli gemacht ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. ,. dass der einzelne Kreis' zur Unterdrückung von Spannunpsspitzen (100, 102) einen normalerweise offenen Funkenstreckenschalter (100) sowie einen Widerstand (102) aufweist, deren reihenschaltung mit dem ersten Hauptleiter (16) zwischen den beiden Stromunterbrechern (25a, b) in diesem Hauptleiter und dem zweiten Hauptleiter (19) verbunden ist, un,d Mittel zur Verbindung des Kommutierunitskondensators (35) parallel zu dem Funkenstreckenschalter (100) vorgesehen sind, so dass der Kondensator über diesen Schalter entladbar ist und der Strom durch den Funkenstreckenschalter dadurch zu Hull gemacht ist.

3. .Anordnung nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass die normalerweise offenen Schal1yorrichtun,;;en (3Sa, b, c) Funkenstreckenschalter sind, und dass Mittel zum Schlieosen eines Kreises durch den Funken-Etreckenschalter nach -jffnen des zu^ehüriren Stromunterbrechers vornesehen sind.

';. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , dass drei zusätzliche Kreise zur Unterdrückunr von Spannun^sspitzen (399a, b, c) einen νunkenstreckenschalter und einen in Reihe geschalteten Widerstand aufweisen, die auf der Seite der Stromunterbrecher (25a, b, -c), die von den Stromverzweinunnspunkten (120. 121) arr. entferntesten ist, über die Leiter (16, 19) geschaltet sind.

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BAB OfUQANAL

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5. Anordnung nach einem oder ,nehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch rj e Ic e η η ζ e i c h η e t , dass die widerstände (102; 302 a, b, c) nicht linear sind.

6. Anordnung nach einen oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , dass mit Hilfe eines auf einen Fehler anfirrechonden Relais, uao auf der Last-.-.eite eines Stromuntei'brechGrs an_;;:e3chlosf5eri ist, die Offnun.·;-desjenigen Unterbrechers bev/irkbar iiii. der de:;i Fehler am nächsten "eleven istj wobei die anderen unterbrecher v/eiterhin r;eschlossen sind, se dass die aufreclitzuerhaltende IJinsreisunf über die anderen Stromunterbrecher fortf"hrbar ist..

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