DE2034843A1

DE2034843A1 - Schalteinrichtung für das Abschalten von Gleichstrom Hochspannungsleitungen

Info

Publication number: DE2034843A1
Application number: DE19702034843
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Ing Wettmgen Faust (Schweiz) M HOIh 33 66
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1970-04-10
Filing date: 1970-07-14
Publication date: 1971-10-21
Also published as: CA930804A; GB1310193A; US3670176A; SE360211B; JPS464679A; FR2085975A1; CH514225A; FR2085975B1

Description

Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie. Baden (Schweiz)

Schalteinrichtung für das Abschalten von Gleichstrom Hochspannungsleitungen

Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung für das Abschalten von Gleichstrom- Hochspannungsleitungen mittels einer Kommutierungseinrichtung, die in Serie mit einem Trennschalter und parallel zu einem v/eiteren Trennschalter angeordnet ist.

Es sind bereits Anordnungen bekannt, bei denen die Kommutierungseinrichtung eine Reihenschaltung von ohmschen Widerständen .enthält,wobei zu jedem Widerstand ein elektrisches Ventil,das steuerbar sein muss, parallel liegt.

Löscht man beim Bekannten die Ventile stufenweise, so werden dadurch die parallel liegenden Widerstände wirksam und verringern den Strom.

Zweck derartiger Einrichtungen ist es, die beim Beginn des Abschaltens von Gleichstrom - Hochspannungsleitungen im Stromkreis vorhandene magnetische Energie in thermische Energie

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Die bekannten Schalteinrichtungen weisen jedoch den Nachteil auf, dass jedem ohmschen Widerstand zumindest ein steuerbares elektrisches Ventil zugeordnet ist.

Soll der Abschaltvorgang nicht zu abrupt vor sich gehen, ist eine entsprechend grosse Anzahl an Schaltstufen vorzusehen. Dies erfordert jedoch neben den dazugehörigen elektrischen Ventilen auch eine grosse Anzahl an Kommutierungskondensatoren und gegebenenfalls auch an Kommutierungsinduktivitäten.

Die Aufgabe der Erfindung ist daher darin zu sehen, eine Einrichtung zum Abschalten von Gleichstrom - Hochspannungsleitungen zu schaffen, die die Nachteile des Bekannten vermeidet.

Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass Mittel vorgesehen sind, welche zur wechselweisen Anschaltung zweier Widerstandszweige der Kommutierungseinrichtung, welche dem Trennschalter parallel liegt, dienen, und dass witere Mittel vorgesehen sind, welche zur stufenweisen Widerstands erhöhung der Widerstandszweige in deren stromlosen Zeit-Intervallen dienen. '

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Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass im Gegensatz zu den zum Stande der Technik zu zählenden Einrichtungen wesentlich weniger steuerbare elektrische Ventile erforderlich sind und dass nur ein einziger Korriniutierungskondensator benötigt wird.

Ein weiterer beachtlicher Vorteil der erfindungsgemässen Einrichtung ist darin zu sehen, dass es sehr einfach möglich ist, den Abschaltvorgang optimal an das Gleichstrom - Hochspannungsnetz anzupassen, indem die Anzahl der Stufen in den Widerst ands ζ v;e ige η sowie deren Abstufung entsprechend gewählt wird. Dazu ist keine Aenderung der Grundschaltung notwendig, weshalb diese Anpassung auch nachträglich im praktischen Betrieb vorgenommen werden kann.

Nach einer bevorzugten AusfUhrungsform sind die der wechselweisen Anschaltung der Widerstandszweige dienenden Mittel elektrische Ventile im Zusammenwirken mit steuerbaren elektrischen Ventilen und einem Kommutierungskondensator.

Gemäss einer weiteren Ausgestaltung können die der stufenweisen V/iders tandserhöhung der Widerstandszweige dienenden Mittel mechanische Trennschalter sein, die jeweils zu ohmschen Widerständen in Serie liegen, welche parallelgeschaltet die Widerstandszweige bilden.

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Besonders vorteilhaft ist es, in Serie mit dem Kommutierungskondensator eine Kommutierungsinduktivität anzuordnen, da

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dadurch die Stromanstiegsgeschwindigkeit JiL-. bei der Konden-

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satorentladung begrenzt wird.

Ferner ist es zweckrr.ässig, in Reihe mit dem steuerbaren elektrischen Ventil der ersten Serienschaltung eine Kommutierungs induktivität anzuordnen, weil dann die Stromanstiegsgeschwindigkeit bei der Uebernahme des vollen Laststromes durch die Kommutierungseinrichtung begrenzt wird.

In der Zeichnung sind erfindungsgemässe Ausführungen beispielsweise dargestellt.
Es zeigt:

Fig.l eine erfindungsgercässe Schaltungsanordnung Fig.2 eine abgewandelte Anordnung gemäss Fig.l .

In den Figuren wurden gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen,die folgendes bedeuten:

Lo die Leitungsinduktivität, R₀ den ohmschen Widerstand der Leitung, S₁ und S2 Trennschalter, E_ die Gleichspannung, Wi und Wg Widerstandszweige bestehend aus den ohmschen Widerständen R₁ bis R_n und den Schaltelementen JC₁ bis K_n , T₁ und T2 steuerbare elektrische Ventile, D₁ und Dg elektrische Ventile, C einen Kommutierungskondensator _s Lk₁ und Lk^ Kommutierungsinduktivitäten.

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Die Wirkungsweise der erfindungsgemässen Einrichtimg sei-an Hand der Fig.1 näher erläutert, in der zur besseren Verständlichkeit die Schaltelemente K₁ bis K_n entsprechend ihrer Schaltfolge numeriert wurden.

Im durchgeschalteten Zustand der Hochspannungsleitung sind die Trennschalter S₁ und Sg geschlossen und die Kommutierungseinrichtung ist in Betriebsbereitschaft. Das heisst,alle Schaltelemente K^ bis K_n befinden sich in deren stromdurchlässigen Schaltposition^gezeichnete Stellung in Pig.l) , die steuerbaren elektrischen Ventile T₁ und T₂ sind gesperrt und der Kommutierungskondensator C ist so aufgeladen, dass der an der Verbindung zwischen der Kathode des Ventils D₂ mit der Anode des steuerbaren Ventils T₂ angeschlossene Belag positive Ladung trägt. Diese hat der Kondensator C am Ende des vorangegangenen Abschaltvorganges erhalten, wie im folgenden ersichtlich wird.

Während des Betriebes der Abschalteinrichtung ist keine Aufladeeinrichtung für den Kommutierungskondensator C erforderlich, da dieser infolge des besonderen Schaltungsaufbaues vom Laststrom J mit der jeweils benötigten Polarität geladen wird.

Beginnt der Trennschalter S^ zu öffnen, zündet eine nicht besonders dargestellte Steuerung das elektrische Ventil T₁ ,

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wobei der Laststrom J wegen des abnehmenden Kontaktdruckes und des damit steigenden Spannungsabfalles am Trennschalter S-, von diesem auf die Reihenschaltung des Widerstandszweiges W₁ , des elektrischen Ventils D₁ und des steuerbaren elektrischen Ventils T₁ kommutiert. Da das Schaltelement K₁ stromführend ist, kann der gesamte Laststrom J unvermindert über die Kommutierungseinrichtung fHessen, so dass der Trennschalter S₁ lichtbogenfrei geöffnet werden kann.

Dann erfolgt die Zündung des steuerbaren elektrischen Ventils Tg . Ueber dieses und das leitende ,steuerbare elektrische Ventil T₁ kann sich jetzt der Kommutierungskondensator C entladen und löscht damit das steuerbare Ventil T₁ .

Wegen der elektrischen Ventile D₁ und Dg kann sich der Kommutierungskondensator C nur über die steuerbaren elektrischen Ventile T₁ und Tg entladen.

Der Laststrom J fliesst sodann kurzzeitig über das stromführende Schaltelement K₁ , das elektrische Ventil D₁ , den Kommutierungskondensator C, das steuerbare Ventil T>j und weiter über den stromführenden Trennschalter S2 . Dadurch wird der Kommutierungskondensator C mit umgekehrter Polarität aufgeladen und unterbricht entsprechend seines Ladezustandes allmählich diesen Stromkreis. Demgemäss übernimmt In zunehmendem Mass der Widerstandszweig W2 den Laststrom J, der entsprechend der Zeitkonstante

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L₀ : (Rq + W₂) des Stromkreises auf einen neuen Betrag absinkt, wobei W2 den resultierenden Widerstand der Parallelschaltung aller in den Stromkreis eingeschalteter Widerstände Rj_ , R-T₁ ,.. ...R5 , ...R_n darstellt.

Im währenddessen stromlosen Widerstandszweig W-, wird das Schaltelement Ki in seine stromsperrende Schaltstellung gebracht, so dass der resultierende Widerstand dieses Zweiges der Parallelschaltung aus Rj , Rj| ....R_n_^ entspricht.

Kurz bevor der Laststrorr. J seinen neuen Betrag erreicht, erfolgt die zv^eite Zündung des steuerbaren Ventils Τη.

Daraufhin entlädt sich der Kommutierungskondensator C über dieses und das steuerbare Ventil T₂ , das dadurch gelöscht wird.

Der bereits reduzierte Laststrom J verteilt sich kurzzeitig auf die beiden Widerstands zwei ge W-^ und W₂ ,wobei der über den Zweig W₂ fliessende Anteil den Kommutierungskondensator C wieder auf seine ursprüngliche Polarität auflädt und dann von diesem unterbrochen wird.

Die Umschaltung des Schaltelementes K₂ kannsomit ebenfalls im stromlosen Zustand erfolgen.

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Mit Hilfe der steuerbaren elektrischen Ventile T₁ und T₂ wird in der zuvor beschriebenen Art die wechselweise Uebernahme des Laststromes J durch die Widerstandszweige W₁ und Wg gesteuert, wobei der Widerstandswert der Zweige in deren stromlosen Zeitintervallen stufenweise erhöht wird, indem die Schaltelemente K₁ bis K_n in der Reihenfolge der Numerierung gesperrt weden.

Abschliessend erfolgt die Zündung des steuerbaren elektrischen Ventils T₁ . Da alle Schaltelemente Ki bis K_n in stromsperrendem Zustand sind, muss der bereits stark reduzierte Laststrom J über den ohmschen Widerstand R_n im Zweig Wg , das elektrische Ventil D₂ $ den Kommutierungskondensator C, das steuerbare Ventil Ti und den Trennschalter" fliessen. Wenn der Kommutierungskondensator C aufgeladen ist , und zwar mit seiner Ausgangspolarität, kann über die Kommutierungseinrichtung kein Strom mehr fliessen, so dass der Trennschalter S₂ ebenfalls lichtbogenfrei öffnen kann.

Dieser übernimmt die wiederkehrende Spannung und die Hochspannungsleitung ist damit abgeschaltet.

Mit der nicht dargestellten Steuerung erfolgt die Rückstellung der Kommutierungseinrichtung in ihre Betriebsbereitschaft, das heisst, alle Schaltelemente Κχ bis K_n befinden sich in stromdurchlässiger Schaltstellung und die steuerbaren Ventile T₁

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und T₂ sind gesperrt. .

Der Koramutierungskondensator C wurde durch den letzten Laststromimpuls mit der richtigen Polarität geladen, die er bis zum nächsten Abschaltvorgang beibehält. Erforderlichenfalls (bei zu langen Schaltintervallen) kann der Ladezustand dieses Kondensators von einem kleinen,nur in den Schaltpausen angeschlossenen, Ladegerät sichergestellt werden.

Wenn zweckmässigerweise, wie aus Fig.2 ersichtlich, in Reihe mit dem Kommutierungskondensator C und / oder in Reihe mit dem steuerbaren elektrischen Ventil T₁ Kommutierungsinduktivitäten Lk₁ bzw. Lk₂ angeordnet sind, wird damit die Stroman-Stiegsgeschwindigkeit durch die Ventile begrenzt, so dass diese nicht überbeansprucht werden können.Das ist besonders dann wichtig, wenn vorteilhafterweise als steuerbare Ventile T₁ und T₂ steuerbare Halbleiterventile, sogenannte Thyristoren, verwendet werden.

In der Zeichnung sind mechanische Trennschalter S₁ und Sg sowie mechanische Schalter K₁ bis K_n vorgesehen» an deren Stelle aber auch ohne weiteres andere, der Durchschaltung von Strömen dienende^Elemente treten können.

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Claims

Patentansprüche

1. /Schalteinrichtung für das Abschalten von Gleichstrom-Hochspannungsleitungen mittels einer Kommutierungseinriefotung, die in Serie mit einem Trennschalter und parallel zu einem weiteren Trennschalter angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (D,, D₂, T,, T₂, C) vorgesehen sind, welche zur wechselweisen Anschaltung zweier Widerstandszweige (W-, W_p) der Kommutierungseinrichtung, welche dem Trennschalter (S,) parallel liegt, dienen, und dass weitere Mittel (K₁ bis K ) vorgesehen sind, welche zur stufenweisen Widerstandserhöhung der Widerstandszweige (W, , V/₂) in deren stromlosen Zeitintervallen
dienen.

2. Schalteinrichtung nach Anspruch I₅ dadurch gekennzeichnet« dass ein erster Widerstandszweig- (W,) mit einem elektrischen
Ventil (D,) und einem an dieses anschilessenden steuerbaren
elektrischen Ventil (T,) eine erste Seriensehaltiang bildet,
dass ein zweiter Widerstandszweig (Wp) in'gleicher Meise mit
einem elektrischen Ventil (D₂) und- einem steuerbaren elektrischen Ventil (T₂) eine zweite Seriensehaltimg bildet und
dass beide Serienschaltungen parallelgesshaltet die Koramutierungseinrichtung ergeben, wobei die Verbindungsstellen zwischen den Anoden der elektrischen Ventile (EL,, Dg) mit den Kathoden der steuerbaren elektrischen Ventile (T₁, TU) über einen Korninutierungskondensator (C) zusammengesehaltet sind.

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J5. Schalteinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennnzelehnet, dass der erste Widerstandszweig (W.) eine Parallelschaltung von ohmschen Widerständen (Rp, R^ ,,... .R -,,R ·, ) enthält, die jeweils mit einem Schaltelement (K^,, K₁-,...K ' , K ) in Reihe liegen und dass ein weiteres Schaltelement (K,) diese Parallelschaltung überbrückt.

Λ. Schalteinrichtung nach Anspruch 1 und ?, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Widerstanäszweig (W_) eine Parallelschaltung von ohmschen Widerständen enthält (R , R,, R_r,. .. . R p, R_n)* wobei mit Ausnahme eines Widerstandes (R ) zu jedem Widerstand (R₁, R,, R₁-,...^ _₂) ein Schaltelement (K_?J K^, K₆,....K_n-1) in Reihe liegt. ,

5. Schalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe mit dem Kommutierungskondensator (C) eine Kommutierungsinduktivität (Lk_?) angeordnet ist.

6. Schalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe mit dem steuerbaren elektrischen Ventil (T,) der ersten Serienschaltung eine Kommutierungsinduktivität (Lk₁) angeordnet ist.

Aktiengesellschaft Brown, Boveri & CIe.

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