DE2127770B2

DE2127770B2 - Gleichstrom Leistungsschalter

Info

Publication number: DE2127770B2
Application number: DE2127770A
Authority: DE
Inventors: Kenneth T. Lian; Willis F. Long
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1970-06-10
Filing date: 1971-06-04
Publication date: 1973-11-15
Also published as: FR2094171A1; US3641358A; GB1334171A; CA921602A; FR2094171B1; DE2127770C3; DE2127770A1; JPS5228991B1; SE381366B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleichstrom-Leistungsschalter mit einem in einer Gleichstromleitung angeordneten mechanischen Übertragungsschalter und aus je einem Schalter und einem Wider stand bestehenden Serienschaltungen, die zu dem Übertragungsschaher parallel geschaltet sind und von denen die letzte einen zum Schalter paralleigeschalleten Kondensator aufweist, und mit einer mit dem Übertragungsschaher und den übrigen Schaltern gekoppelten Steuereinrichtung, die ein aufeinanderfolgendes öffnen des Ubertragungsschalters und der übrigen Schalter bewirkt.

Ein solcher Gleichstrom-Leistungsschalter ist aus der Schweizer Patentschrift 483 712 bekannt. Bei dem bekannten Gleichstrom-Leistungsschalter enthält jede der dem Ubertragungsschalter parallelpeschalteten Serienschaltungen einen elektronischen Schalter. Der Spannungsabfall an dem parallel zum mechanischen Übertraglingsschalter angeordneten. von den Serienschaltungen gebildeten Netzwerk ist daher in jedem Fall größer als die von einer Röhre benötigte Brennspannung, so daß an den sich öffnenden Kontakten des Obertragungsschailers eine erheb liehe Spannung entsteht und die Kontakte dieses Schalters noch relativ weit voneinander entfernt werden 'nüssen, ehe der zwischen den Kontakten beim Öffnen des Ubertragungsschalters entstehende Lichtbogen abreißt und die Stromleitung von den elektronischen Schaltern übernommen werden kann. Da außerdem alle elektronischen Schalter eine bestimmte rärennspannun-j: brauchen und damit einen von der Strumstärke abhängigen Widerstand haben, kann das von den Serienschaltungen gebildete Netzwerk nicht als einfache Parallelschaltung von Widerständen betrachtet werden, so daß das Verhalten des Netzwer-

lu kes beim Öffnen des Ubertragungsschalters nicht eindeutig vorhersehbar ist, sondern doch in erheblichem Maße son den auftretenden Überströmen abhängt, ts ^:st daher erforderlich, bei dem bekannten Gleich- >irom-Lcistungsscha!ter eine größere Anzahl von solchen Serienschaitungen vorzusehen. Da in jeder Senenschaltung ein elektronischer Schalter vorhanden sein muß, wird eine solche Schaltungsanordnung auch sehr kostspielig.

Weiterhin ist aus der Schweizer Patentschrift 455 003 ein Gleichstrom-Leistungsschalter bekannt, bei dem einem mechanischen Übertragungsschalter ein elektronischer Schalter und ein aus Widerständen und, oder Kondensatoren bestehendes Netzwerk parallel geschaltet ist. Dieses Netzwerk ist jedoch so

»5 beschaffen, daß entweder ständig über den Widerstand ein Strom fließen kann oder aber nur ein Ladestrom für die Kondensatoren möglich ist. Ein stufenweises Abschalten eines Netzwerkes unter fortlaufender Impedanzerhöhung ist bei diesem bekannter Gleichstrom-Leistungsschalter nicht möglich.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den anfangs behandelten Gleichstrom-Leistungsschalter zu vereinfachen und zugleich in seiner Funktion zu verbessern.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die zu den Widerstände α in Serie liegenden Schalter mechanische Unterbrecherschalter sind, daß dem Ubertragungsschalter weiterhin ein elektronischer Schalter, der einen ihn durchfließenden Strom zu unterbrechen imstande ist, parallel geschaltet isl und daß die Steuereinrichtung bewirkt, daß der elektronische Schalter während des öffnens eines jeden mechanischen Schalters leitend und zwischen der öffnungsvorgängen nichtleitend ist, so daß der elek· tronische Schalter den Stromfluß über die sich öffnenden Kontakte der mechanischen Schalter unterbricht und eine Deionisierung der Schaltstrecke zwischen den Kontakten der mechanischen Schalter ermöglicht.

Bei dem erfindungsgemäßen Leistungsschalter sine also in den Serienschaltungen keine elektronischen sondern ebenfalls mechanische Schalter angeordnet und es ist ein zusätzlicher elektronischer Schalte! vorgesehen, der ohne Vorwiderstand zum übertragungsschalter und damit auch zu den Serienschaltungen parallel geschaltet ist und immer dann kurzzeitig eingeschaltet wird, wenn sich einer der mechanischer Schalter öffnet, und der dann, wenn die Deionisierung der Schaltstrecke zwischen den Kontakten de:

Go sich öffnenden mechanischen Schalters stattgetunder hat, geöffnet wird, damit der Strom die Serienschal· tungcn durchfließen kann, deren Schalter noch geschlossen sind, oder aber der Reststrom von derr eingangs erwähnten Kondensator aufgenommen werden kann.

Die angestrebte Vereinfachung wird also dadurch erzielt, daß nur ein einziger elektronischer Schalte: benötigt wird und im übrigen mechanische Schaltci

verwendet werden, die einen sehr einziehen Aufbau haben können, weil die elektronische Sihaitmnre den Stromfluß über die Kontakte der mechanischen Schalter schon bei einer geringen Spannung unterbricht. Zugleich wird auch die Funkiion^Mcherhoit verbessert, weil mechanische Schalter in geschlossenem Zustand einen vernachlässigbar kleinen Widerstand bilden, so daß an den Widerständen stets die volle Leitungsspannung ansteht und dalier die Wirkung dieser Widerstände besser berechne¹, werden kann. A.ußerdcm ist die Kühlung solcher Widerstände einfacher als diejenige von Schahröhren, die bei dem bekannten Leistungsschalter ein . erheblichen Anteil der zu vernichtenden Leistung aufnehmen. Alle diese Tatsachen führen weiterhin dazu, daß der erfindungsgemäße Leistungsschalter mit einer geringeren Anzahl von Serienschaltungen auskommt als der bekannte Leistungsschalter. Für die Verminderung der Anzahl der Serienschaltungen kann es noch besonders zweckmäßig sein, in weiterer Ausgestaltung der Erfindung den Unterbrecherschaltern nichtlineare Widerstände in Serie zu schalten. Die Anwendung solcher nichtlinearer Widerstände mit einer für die Vernichtung der im Netz gespeicherten Leistung besonders günstigen Charakteristik ist nur dadurch möglich, daß die dazu in Serie liegenden Schaker mechanische Schalter sind und daher die erwünschte Funktion der nichtlinearen Widerstände nicht stören.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt
' F i g. 1 ein schematisches Schaltbild eir.es Hochspannungs-Gleichstromnetzes mit einem Gleichstrom-Leistungsschalter nach der Erfindung,

F i g. 2 ein Diagramm, das den zeitlichen Stromverlauf beim öffnen des erfindungsgemäßen Leistungsschalters wiedergibt,

F i g. 3 ein Diagramm, das die zeitliche Spannungsänderung beim öffnen des Leistungsschalters nach der Erfindung veranschaulicht, und

F i g. 4 das Blockschaltbild der zur Steuerung der Schalter des erfindungsgemäßen Leistungsschalters dienenden Steuereinrichtung.

F i g. 1 veranschaulicht einen Hochspannur.gs-Gleichstromkreis mit einem Leistungsschalter nach der Erfindung. Der Hochspannungs-Gleichstromkreis ist in seiner Gesamtheit mit IG und der Leistungsschalter in seiner Gesamtheit mit 12 bezeichnet.

Der Gleichstromkreis 10 umfaßt eine positive Leitung 14 und eine Rückleitung 16. Zwischen beide Leitungen ist eine einen Strom großer Stärke liefernde Hochspannungs-Gleichstromquelle 18 geschaltet, die der Einfachheit halber als Batterie dargestellt ist. Es versteht sich jedoch, daß eine solche Gleichstromquelle gewöhnlich einen vor. einer Antriebsmaschine oder einer Turbine angetriebenen Mehrphasen-Wechselstromgeneraior umfaßt, der seine Leistung einem Transformator zuführt. Der Transformator erhöht die Spannung und speist Gleichrichter, die zwischen die positive Leitung ί 4 und die Rückkehrleitung 16 eingeschaltet sind. Das hier als bevorzugtes Beispiel behandelte System hat eine. Leistung von 400 MW, weil eine solche Leistung für einen zukünftigen Gebrauch zur Leistungsversorgung von Stadtgebieten geeignet zu sein scheint. Es ist diese Leistung, die für eine unterirdische Versorgung von Stadtgebieten von nahegelegenen Kraftwerken aus verwendet werden kann. Bei dieser! Beispiel beträot der Normalstrom 1000 A, wie es in F i g. 2 dargestellt ist. in der die an der Ordinate angeschriebenen Ziffern jeweils 1000 A angeben. Weiterhin liegt /.w'i.chen der positiven Leitung 14 und der Rückkehr- !•-■iüinü 16 normalerweise eine Spannung von 200 kV, .vie es Fig. 3 veranschaulicht, in der die ar. der Ordinate angeschriebenen Ziffern Vielfache von 1000 V sind. Weiterhin befindet sich die Rückleitung IG \urzugfweis-j auf Erdpotential, und es ist ein zweiter Kreis 10 mit einer nuf —200 kV liegenden Lei-

>o tung und einem zweiten Leistungsschalter 12 vorgesehen. Mit anderen Worten veranschaulicht F i g. 1 eine Hälfte eines zur Erläuterung der Erfindung gewählten Systems mit einer Gesamtleistung von 40! ι MW.

Zu der Leistungsquelle 18 ist eine Induktivität 20 in Sesie geschaltet. Die Induktivität 20 repräsentiert die Induktivität des Gesamtkrcises. Die Kreisindukti\ität begrenzt die zeitliche Stromänderung. Sollte die normale Kieisinduktivität zu gering sein, kann eine zusätzliche Induktionsspule zur Glättung und zur Begrenzung der Geschwindigkeit des Stromanstieges unter Fehlerbedingungen eingebaut werden. Bei der · hier behandelten speziellen Beispiel beträgt die Kreisinduktivität 0,5 H, so daß bei einer Leistungsquelle von 200 kV die Geschwindigkeit der Stromänderiing bei Auftreten eines Fehlers 400 A/ms beträgt.

In die Leitung 14 sind in Serie ein Überwachungsgerät 22, die Kontakte eines Übertragungsschalters 24 und die Last 26 eingeschaltet. Bei der Last 26 kann es sich um die üblichen, an ein Netz angeschlossenen Verbraucher oder auch jede spezielle Last handeln, welche die von der Leistungsquelle 18 erzeugte Leistung verbraucht. So kann die Last 26 Wechselrichter, Transformatoren und Verteilungseinrichtungen für die Endverbraucher umfassen. Die Leitungen 28 und 30 repräsentieren die Übertragungsabschnitte der positiven Leitung 14 und der Rückleitung 16, welche die Leistung von der Quelle zur Last übertragen.

Demnach befindet sich der Leistungsschalter 12 vorzugsweise nahe der Leistungsquelle 18, und es erfolgt die Übertragung über größere Strecken mittels der Leitungen 28 und 30.

Die Verbindung 32 mit dem Schalter 34 zwischen den Leitungen 28 und 30 repräsentiert einen Kurzschluß, wie er am Eingang zur Last 26 oder zwischen den zur Last führenden Leitungen 28 und 30 auftreten kann. Das Schließen des Schalters 34 veranschaulicht einen unerwarteten Rückschluß, und es soll üeinnach die Verbindung 32 mit ihrem Schalter schematisch andere Arten gut leitender, elektrischer Verbindungen zwischen den Leitungen 28 und 30 veranschaulichen.

Die Leitungen 36 und 38 sind Teil des Gleichstrom-Leistungsschahers 12 und sind zu beiden Seiten des Obertragungsschalters 24 mit der positiven Leitung 14 verbunden. Verbindungen zwischen diesen Leitungen 36 und 38 stellen demnach Parallelverbindungen zum Übertragungsschalter 24 dar. Zwi-

6n sehen die LeHungeu 36 und 38 sind ein elektronischer Schalter 40, eine aus einem ersten Unterbrecherschalter 42 und einem ersten Widerstand 44 bestehende erste Serienschaltung sowie eine aus einem zweiten Unterbrecherschalter 46 und einem zweiten Widerstand 48 bestehende zweite Serienschaltung geschaltet. Bei Bedarf können weitere Serienschaltungen aus Unterbrecherschalter und Widerstand, die nacheinander betätigt werden, vorhanden

sein. Endlich sind ein Ableitwiderstand 50 und ein Kondensator 52 zueinander in Serie und zu dem zweiten Unterbrecherschalter 46 parallel geschaltet.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist das auf eine Fehlerbedingung ansprechende Überwachungsgerät 22 mit einer Steuereinrichtung 54 verbunden, die eine in der nachfolgend beschriebenen Weise arbeitende Steuerschaltung enthält. Die Steuereinrichtung 54 ist mit einer Übertragungsschaltersteuerung 56, einer Steue

begrenzt ist. was in Übereinstimmung mit der Überspannung in Höhe des l,7fachen der Normalspannung und der Kreisinduktivität von 0,5 H steht. Demnach muß der elektronische Schalter 40 in der 5 Lage sein, bis zu 4000 A zu leiten.

Weiterhin muß der elektronische Schalter 40 in der Lage sein, bei diesem Strom abzuschalten. Um zum Betrieb in dem als Beispiel angegebenen Kreis geeignet zu sein, muß der Schalter 40 einem zeit-

rung 58 für den elektronischen Schalter, einer ersten io liehen Spannungsanstieg von wenigstens 1,0 kV/ms Unterbrecherschaltersteuerung 60 und einer zweiten widerstehen. Sowohl die Schaltröhre mit gekreuzten

Feldern als auch diejenige mit Flüssigmetallkathode nach der oben genannten Patentanmeldung sind für

diesen Zweck geeignet. Es versteht sich, daß der

Unterbrecherschaltersteuerung 62 verbunden.

Das Überwachungsgerät 22 ist ein geeignetes und
übliches Überwachungsgerät, das auf die Spannung
zwischen den Leitungen 14 und 16. die Geschwindig- 15 elektronische Schalter 40 aus einem oder mehreren in keit der Spannungsänderung zwischen diesen Leitim- Serie geschalteten elektronischen Schaltern nach diegen auf den Strom in der Leitung 14, auf die Ge- sen Druckschriften bestehen kann, um die gewünschte schwindigkeit der Stromänderung in der Leitung 14 Spannungsfestigkeit zum Abschalten zu erzielen, oder auf eine Kombination dieser Signale anspricht. wenn die Charakteristik elektronischer Schalter in Geeignete Überwachungsgeräte sind in den USA.- ao handelsüblicher Ausführung dies verlangen sollten. Patentschriften 3 353 171, 3 419 791, 3 463 998, Die Steuerung 58 für den elektronischen Schalter 3 471784 3 473 106, 3 475 653, 3 478 352 und 40 steuert dessen Ein-und Ausschalten. Wie in den 3 489 920' behandelt. Eine oder mehrere dieser he- oben genannten Druckschriften beschrieben, können kannten Einrichtungen können als Überwachungs- die elektronischen Schaltröhren ein- und ausgeschalgerät 22 verwendet werden. Die Verwendung eines 25 tet werden.

speziellen Überwachungsgerätes ist für die Erfindung Der erste Unterbrecherschalter 42 und seine Steue-

nicht kritisch, und es kann jedes geeignete Ubcrwa- rung 60 sind wieder von der Art eines Leistungs-

chungsgerät eingesetzt werden. schalters, wie er in der USA.-Patentschrift 3 268 687

Der Übertragungsschalter 24 und die Steuerung 56 beschrieben ist. Für diesen Zweck ist jedoch ^ein

für die Kontakte dieses Übertragungsschaiiers bind 30 Leistungsschalter mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit

von der Art, wie sie in üblichen Leistungsschaltern nicht erforderlich. Die Kontakte dieses Unterbrecher-

aneetroffen werden. Beispielsweise ist hierfür ein schalters müssen im offenen Zustand einer Spannung

Leistungsschalter geeignet, wie er in der USA.-Pa- von 340 kV widerstehen und brauchen im geschlos-

tentschrift 3 268 687 behandelt ist. Dieser Schalter senen Zustand nicht mehr als 3200 A zu leiten. Der

arbeitet in einer SF.-Atmosphäre, um eine genügend 35 zweite Unterbrecherschalter 46 mit der Steuerung 62

hohe Bogenspannung zu erzeugen. Von dem Über- ist ebenso ausgebildet wie der erste Unterbrechertragungsschalter 24 wird gefordert, daß seine Kontakte bei geschlossenem Schalter einen Strom von
1000 A zu übertragen vermögen, also den bei dem

behandelten Gleichstromkreis vorkommenden Maxi- 40 malstrom, und ohne Leitung der Überspannung des Kreises standhalten können. Als Beispiel ist eine Überspannung gewählt, die das l,7fache der normalen Kreisspannung beträgt. Bei einer normalen Kreis-

spannung von 200 kV beträgt also die Überspannung 45 cherschaltern zu unterbrechen. Wenn lineare Wider-

bei diesem Beispiel 340 kV. Demnach müssen die stände anstatt nichtlinearer Widerstände 44 und 48

Kontakte des Übcrtragungsschalters 24 nach dem verwendet würden, wären mindestens drei n-^hein-

Öffnen und Deionisieren in der Lage sein, einer an- ander zu schaltende Unterbrecherschalter erforder-

eeleeten Gleichspannung von 340 kV standzuhalten. lieh. Bei den Widerständen 44 und 48 handelt es sich

Der elektronische Schalter 40 kann entweder ein 50 um Siliziumcarbid-Widerstände. Diese Widerstände

Schalter mit gekreuzten Feldern oder ein Schalter verteilen den Maximalstrom auf die Unterbrecher-

mit Flüssigmetallkathode sein. Beide Schalter sind im schalter 42 und 46 in der Größe von 2700 A und

einzelnen in der deutschen Patentschrift 1790 002 1300A.

bzw in der deutschen Offenlegungsschrift 1 915 344 Der Ableitkondensator 52 ist ein üblicher ölkonbeschrieben Von dem elektronischen Schalter 40 55 densator und hat bei dem behandelten Beispiel einen wird gefordert, daß =r bei einer angelegten Spannung Wert von etwa 2,0 μΚ Er ist in der Lage, einer Spaneinschaltbar sein muß, die von einer ziemlich kleinen nung von 340 kV standzuhalten, um die restliche Spannung bis zu einer Spannung über der normalen Überspannung aufzunehmen. Sein Ableitwiderstand Betriebsspannung reichen muß. Bei dem vorliegen- 50 hat einen Wert von 170 Ω und ist in der Lage, den Beispiel soll das Einschalten bei einer angelegten 60 beim Ableiten des Überstromes einen Strom von Spannung möglich sein, die von dem eigenen mini- 700 A zu führen.

malen Spannungsabfall bis mindestens 220 kV reicht. Beim Normalbetrieb des Kreises 10 liefert die Lra-

wie es in F i g. 3 veranschaulicht ist. stungsquelle 18 einen Strom von 100 A durch die

Weiterhin muß der elektronische Schalter 40 in Induktivität 20, das Überwachungsgerät 22 und die

der Lage sein, bis zum Vierfachen des normalen 65 geschlossenen Kontakte des Übertragungsschalters 24

Kreisstromes zu leiten. In Übereinstimmung mit dem zur Last 26. Der Spannungsabfall an der Last ist

hier behandelten Beispiel wurde ein Maximalstrom gleich der Nennspannung des Kreises von 20OkV.

gewählt, der auf das Vierfache des normalen Stromes Unter diesen Umständen sind die Kontakte der bei-

schalter. Diese Unterbrecherschalter teilen unter sich den Maximalstrom von 4000 A im Verhältnis ihrer Serienwiderstände 44 und 48 auf.

Die Serienwiderstände 44 und 48 sind als nichtlineare Widerstände dargestellt. Die Anwendung nichtlinearer Widerstände wird bevorzugt, weil mit ihnen der Leistungsschalter 12 nach der Erfindung in der Lage ist, den Stromkreis mit nur zwei Unterbre-

den Unterbrecherschalter 42 und 46 geschlossen. Außerdem befndet sich der elektronische Schalter 40 in einem Bereitschaftszustand, so daß er bei Anlegen einer Spannung leitend wird. Dieser Zustand ist in den Fig. 2 und 3 in dem Bereich vom Nullpunkt bis .,jm Punkt α auf der Abszisse veranschaulicht.

Zum Zeitpunkt α tritt ein Fehler auf, der die Leitungen 28 und 30 kurzschließt, wie es durch ein Schließen des Schalters 34 veranschaulicht wird. Dieser Fehler hat einen Zusammenbruch der Spannung auf einen Wert nahe 0 V und einen Stromzuwachs zur Folge, der durch den Wert der Induktivität 20 begrenzt ist. Der Strom wächst, wie vorher erläutert. mit einer Geschwindigkeit von 400 A/ms an. Das Überwachungsgerät 22 erkennt das Anwachsen des Stromes oder die Geschwindigkeit der Stromzun;ihme, das Abfallen der Spannung oder die Geschwindigkeit der Spannungsabnahme zwischen den Leitungen oder eine Kombination dieser Signale und stellt dadurch fest, daß ein Fehler aufgetreten ist. Diese Feststellung erfolgt im Punkt b auf der Abszisse der Diagramme nach den Fig. 2 und 3. Das Ansprechen des Überwachungsgerätes 22 bewirkt, daß die Steuereinrichtung 54 die Übertragungsschaltersteuerung 56 veranlaßt, die Kontakte des Übertragungsschalters 24 zu öffnen. Beim öffnen dieser Kontakte wird ein Lichtbogen gezogen, und es tritt an diesen Kontakten ehi Spannungsabfall auf. Der elektronische Schalter 40 befindet sich in seinem Zustand der Betriebsbereitschaft, bei dem er bereit ist zu leiten, sobald an ihn eine ausreichende Spannung angelegt ist. Das öffnen der Kontakte des Übertragungsschalters 24 und der Spannungsabfall im Lichtbogen zwischen diesen Kontakten erzeugt eine Spannung, die ausreichend ist, um den elektronischen Schalter 40 in den leitenden Zustand zu bringen. Wenn zum Leiten des Stromes in der angegebenen Größe eine einzige Schaltröhre mit gekreuzten Feldern ausreichend ist, beträgt dieser Spannungsabfall etwa 500 V. Der Spannungsabfall am elektronischen Schalter ist längs der Abszisse der F i g. 3 zwischen den Punkten b und c dargestellt. Der Spannungsabfall an einer Schaltröhre mit Flüssigmetallkathode wäre etwas geringer.

Da der Strom in dem Intervall von α bis c anwächst, muß dieses Intervall so klein wie nur möglich gehalten werden. Daher müssen ein sehr schnell ansprechendes Überwachungsgerät und ein Übertragungsschalter mit sehr schnell arbeitenden Kontakten verwendet werden. Der elektronische Schalter 40 bleibt zwischen den Punkten b und c genügend lange leitend, um ein vollständiges öffnen des Übertragungsschalters 24 und eine vollständige Entionisierung zu gewährleisten, so daß die Kontakte dieses Schalters der Spitzenspannung von 340 kV standhalten können, die an diese Kontakte angelegt wird. Für den Übertragungsschalter 24 beträgt das Zeitintervall zwischen den Punkten b und c etwa 1 bis 5 ms.

Zur Zeit c betätigt die Steuereinrichtung 54 die Steuerung 58 für den elektronischen Schalter, um den elektronischen Schalter 40 zu öffnen. Das Öffnen dieses Schalters hat im Zeitpunkt c einen Spannungsstoß zur Folge, weil nun der gesamte Strom durch die parallelgeschalteten Unterbrecherschalter 42 und 46 und die dazu in Serie geschalteten Widerstände 44 bzw. 48 fließen muß. Der Wert dieser Widerstände ist so gewählt, daß in der Zeit zwischen den Punkten c und d eine Stromabnahme eintritt.

Wegen der nichtlinearen Charakteristik der Widerstände 44 und 48 fällt die Spannung nicht proportional zur Abnahme der Stromstärke ab. Im Idealfall würde in der kürzesten Zeit ein maximaler Energieverbrauch stattfinden, wenn die Spannung konstant bliebe. Der in F i g. 3 dargestellte Spannungsverlauf ist jedoch der günstigste, der mit bekannten Vorrich-Hingen erziclbar ist. Wenn Spannung und Strom in einem solchen Maße vermindert worden sind, daß der erste der beiden Unterbrecherschalter 42 geöffnet werden kann, ohne daß die Spannung über die zulässigen 340 kV ansteigt, bewirkt die Steuereinrichtung 54, daß die Kontakte des ersten Unterbrecherschalters 42 geöffnet werden und erneut für eine kurze Zeit ein Leiten des elektronischen Schalters 40 bewirken. Da die Schaltstrecke zwischen den Kontakten dieses ersten Unterbrecherschalters nur gegenüber dem geringen Spannungsabfall an dem leitenden elektronischen Schalter 40 entionisiert werden muß, wird der entstehende Lichtbogen schnell unterdrückt. Sobald der elektronische Schalter zu leiten beginnt, hört der Stromfluß durch den Unterbrecherschalter 42 auf. Während dieser Zeit ist der Kreis 10 erneut effektiv fast kurzgeschlossen, so daß der Strom zur Zeit d um einen geringen Betrag ansteigt, wie es in F i g. 2 dargestellt ist. Die Zeitspanne, während der der elektronische Schalter 40 leitend ist, ist sehr kurz und liegt in der Größenordnung von 1 ms, so daß nur ein geringer Stromanstieg stattfindet

Nachdem die Kontakte des ersten Unterbrecherschalters 42 voll geöffnet sind, um der Spitzenspannung standzuhalten, veranlaßt die Steuereinheit 54 erneut ein Abschalten des elektronischen Schalters 40. um die Spannung auf ihren Spitzenwert zurückzubringen, wie es zur Zeit d in F i g. 3 veranschaulicht ist. Der Strom ist gezwungen, durch den zweiten Widerstand 48 und den zweiten Unterbrecherschalter 46 zu fließen. In dem Zeitintervall zwischen den Punkten d und e wird der Strom auf einen solchen Wert reduziert, daß er von dem Ableitkondensator 52 mit seinem Ableitwiderstand 50 aufgenommen werden kann. Dieser Zustand tritt im Punkt e ein,

+5 worauf die Steuereinrichtung 54 das Öffnen des zweiten Unterbrecherschalters 46 und ein kurzfristiges Leiten des elektronischen Schalters 40 bewirkt. Wenn die Strecke zwischen den Kontakten des Unterbrecherschalters 46 enüonisiert ist, wird der elektronische Schalter 40 erneut von der Steuereinrichtung 54 abgeschaltet, und es wird der Rest des im System vorhandenen Stromes durch den Ableitwiderstand 50 in den Kondensator 52 geleitet. Dadurch wird der Strom auf Null reduziert, und es ist die an die Leitungen angelegte Spannung auf dem Nennwert der Leistungsquelle 18, wie es in F i g. 2 und 3 dargestellt ist. Der Gleichstrom-Leistungsschalter 12 kann als Hauptschalter zum Unterbrechen der Leitung sowohl nahe dem Generator als auch nahe der Last verwendet werden. Außerdem kann er als Leistungsschalter für eine von der Übertragungsleitung abgehende Zweigleitung verwendet werden. Demnach ist die in Fig. 1 veranschaulichte Verwendung des Leistungsschalters nur eine spezielle Anwendungsart

des allgemein verwendbaren Gleichstrom-Leistungsschalters nach der Erfindung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Gleichstrorn-Leistungsschalter mit einem in einer Gleichstromleitung angeordneten mechanischen Ubertragungsschalter und aus je einem Schaker und einem Widerstand bestehenden Serienschaltungen, die zu dem Übertrugungsschalter parallel geschaltet sind und von denen die letzte einen zum Schalter paraüelgeschaiteten Kondensator aufweist, und mit einer mit dem Übertragungsschalter und den übrigen Schaltern gekoppelten Steuereinrichtung, die ein aufeinanderfolgendes öffnen des Überinisnmcsschalters und der übrigen Schalter bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die /■: den Widerständen (44; 48) in Sciie liegende!; Schalter rnechai ische Unterbrecherscha'.ier (42: 46) sind, daß dem Übertragungsschaher (24) weiterhin ein elektronischer Schalter (40), der einen ihn durchfließenden Strom zu unterbrechen imstande ist, parallel geschaltet ist und daß die Steuereinrichtung (54) bewirkt, daß der elektronische Schalter (40) während d_s Öffnens eines jeden mechanischen Schalters leitend und zwischen den Öffnungsvorgängen nichtleitend ist, so daß der elektronische Schalter (40) den Stromfluß über die sich öffnenden Kontakte der mechanischen Schalter unterbricht und eine Deionisierung der Schalistrecke zwischen den Kontakten der mechanischen Schalter ermöglicht.

2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Unterbrecherschaltern (42 und 46) nichtlineare Widerstände (44 bzw. 48) in Serie geschaltet sind.