DE2127770C3

DE2127770C3 - Gleichstrom-Leistungsschalter

Info

Publication number: DE2127770C3
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: 1974-07-04
Also published as: CA921602A; DE2127770B2; JPS5228991B1; FR2094171A1; DE2127770A1; SE381366B; GB1334171A; US3641358A; FR2094171B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Glcichstrom-Leistungsschalter mit einem in einer Gleichstromleitung angeordneten nv.i-iinniscben Übertragung:;-ichalter und aus je einem Schalter und einem Widerstand bestehenden Sericnscha!Hingen, die zu dem Übertraglingsschalter parallel geschaltet sind und von denen die letzte einen zum Schalter paralleleeschal· teten Kondensator aufweisi. und mit einer mit dem $<> übertragungsschaltcr und den übrigen Schaltern in¹ koppelten Steuereinrichtung, die ein. auieinnndci'i; ^endes öffnen des Übcrtraiuingssehalters und dei übrigen Schalter bewirkt.

Ein solcher Gleichstrom-LciMuniisschülter lsi ;\u ■ jj der Schweizer Patentschrift 483 712 bekannt. Bei dem bekannten Gleichstrom-Leis¹ jncsschaltei enthält jede der dem UbertragungssL -aller parallel^ schalteten Serienschaltungen ein·.·.! elektronischen Schalter. Der Spannungsabfall an d m parallel zum &·> mechanischen Übcrtragungsschalti , angeordneten. von den Serienschaltungen gebuchten Netzwerk isi daher in jedem Fall größer als d j von einer Röhre benötigte Brennspannung, so daf an den sicli öffnen den Kontakten des Übertragung schalters eine erheb- liehe Spannung entsteht und .lic Kontakte dieses Schalters noch relativ weit voneinander entfernt werden müssen, ehe der zwischen den Kontakten beim öffnen des Übertragungsschalters entstehende Lichtbogen abreißt und die Stromleitung von den elektronischen Schaltern übernommen werden kann. Da außerdem alle elektronischen Schalter eine bestimmte Brennspannung brauchen und damit einen von dei Stromstärke abhängigen Widerstand haben, kann das von den Serienschaltungen gebildete Netzwerk niehl als einfache Parallelschaltung von Widerständen betrachtet werden, so daß das Verhalten des Netzwerkes beim öffnen des Übertragungsschalters nicht eindeutig vorhersehbar ist, sondern doch in erheblichem Maße von den auftretenden Überströmen abhängt Es ist daher erforderlich, bei dem bekannten Gleichstrom-Leistungsschalter eine größere Anzahl von solchen Serienschaltungen vorzusehen. Da in jedei Serienschaltung ein elektronischer Schalter vorhanden sein muß, wird eine solche Schaltungsanordnung auch sehr kostspielig.

Weiterhin ist aus der SchwHzer Patentschrifi 455 (XD ein Gleichstrom-Leistungsschalter bckanni bei dem einem mechanischen Übertragungsschaluein elektronischer Schalter und ein aus Widerstünde: und/oder Kondensatoren bestehendes Netzwerk par allel geschaltet ist. Dieses Netzwerk ist jedoch s. beschaffen, daß entweder ständig über den Wider stand ein Strom Hießen kann oder aber nur ein Ladestrom für die Kondensatoren möglich ist. Ein stufen weises Abschalten eine> Netzwerkes unter fortlaufe; der Impeüanzerhöhung ist bei diesem bekanntet Gleichstrom-Leistungsschalter nicht möglich.

Demgegenüber liegt ätr Erfindung die Aufgab; zugrunde, den anfangs behandelten Gleichstrom-Leistungsschalter zu vereinfachen und zugleich in seine-Funktion zu verbessern.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelost, dai di·. zu den Widerständen in Serie Hegen den Schalter mechanische Unierbrcchcrschaltcr r-ind daß dem Übertragungsschalter weiterhin ein elektronischer Schalter, der einen ihv, durchfließenden Stron zu unterbrechen imstande ist, parallel geschaltet is: und daß die Steuereinrichtung bewirkt, daß der elektronische Schalter während des Öffnens eines jede; mechanischen Schalten; leitend und zwischen der öffnungsvorgängen nichtleitend ist, so daß der clek ironische Schalter den Stromflut über die sieh öffnenden Kontakte der mechanischen Schalter unterbricht und eine Deionisierung der Schaltstreckir zwischen den Kontakten der mechanischen Schalter ermöglicht.

Bei dem erfindunisgemiißen Leistungsschalter -:::« also in den Scrienschnkuimer! keine elcktiOnasch-Mi sondern ebenfalls mechanische Schal.er angeordnet und es ;■! ein zusätzlicher elektronischer Schalte) vorgesehen, der ohne Vorwiderstand zum t'nertra 1/ung¹.schalter und damit auch zu den Serienschaliun gen parallel geschaltet ist und immer dann kuizzeüii eingeschaltet wird, wenn sich einer der mechanischer Schalte! öffnet, und da dann, wenn die Deionisierung dci Schaltsticcke zwischen den Koniakten de* sich öffnenden mechanischen Schalters staltgefundei hat. geöffnet wird, damit der Strom die Serienschaltungcn durchfließen kann, deren Schalter noch geschlossen sind, oder aber der Reststrom von den eingangs erwähnten Kondensator aufgenommen werden kann

Die angestrebte Vereinfachung wird also dadurch er/.i'-li. daß nur ein einziger elektronischer Schalte: benötigt wird und im übrigen mechanische Schaltet

verwendet werden, die einen Kehr einfachen Aufbau haben können, weil die elektronische Schaltröhre den Stromfluß über die Kontakte der mechanischen Schalter schon bei einer geringen Spannung unterbricht. Zugleich wird auch die Funktionssicherheit verbessert, weil mechanische Schalter in geschlossenem Zustand einen vernachlässigbar kleinen Widerstand bilden, so daß an den Widerständen stets die volle Leitungsspannung ansteht und daher die Wirkung dieser Widerstände besser berechnet werden kann. Außerdem ist die Kühlung solcher Widerstände einfacher als diejenige von Schaltröhren, die bei dem bekannten Leistungsschalter einen erheblichen Anteil der zu vernichtenden Leistung aufnehmen. Alle diese Tatsachen führen weiterhin dazu, daß der erfindungsgernäüe Leistungsschalter mit einer geringeren Anzahl von Serienschaltungcn auskommt als der bek iimte Leistungsschalter. Für die Verminderung der Anzahl der Serienschaltungen kann es noch besonders zweckmäßig sein, in weiterer Ausgestaltung der Erfindung den Unterbrecherschaltcrn nichtlineare Widerstände in Serie zu schalten. Die Anwendung Solcher nichilinearer Widerstand!.· mit einer für die Vernichtung der im Netz gespeicherten Leistung besonders günstigen Charakteristik ist nur dadurch niöglich, daß die da;:u in Serie liegenden Sehalter mechanische Schalter sind und daher die erwünschte Friktion der nichtlinearen Widerstände nicht stören.

I^:.in Ausführungsbe.ispiel der Erfindung wird naehs'^r-h-.:nd -in Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild eines Hoch-Si'annungs-Gleichstromncues mit einem Glcichstram-I iihtungsschalter nach der Erfindung,

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

F i g. 3 ein Diagramm, das die zeitliche Spunnuns»sjiiiderung beim Öffnen des Leistungsschalter nach <iei Erfindung veranschaulicht, und

Fig. 4 das Blockschaltbild der zur Steuerung der Schalter des erfindungsgemäßcn Leistungsschalter dienenden Steuereinrichtung.

F i g. 1 veranschaulicht einen Hochspannungs-Gieichstromkreis mit einem Leistungsschalter nach der E^rfindunp. Der Hochspannungs-Gleichstromkreis ist in meiner Gesamtheit mit 10 und der Leistungsschalter in seiner Gesamtheit rr.it 12 bezeichnet.

Der Gleichstromkreis 10 umfaßt eine positive Leitung 14 und C'nc Riickleitung 16. Zwischen beide Leitungen ist eine einen Strom großer Starke liefe.mic Hochspiinnungs-Gleichstromquelle 18 geschaltet, die der Einfachheit halber als Batterie dnn_:>--.st..'it ist. Es versteht sich jedoch, daß eine solche Gleichstromquelle gewöhnlich einen von einer Antriebsmaschine oder einer Turbine angetriebenen Mchrphasen-Wcdiselstromgenerator umfaßt, der seine Leistung einem Transformator zuführt. Der Transformator erhöht die Spannung und speist Gleich rieh ter, die zwischen die positive Leitung 14 und dir 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 diesem Beispiel beträgt der Normalstrotn 1000 A, wie es in F i g. 2 dargestellt ist, in der die an der Ordinate angeschriebenen Ziffern jeweils luuO A angeben. Weiterhin Hegt zwischen der positiven Leitung 14 und der Rückkehrleiuing 16 normalerweise eine Spannung von 200 kV, wie es F i g. 3 veranschaulicht, in der die an der Ordinate angeschriebenen Ziffern Vielfache von 10Ü0 V sind. Weiterhin befindet sich die Riickleitung 16 vorzugsweise auf Erdpotential, und es ist ein zweiter Kreis 10 mit einer auf — 200 kV liegenden Leitung und einem zweiten Leistungsschalter 12 vorgesehen. Mit anderen V/orten veranschaulicht Fig. 1 eine Hälfte eines zur Erläuterung der Erfindung gewählten Systems mit einer Gesamtleistung von 400 MW.

Zu det Leistungsquelle 18 ist eine Induktivität 20 in Serie geschaltet. Die Induktivität 20 repräsentiert die Induktivität des Gesamtkreises. Die Kreisinduktivität begrenzt die zeitliche Stromänderung. Sollte die normale Kreisinduktivität zu gering sein, kann

.vj eine zusätzliche Induktionsspule zur Glättung und .'.ur Begrenzung der Geschwindigkeit des Sttomanstiegcs unter Fehlei beding ^ngen eingebaut werden. Bei dem hier behandelten speziellen Beispiel beträgt die Kreisinduktivität 0,5 H. so daß bei einer Leistungs quelle von 200 kV die Geschwindigkeit der Stromänderung 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 Lei stung verbraucht. So kann die Last 26 Wechselrich-

ter. Transformatoren und Verk lungseinrichtungen für die Endverbraucher umfassen. Die Leitungen 2«> und 30 repräsentieren die übertragungsabschnitte der positiven Leitung 14 und der Rückleitung 16, welche die Leistung von der Quelle zi r Last übertragen.

Demnach befindet sich der Leistungsschalter 12 vorzugsweise nahe der Leistungsquellc 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 veranschaulich) einen unerwarteten Rückschluß, und essoll

5f· demnach die Verbindung 32 mit ihrem Sehalter schematich andere Arten gut leitender, elektrischer Veihindimuen /wischen den Leiiung.cn 2& und 30 vcransdiauüclu;;.

Pk Leitungen 36 und 38 sind Teil des Gleiches strom-Lcistungsschalters 12 und sind zu beiden Seiten des Ubertragungsschalters 24 mit der positiven Leitung 14 verbunden. Verbindungen zwischen diesen Leitungen 36 und 38 stellen demnach Par illelverbindungen zum Übertragungsschalter 24 dar. Zwj-

Go sehen die Leitungen 36 und 38 sind ein elektronischer Schalter 40. eine aus einem ersten IJnterbrechcrschalter 42 und einem ersten Widerstand 44 bestehende erste Scrienschaltung sowie eine aus einem zweiten Unterbrecherschalter 46 und einem /weiten Widerstand 48 bestehende zweite Serienschaltung geschaltet. Bei Bedarf können weitere Serienschaltungcn aus Unterbrecherschaltcr 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 F i g. 4 ersichtlich, ist das auf eine Fchlerbedingung ansprechende Überwachungsgerät 22 m>t einer Steuereinrichtung 54 verbunden, die eine in der nachfolgend beschriebenen Weise arbeitende Steuerschaltung enthält. Die Steuereinrichtung 54 ist mit einer Übertragungsschaltersteucrung 56. einer Steuerung 58 für den elektronischen Schalter, einer ersten Unterbrecherschaltcrsteucrung 60 und einer /weiten Untcrbrecherschaltersteucrung 62 verbunden.

Das Überwachungsgerät 22 ist ein geeignetes und übliches Überwachungsgerät, das auf die Spannung zwischen den Leitungen 14 und 16. die Geschwindigkeit der Spannungsänderung zwischen diesen Leitungen, auf den Strom in der Leitung 14. auf die Geschwindigkeit der Stromänderung in der Leitung 14 oder auf eine Kombination dieser Signale anspricht. Geeignete Überwachungsgeräte sind in den USA.-Patentschriften 3 353 171. 3 419 791. 3 463 998. 3 471784, 3 473 106, 3 475 653. 3 478 352 und 3 489 920 behandelt. Eine oder mehrere dieser bekannten Einrichtungen können aK Überwachungsgerät 22 verwendet werden. Die Verwendung eines speziellen Überwachungsgerätes im lür die Erfindung nicht kritisch, und es kann jedes geeignete Überwachungsgerät eingesetzt werden.

Der Übertragungsschalter 24 und die Steuerung 56 für die Kontakte dieses Übertragungsschalters sind von der Art. wie sie in üblichen Leistungssehaltern angetroffen werden. Beispielsweise ist hierfür ein Leistungsschalter geeignet, wie er in der USA.-Patentschrift 3 268 687 behandelt ist. Dieser Schalter arbeitet in einer SFfl-Atmosphäre, um eine genügend hohe Bogenspannung zu erzeugen. Von dem Übertragungsschalter 24 wird gefordert, daß seine Kontakte bei geschlossenem Schalter einen Strom von 1000 A zu übertragen vermögen, also den bei dem behandelten Gleichstromkreis vorkommenden Maximalstrom, und ohne Leitung der Überspannung des Kreises standhalten können. Als Beispiel ist eine Überspannung gewählt, die das 1.7fachc der normalen Kreisspannung beträgt. Bei einer normalen Kreisspannung von 200 kV beträgt also die Überspannung bei diesem Beispiel 340 kV. Demnach müssen die Kontakte des Übertragungsschalters 24 nach dem öffnen und Deionisieren in der Lage sein, einer angelegten Gleichspannung von 340 kV standzuhalten.

Der elektronische Schalter 40 kann entweder ein Schalter mit gekreuzten Feldern oder ein Schalter mit Flüssigmetallkathode sein. Beide Schalter sind im einzelnen in der deutschen Patentschrift 1 790 002 bzw. in der deutschen Offenlegungsschrift 1 915 344 beschrieben. Von dem elektronischen Schalter 40 wird gefordert, daß er bei einer angelegten Spannung einschaltbar sein muß, die von einer ziemlich kleinen Spannung bis zu einer Spannung über der normalen Betriebsspannung reichen muß. Bei dem vorliegenden Beispiel soll das Einschalten bei einer angelegten Spannung möglich sein, die von dem eigenen minimalen Spannungsabfall bis mindestens 220 kV reicht, wie es in F i g. 3 veranschaulicht ist.

Weiterhin muß der elektronische Schalter 40 in der Lage sein, bis zum Vierfachen des normalen Kreisstromes zu leiten. In Übereinstimmung mit dem hier behandelten Beispiel wurde ein Maximalstron-, gewählt, der auf das Vierfache des normalen Stromes 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 Lage sein., bis zu 4000 A zu leiten.

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

lp liclnn Spannungsanstieg von wenigstens 1,0 kV/ms widerstehen. Sowohl die Schaltröhre mit gekreuzten Feldern als auch diejenige mit Flüssigmetallkathode nach der oben genannten Patentanmeldung sind für diesen Zweck geeignet. Us versteht sich, daß der elektronische Schalter 40 aus einem oder mehreren in Serie geschalteten elektronischen Schaltern nach diesen Druckschriften bestehen kann, um die gewünschte Spnnnungsfestigkeit zum Abschalten zu erzielen, wenn die Charakteristik elektronischer Schalter in

jo handelsüblicher Ausführung dies verlangen sollten.

Die Steuerung 58 für den elektronischen Schalter 4(1 steuert dessen Hin- und Ausschalten. Wie in den oben genannten Druckschriften beschrieben, können die elektronischen Sehaltröhren ein- und ausgeschal-

J5 te' werden.

Der erste Untcrbrccherschalter 42 und seine Steuerung 60 sind wieder von der Art eines Leistungsschalters, wie er in der USA.-Patentschrift 3 268 687 beschrieben ist. Für diesen Zweck ist jedoch ein Leistungsschalter mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit nicht erforderlich. Die Kontakte dieses Unterhrecherschal'.LTS müssen im offenen Zustand einer Spannung von 340 kV widerstehen und brauchen im geschlossenen Zustand nicht mehr als 3200 A zu leiten. Der zweite Unterbrecherschalter 46 mit der Steuerung 62 ist ebenso ausgebildet wie der erste Untcrbredierschaltcr. 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 de: Erfir.du.ig in der Lage ist. den Stromkreis mit nur zwei Unterbreehersehaltern zu unterbrechen. Wenn lineare Widerstände anstatt nichtlincarer Widerstände 44 und 48 verwendet wiiidcn. wären mindestens drei nacheinander zu schaltende Unterbrecherschalter erforderlich. Bei den Widerständen 44 unu 48 handelt es sich um Siliziumcarbid-Widerstände. Diese Widerstände verteilen den Maximalstrom auf die Unterhrecherschalter 42 und 46 in der Größt von 2700 A und 1300 A.

Der Ableitkondensator 52 ist ein üblicher ölkon-ÜL-nsator und hat bei der¹ behandelten Beispiel einen Wert von etwa 2,0 μΈ. Er ist in der Lage, einer Spannung von 340 kV standzuhalten, um die restliche Überspannung aufzunehmen. Sein Ableitwiderstand 50 hat einen Wert von 170 Ω und ist in der Lage beim Ableiten des Überstromes einen Strom von 700 A zu führen.

beim Normalbetrieb des Kreises 10 liefert die Leistungsquelle 18 einen Strom von 100 A durch die Induktivität 20. das Überwachungsgerät 22 und die geschlossenen Kontakte des ÜHertragungsschalters 24 zur Last 26. Der Spannungsabfall an der Last ist gleich der Nennspannung des Kreises von 200 kV. Unter diesen Umständen sind d'e Kontakte der bei-

den Unterbrechcrschalter 42 und 46 geschlossen. Außerdem befindet sich der elektronische Schalter 4(1 in einem ßereitschafiszuMand, so daß er bei Anlegen einer Spannung leitend wird. Dicker Zustand ist in den Fig. 2 und 3 in dem Bereich muh Nullpunkt bis zum Punkt α auf der Abszisse veranschaulicht

Zum Zeitpunkt ο 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 m •iif einen Wert nahe OV und einen Strom/iiv. achs tür Folge, der durch den Wen der Induktivität 2(1 begrenzt ist. Der Strom wächst, wie \orhcv erläutert. Unit einer Geschwindigkeit von -ΊΟΟΛηΐ¹- an. Das überwachungsgerät 22 erkennt das ,Anwachsen clrs. i_S Stromes oder die Geschwindigkeit der Strom/iiii ih-Hie, das Abfallen der Spannung oder die Geschwindigkeit der Spannungsabnahme zwischen d^n I ritrn fen oder eine Kombination dieser Signale und stellt dadurch fest, daß ein Fehler aufgetreten ist. Di. --e Fcststr'liing erfolgt im Punkt /' auf der Abszisse ilei Diagram.ne nach den Fi ·.'.. 2 und 3. Das Ansprechen des Überwachungsgerätes 22 bcui'kt. daß die Steuereinrichtung 54 die Übertragungsschaltc-rsteueruny 50 Veranlaßt, die Kontakte des Übertragungsschalters 24 in öffnen. Beim Öflnen dieser Kontakte wird ein Lichtbogen gezogen, und c< tritt an diesen Kontakten ein Spannungsabfall auf. Der elektronische Schaltet 40 befindet sich in seinem /nMand der Betriebs· Bereitschaft, bei dem e^r bereit ist zu leiten, sobald an ihn eine ausreichende Spannung angelegt ist. Da-Öffnen der Kontakte des Übertragungssthaltei - 24 lind der Spannungsabfall im Lichtbogen zwischen diesen Kontakten erzeugt eine Spannung, die aus-• reichend ist, um den elektronischen Schaiter 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 Spannuntisabfall etwa 500 V. Der Spannungsabfall am elektronischen Schalter is; längs der Abszisse der Fig. 3 zwischen den Punkte./1 und c dargestellt. Der Spannungsabfnil ar. einer Schaltröhre mit Flüssigmetallkathode wäre etwas geringer.

Da der Strom in dem Intervall von η bis r anwächst, muß dieses Intervall so klein wie nur möglich gehalten werden. Daher miissiu ein sehr schnell ansprechendes Überwachungsgerät und ein Ubeüru {ungeschälter mit sehr schnell arbeitenden Kontakten verwendet werden. Dei elektronische Schalter 40 bleibt zwischen den Punkten b und r genügend lange leitend, um ein vollständiges öffnen des Übertragungsschalters 24 und eine vollständige F.ntionisierung zu gewährleisten, so daß die Kontakte dieses Schalters der Spitzenspannung von 340 kV siandhalten können, die an diese Kontakte angelegt wird. Fur den Übertragungsschalter 24 betragt das Zeiiiniervall zwischen den PunKten b und c etwa 1 b's 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 tür Folge, weil nun der gesamte Strom durch die parallelgeschaltetcn Unterbrecherschalter 42 und 46 und die dazu in Serie geschalteten Widerstände 44 bzw. 48 fließen muß. Der Wert dieser Widerstände isi so gewühlt, daß in der Zeit zwischen den Punkten c und (/ eine Stromabnahme eintritt.

Wegen der iiidi'linearcn Charakteristik der Widerstände 44 und 48 fällt die Spannung nicht proportional zur Abnahme der Stromstärke ab. im Idealfall würde in tier kürzesten Zeit ein maximaler Energie- \e· Im auch stattfinden, wenn die Spannung konstant bliebe. Der in F" ig. 3 dargestellte Spannungsverlauf Kt jedoch der günstigste, der mit bekannten Vorrichtungen erzielbar ist. Wenn Spannung und Strom in einem solchen Maße vermindert worden sind, daß der eiste der beiden Unterbrecherschalter 42 geöffnet werden kann, ohne tlaß die Spannung über die zu· lässigen 340 kV ansteigt, bewirkt die Steuereinrichtuii:' 54. daß die Kontakte des ersten Untcrbrecherschallers 42 geölfnel werden und erneut für eine kurze Zeit ein Leiten des elektronischen Schalters J(I bewirken. Da die Schaltstrecke zwischen den Kontakten dieses ersten Untcrbrechcrschalters nur gegenüber dem j.'cringen Spannungsabfall an dem leitenden elektronischen Schulter 40 entionisiert werden muß. wird dei entstehende Lichtbogen schnell unterdrückt. Sobald der elektronische Schalter zu leiten beginn! hon der Siromlluß durch den Unterbrccherschaltei 42 auf. Während dieser Zeit ist der Kreis 10 ernei;; elTekm last kurzgeschlossen, so daß der Strom zu: Zeit d um einen geringen Betrag ansteigt, wie es in F i g. Z dargestellt ist. Die Zeitspanne, während de; der elektronische Schalter 40 leitend ist, ist sehr kurz und liegt in der Größenordnung von I ms. so daL· nur ein geriiv.· ■■ Stromanstieg stattfindet.

Nachdem 1,_ Kontakte des ersten Untcrbreclierschiilters 42 voll geöffnet sind, um der Spilzenspannung 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 ilen zweiten Unterbrecherschalter 46 :ίι Hießen. In dem Zeitintervall zwischen den Punkten <l und 1· 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 c ein. worauf die Steuereinrichtung 54 das Öffnen des zweiter, Unlerbrecherschaltcrs 46 und ein kurzfristiges Leiten des Hektronischcn Schalters 40 bewirk Wenn die Su ecke /.wischen den Kontakten des Unterbrecher.»chalters 46 entionisiert 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 d<"i 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 Fi g. 2 und 3 dargestellt ist. Der Gleichstrom-Leistungsschalter 12 kann als Hauptschalter zum Unterbrechen d'r 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 Anwendumgsart de« allgemein verwendbaren Gleichstrom-Leisitungsschalters nach der Erfindung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 409(527/196

Claims

Patentansprüche:

I. Gleichstrom-Leistungsschalter mit einem in einer Gleichstromleitung angeordneten mechani- s sehen Übertragungsschalter und aus je einem Schalten und einem Widerstand bestehenden Serienschaltungen, die zu dem Übertragungsschalter parallel geschaltet sind und von denen die letzte einen zum Schalter parallelgeschalteten Kondensator aufweist, und mit einer mit dem Übertragungsschalter und den übrigen Schaltern gekoppelten Steuereinrichtung, die ein aufeinanderfolgendes öffnen des Übertragungsschalters und der übrigen Schalter bewirkt. dadurch gekennzeichnet, daß die /·\ den Widerständen (44; 48) in Serie liegenden Schalter mechanische Unterbrecherschalter (42: 46) sind, daß dem Übertragungsschalter (24) weiterhin ein elektronischer Schalter (40). der einen ihn durchfließenden Strom zu unterbrechen imstande ist, parallel geschaltet ist und daß die Steuereinrichtung (54) bewirk!, daß der elektronische Schalter (40) während des Öffnens eines jeden mechanischen Schalters leitend und zwisehen den Öffnungsvorgängen nichtleitend ist, so daß der elektronische Schalter (40) den Strom- Cl..Ω .".t..,,, A\_r. .-'.,.1, Sff»_on,L„ »'„„,ol-i. ,l„_r „,„.-i,.,

nischen Schalter unterbricht und eine Deionisiirung der Schaltstrecke zwischen den Kontakten -<o der mechanischen Schalter ermöglicht.
2. Leistungsschalter nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dab den Cnterbrechcrschaltern (42 und 46) nichfiineare V idersta'nde (44 bzw. 48) in Serie geschaltet sind.