DE2128440C - Schalter für hochgespannten Gleichstrom - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schalteran- Auch in Anlagen, bei denen Spannung und Strom Ordnung zum Ein- und Ausschalten einer Leitung in 45 der Stromrichter nicht auf die oben beschriebene einem hochgespannten Gleichstromnetz, und zwar Weise begrenzt werden, ist die Netzspannung zu Beeine Anordnung mit mindestens zwei nach dem Ge- ginn eines Kurzschlusses verhältnismäßig niedrig, da genspannungsprinzip arbeitenden elektrisch in Reihe ein verhältnismäßig großer Teil der gesamten Spangeschalteten Schalterteilen, die entweder zu einem nung über der Glättungsdrossel der Gleichrichtersta-Apparat zusammengebaut oder zwei separate Schal- 50 tion liegt. Im Gegensatz zur Netzspannung ist jedoch ter sein können. die treibende Spannung hoch (ungefähr gleich U) Ein Gleichstromnetz, für das die Schalteranord- und auch der Schaltstrom. Um unter diesen Verhältnung in erster Linie vorgesehen ist, besteht aus einer nissen schalten zu können, muß die Spannung des Gleichrichterstation und einer Wechselrichterstation, Schalters größer sein als U und mit Rücksicht auf die mit einer Gleichstromübertragung verbunden 55 den maximal zugelassenen Überspannungsfaktor sind, die gewöhnlich aus mehreren parallelen Leitun- kleiner als 1,5 bis 2,0 U.

gen besteht. Eine solche Übertragung ist normaler- Wie hieraus hervorgeht, werden in den beiden weise nach dem Strommarginalprinzip gesteuert, was Schaltfällen, Betriebsstromunterbrechung bzw. Kurzbedeutet, daß sowohl die Gleichrichterstation als Schlußunterbrechung, völlig verschiedene Forderunauch die Wechselrichterstation mit einem Stromreg- 60 gen an die Schalteranordnung gestellt. Um diesen Forler für die Einstellung eines gewissen Stromwertes derungen zu entsprechen, wird gemäß der Erfindung in jeder Station versehen ist. Diese Stromwerte wer- vorgeschlagen, daß die einleitungsweise genannte den so gewählt, daß die Stromeinstellung der Gleich- Schalteranordnung, die aus zwei elektrisch in Reihe richterstation die Stromeinstellung der Wechsel- geschalteten Teilen besteht, so ausgeführt wird, daß richterstation mit einem gewissen Wert, dem söge- 65 der eine Schalterteil durch eine spannungsgesteuerte nannten Strommarginal, übersteigt. Bei einer Steue- Verzögerungsanordnung eine verlängerte Öffnungsrung nach diesem Prinzip kann der Strom, der an zeit bekommt, wobei die Spannungssteuerung von einer Fehlerstelle in der Leitung abgeleitet wird, nie- einem spannungsabtastenden Organ, z. B. einem

Spannungsteiler, vorgenommen wird, das die Verzögerung aufrechterhält, wenn die Leitung ein hohes Potential hat (im wesentlichen der Nennbetriebsspannung U entsprechend), und die Verzögerung aufhebt, wenn das Potential der Leitung beinahe auf Null gesunken ist.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 191 884 ist bereits bekannt, zur Unterbrechung hochgespannter Gleichströme eine Reihenschaltung mehrerer nur bei

Wenn die Anlage mit Relaisschutz versehen ist, in dem ein entsprechender Spannungsteiler oder ein anderes spannungsabtastendes Organ enthalten ist, kann in gewissen Fällen das erforderliche Span-5 nungssignal an das Verzögerungsorgan 11 mit Vorteil von diesem Organ kommen, wodurch ein besonderer Spannungsteiler direkt im Anschluß an die Schalteranordnung nicht erforderlich ist. Das Verzögerungsorgan 11 kann z.B. aus einem ansprech-

einer relativ kurzen Öffnungszeit allein die Unterbrechung des Betriebsstroms besorgen, während der Schalterteil 2 weiter geschlossen bleibt. Die Schalteranordnung erzeugt dabei eine Gegenspannung, die

Überströmen auslösender Schalterelemente zu ver- io verzögerten Relais oder einer Verzögerungsleitung wenden. Jedes dieser Schalterelemente besteht aus vom RC-Typ bestehen. Es ist auch möglich, die Vereinem in Vakuum liegenden Trennkontakt und einer zögerung mittels elektrisch gesteuerten pneumatiparallel dazu geschalteten Hochspannungssicherung, sehen oder hydraulischen Organen zu erreichen, was wobei der Trennkontakt zuerst öffnet und den auszu- besonders zweckmäßig sein kann, wenn die Schalterschaltenden Strom auf die Sicherung kommutiert. 15 anordnung mittels Druckgas oder hydraulisch betä-Um die Sicherungen nicht nach jedem Schaltvorgang tigt wird.

auswechseln zu müssen, werden diese nur zum Ab- Die gezeigte Schalteranordnung arbeitet auf fol-

schalten von Kurzschlußströmen verwendet, während gende Weise: Wenn das Auslösungsorgan 9 während die Betriebsströme in besonderen, in Reihe geschal- des normalen Betriebs des Gleichstromnetzes einen teten Unterbrechungsstellen ein- und ausgeschaltet 20 Auslöseimpuls bekommt, wird der Schalterteil 1 nach werden. Um auf diese Weise mehrere kurz aufeinanderfolgende Schaltungen ohne Auswechseln der
Sicherungen vornehmen zu können, müssen mehrere

derartige Einrichtungen parallel pro Schalterpol be- _o - „ - .

reitgehalten und mittels Trennschalter wahlweise zu- 25 0,5 bis 1,OU nicht übersteigt. Nachdem die Untergeschaltet werden. Eine solche Schaltvorrichtung brechung vollendet ist, öffnet sich nach einer im vorwird verhältnismäßig kostspielig, aus bestimmten Verzögerungszeit der Schalterteil 2 Aus der deutschen Auslegeschrift 1 230 114 ist und sichert dadurch die volle Isolation über der offeein Hochspannungsleistungsschalter bekannt, der nen Schalteranordnung. Bei Unterbrechung von ebenfalls mehrere Leitungsschaltstellen unterschiedli- 30 Kurzschlußströmen ist die Gleichstrornleitung 3 eher Bauart aufweist, denen unterschiedliche Schalt- praktisch ohne Spannung, wodurch die Zeitverzogeaufgaben zugeordnet sind. Dieser Schalter dient je- rung zum Schalterteil 2 aufgehoben ist. Die Schalterteile 1 und 2 öffnen dabei gleichzeitig und bauen zusammen die erforderliche Gegenspannung (weniger 35 als 1,5 bis 2, OU) auf.

Wenn erwünscht, kann das Signal von dem Spannungsteiler? nicht nur verwendet werden, um die Verzögerung des Verzögerungsorgans 11 aufzuhc-

₆„„_m „_w ^_111114111116 .... ^_11111111, ₆ ben, sondern auch direkt dem Auslösungsorgan 9 zu-

Die Schalteranordnung besteht aus zwei reihenge- 40 geleitet werden, um die Schalteranordnung direkt schalteten Schalterteilen 1 und 2, die in einer Kraft- auszulösen, wenn die Spannung auf der Gleicnstromübertragungsleitung3 für hochgespannten Gleich- leitung, ζ. B. bei einem Kurzschluß, unter ein gewisstrom eingeschaltet sind. Jeder Schalterteil besteht ses Niveau absinkt. Eine solche Anordnung kann mit aus einem Schaltelement 4 bzw. 5 mit einem oder Vorteil verwendet werden, wenn das Gleichstromnetz mehreren Unterbecherkontaktstellen, die eventuell 45 verhältnismäßig so einfach aufgebaut ist, da«^ein Remit Widerständen und Kondensatoren für Span- laisschutz zum selektiven Auslosen verschiedener nungssteuerung und Energieaufnahme parallel ge- Schalter nicht erforderlich ist.

schaltet sein können. Die Kontaktstellen können z. B. Eine Gleichstrom-Schalteranordnung der t>e-

von der in der USA.-Patentschrift 3 542 985 be- schriebenen Art ist vorzugsweise fur sogenannte schriebenen Art sein, aber auch jede andere Ausfüh- 50 Kommutierungsunterbrechung in einer Krartubertunrung, die nach dem Gegenspannungspnnzip arbeitet, rung mit mehreren parallelen ^Leitungen^besjirnrnt. kann verwendet werden. Die Schaltelemente 4 und 5
werden von Stützisolatoren 6 getragen, an deren unteren Enden Betätigungsorgane 7 und 8 angeordnet

doch nicht zum Schalten von Gleichstrom, sondern befaßt sich mit speziellen Wechselstromschaltproblemen.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert.

Die Zeichnung zeigt, wie eine Schalteranordnung gemäß der Erfindung im Prinzip aufgebaut ist.

lung 11·» ...^.,.^.w. _r „

Wenn man jedoch aus irgendwelchen Gründen ohne vorhergehende Heruntersteuerung der Stromrichter den Betriebsstrom in der Übertragung unterbrechen

sind. Die Verbindung zwischen den Betätigungsorga- 55 will, nachdem alle parallelen Leitungen außer einer nen 7,8 und den Schaltelementen 4,5 liegt in den bereits außer Betrieb gesetzt sind, kann die Schalteranordnung auch für diesen Zweck verwendet werden, wenn zuvor die Verzögerung des Schalterteiles 2 auf

gehoben worden ist. Eine solche Unterbrechung, die

Stützisolatoren 6. Zum Auslösen der Schaltanordnung ist ein Auslösungsorgan 9 angeordnet, dem über eine Leitung 10 Auslöseimpulse von einem z. B.

mit der Gleichstromleitung 3 verbundenen Relais- So aus Schaltgesichtspunkten wesentlich schwieriger ist schutz zugeführt werden können. Das Auslösen kann als eine Kommutierungsunterbrechung, kann nur zu-

- · · gelassen werden, wenn die Stromrichteranlage mit

Schutzanordnungen verschen oder so gesteuert ist, daß das Isolationsniveau der Anlage nicht über-

selbstversTändlich auch manuell erfolgen. Zwischen
dem Auslösungsorgan 9 und dem Betätigungsorgan 8
des Schalterteils 2 ist ein Verzögerungsorgan 11 angeordnet, das von einem an der Leitung 3 ange- 65 schritten wird.

schlossenen Spannungsteiler 12 gesteuert wird. Die- Mit der vorgeschlagenen Schalteranordnung kann

ser Spannungsteiler kann entweder separat angeord- man auch auf einfache Weise verhindern, daß unzunet oder in die Schalteranordnung eingebaut sein. lässige Überspannungen

beim Einschalten einer

hochgespannten Gleichstromleitung auftreten. Zu diesem Zweck kann man somit parallel zu dem Schalterteil 2 einen Einschaltwiderstand in Reihe mit einem Kontaktorgan anschließen. Das Einschalten der Gleichstromleitung wird so ausgeführt, daß sich der Schaltertcil 1 und das genannte Kontaktorgan erst schließen und die Leitung in Reihe mit dem Widerstand schalten. Nach einer gewissen Verzögerung schließt sich der Schalterteil 2 und schließt den Widerstand kurz, wonach sich das in Reihe mit dem Widerstand liegende Kontaktorgan öffnet. Dieses Kontaktorgan ist somit nur eine kurze Zeit in Verbindung mit dem Einschalten geschlossen. Da das Kontaktorgan in Reihe mit dem Schalterteil 1 liegt, braucht seine Isolationsfestigkeit über der offenen Kontaktstelle nur dem für diesen Schalterteil geltenden Wert zu entsprechen. Das Kontaktorgan braucht außerdem keine Ausschaltleistung zu besitzen, so daß es relativ einfacher Art sein kann.

Die Betätigungsorgane 7,8 und das Verzögerungsorgan 11 brauchen nicht auf Erdpotential zu liegen, wie in der Zeichnung gezeigt wird, sondern sie können statt dessen direkt im Anschluß an die ίο Schaltelemente 4,5 auf Hochpotential angeordnet sein. Die beiden Schalterteile brauchen im übrigen nicht gleich zu sein, sondern können z.B. eine verschiedene Anzahl reihengeschalteter Unterbrechungskontaktstellen enthalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

PatentansDriiche- mals größer werden als die Senannte Strommargj- Patentanspruche. . ^ Wenn näm]ich der strom durch die Fehlerstelle

1. Elektrische Schalteranordnung für eine größer werden würde, würde der Wechselrichter we-Hochspannungsgleichstromleitung mit minde- niger Strom bekommen als den eingestellten, was stens zwei nach dem Gegenspannungsprinzip ar- 5 eine Senkung der Spannung zur Folge hat Auch der beitenden elektrisch in Reihe geschalteten Schal- Gleichrichter senkt dabei seine Spannung, damit sein terteilen, dadurch gekennzeichnet, Strom den eingestellten Wert nicht übersteigt. Beide daß der Auslösekreis der Schalteranordnung eine" Stationen werden dabei so gesteuert, daß ihre Spanspannungsgesteuerte Verzögerungsanordnung nung kräftig sinkt und damit auch die Spannung auf (11) enthält, die über ein spannungsabtastendes io der Leitung. Ein stabiler Wert wird erreicht, wenn Organ (12) von dem Potential der Leitung (3) auf die Spannung an der Fehlerstelle eine Größe hat, die solche Weise beeinflußt wird, daß bei Auslösung dem Marginalstrom multipliziert mit dem Erdwiderbei Leitungspotentialen, die ein gewisses Niveau stand entspricht. Bei angemessenen Werten des Erdübersteigen, der eine Schalterteil (1) vor dem an- Widerstandes wird also die Spannung an der Fehlerderen (2) geöffnet wird und dabei die Stromun- 15 stelle sehr niedrig und d.amit auch die Spannung der terbrechung allein besorgt, während bei Leitungs- Stromrichterstationen.

Potentialen unter dem genannten Niveau beide Gleichstromschalter, die nach dem Gegenspan-Schalterteile (1,2) gleichzeitig geöffnet werden. nungsprinzip arbeiten, bauen beim Ausschalten eine

2. Schalteranordnung nach Anspruch 1, da- Spannung auf, die dem Spannungsfall, der den Strom durch gekennzeichnet, daß jeder der genannten 20 in der Leitung vortreibt, entgegengerichtet ist. Die Schalterteile (1, 2) aus einem separaten Schalter Spannung des Schalters muß größer sein als die treibesteht. bende Spannung, damit der Strom auf Null gesenkt

3. Schalteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, werden kann, und je höher die Spannung des Schaldadurch gekennzeichnet, daß der Auslösekreis so ters ist, desto früher wird dieses Ziel erreicht. Eine angeordnet ist, daß er direkt von dem spannungs- 25 obere Gren7e wird jedoch von dem Isolationsniveau abtastenden Organ (12) beeinflußt wird, und des Gleichstromnetzes gesetzt, das bei bisher gebauzwar auf solche Weise, daß die Schalteranord- ten und geplanten Anlagen einem zugelassenen maxinung automatisch ausgelöst wird, wenn das Po- malen Überspannungsfaktor von 1,5 bis 2,0 enttential der Gleichstromleitung (3) unter ein ge- spricht.

wisses Niveau sinkt. 30 Bei Betriebsstromunterbrechung haben alle Teile

4. Schalteranordnung nach Anspruch 1,2 des Netzes Hochspannungspotential, das ungefähr oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß einer der gleich der Nennbetriebsspannung U ist, während die Schalterteile (1, 2) so angeordnet ist, daß er beim treibende Spannung 0,1 bis 2,OU beträgt. Zum Un-Einschalten später schließt als der andere Schal- terbrechen ist daher eine Schalterspannung erforderterteil, wobei parallel zu dem zuletzt schließen- 35 Hch, die größer ist als 0,1 bis 0,2 U, und mit Rückden Schalterteil ein Einschaltwiderstand ange- sieht auf das Isolationsniveau muß sie kleiner als 0,5 schlossen ist, der mit einem Kontaktorgan in bis 1,0 U sein.

Reihe geschaltet ist, das nur beim Einschalten Bei Kurzschlußunterbrechung ist die Netzspan-

der Gleichstromleitung (3) geschlossen ist. nung niedrig (beinahe Null), da sie wie oben be-

40 schrieben von den Stromrichtern begrenzt wird. Dabei kann eine bedeutend höhere Schaltspannung zugelassen werden als bei Betriebsstromunterbrechung, wodurch ein schnelleres Ausschalten erreicht wird.