DE3123877C1

DE3123877C1 - Electrolytic cell shunting switch - with parallel connected varistor as energy absorber to prevent contact burn-up

Info

Publication number: DE3123877C1
Application number: DE3123877A
Authority: DE
Inventors: Gerhard 8520 Erlangen Achilles
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-06-16
Filing date: 1981-06-16
Publication date: 1983-02-24

Abstract

Bridge-over switches for use in short-circuiting electrolytic cells during necessary routine maintenance work are normally designed as low-voltage vacuum switches or gas-blast circuit breakers. At least one voltage-dependent resistor in a low-inductivity arrangement is connected in parallel to the switch to act as an energy absorber. The circuit breaker (2) is pref. closed during any maintenance work on the elctrolyte cell (1). The burn-up of the contacts during the switch opening is pref. eliminated by connecting a varistor (3) in parallel as an energy absorber. The pref. type is a zinc oxide varistor in a low-inductivity circuit which is designed to carry the working current below the arc voltage of the circuit breaker and absorbs only a residual current of a few ampere during normal working. Another alternative is one or more heavy-current diodes. The opening of such a switch at the end of the service work produces a high-intensity d.c. arc which would cause a rapid burn-up of the switch contacts if no counter measures were taken.

Description

Paten tan sprüche 1. Überbrüclcungsschalter zum Kurzschließen von El ektrolvsezell en während betriebsmäßig notwendiger Wartungsarbeiten, in Ausführung als Niederspannungsvakumn- oder -schutzgasschalter, d a -durch gekennzeichnet, daß dem Vakuum-bzw. Schutzgasschalter (2) mindestens ein spannungsabhängiger Widerstand (3,4) als Energieabsorber in induktivitätsarmer Anordnung parallel geschaltet ist 2 13berbrüclçungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Vakuum- bzw. Patent claims 1. Bypass switch for short-circuiting Electric cells during operationally necessary maintenance work, in progress as a low-voltage vacuum or protective gas switch, d a -characterized that the vacuum or. Inert gas switch (2) at least one voltage-dependent resistor (3, 4) is connected in parallel as an energy absorber in a low-inductance arrangement 2 bridging switch according to claim 1, characterized in that the vacuum respectively.

Schutzgasschalter (2) eine oder mehrere lteihenschaltungen aus dem spannungsabhãngigen Widerstand d und einem durch einen weiteren spannungsabhängigen Widerstand (7) überbrückten Hiffsschalter(5) parallel geschaltet ist bzw. sind 3. Überbruckungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der spannungsabhängige Widerstand ein Varistor (3), vorzugsweise ein Zinkoxid-Varistor ist 4. Überbrückungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der spannungsabhängige Widerstand eine Hochstromdiode (4; 5,7) oder eine Hochstrom-Z-Diode ist Die Erfindung betrifft einen Überbrückungsschalter zum Kurzschließen von Elektrolysezellen während betriebsmäßig notwendiger Wartungsarbeiten, in Ausführung als Niederspannungsvakuum- oder -schutzgasschalter. Inert gas switch (2) one or more circuit connections from the voltage-dependent resistor d and one by another voltage-dependent Resistance (7) bridged switch (5) is or are connected in parallel 3. Bridging switch according to Claim 1 or 2, characterized in that the voltage-dependent Resistance is a varistor (3), preferably a zinc oxide varistor 4. Bypass switch according to claim 1 or 2, characterized in that the voltage-dependent resistor a high-current diode (4; 5,7) or a high-current Z-diode is The invention relates a bypass switch for short-circuiting electrolytic cells during operation necessary maintenance work, in the form of a low-voltage vacuum or protective gas switch.

Für die Ausführung von Wartungsarbeiten in Elektrolyseanlagen ist es erforderlich, die jeweils zu wartende Elektrolysezelle, die mit einer Vielzahl von anderen Zellen in Reihe geschaltet ist, kurzzuschließen. For the execution of maintenance work in electrolysis systems is it is necessary to have the electrolysis cell to be serviced, the one with a multitude connected in series with other cells.

Über den hierzu verwendeten Überbrückungsschalter fließt dann je nach Größe der Anlage ein Gleichstrom in Höhe von bis zu etwa 200 kA. Die Spannung an der Zelle beträgt etwa 4 V. Wird nach Beendigung der Wartungsarbeiten der Überbrückungsschalter geöffnet, entsteht ein Gleichstromlichtbogen hoher Intensität.The bypass switch used for this then flows depending on Size of the plant a direct current of up to about 200 kA. The tension on the cell is about 4 V. When the maintenance work has been completed, the bypass switch is activated When opened, a direct current arc of high intensity is created.

Als Überbrückungsschalter sind beispielsweise Niederspannungskurzschlußschalter mit offenen oder gekapselten, unter Schutzgas arbeitenden Schaltstücken bekannt (EP 11 820). Zur Beherrschung großer Ströme werden gegebenenfalls mehrere derartige Schalter parallel geschaltet, deren Schaltzeitpunkte genau aufeinander abgestimmt werden müssen. Die in Elektrolyseanlagen, insbesondere Chlorelektrolyseanlagen, herrschende agressive Atmosphäre und der durch die hohen Ströme verursachte Abbrand der Schaltstükke beeinträchtigen die Betriebssicherheit und die Lebensdauer der Kurzschlußschalter in offener Ausführung. Low-voltage short-circuit switches, for example, are used as bridging switches known with open or encapsulated contact pieces working under protective gas (EP 11 820). If necessary, several such currents are required to control large currents Switches connected in parallel, the switching times of which are precisely matched to one another Need to become. The in electrolysis systems, especially chlorine electrolysis systems, The prevailing aggressive atmosphere and the burn-off caused by the high currents the switching pieces impair the operational safety and the service life of the Short circuit switch in open design.

Ferner ist es bekannt, Niederspannungsvakuumschalter als Überbrückungsschalter einzusetzen (DE-OS 29 44 286). Die Schaltstücke dieser Schalter sind in einem hermetisch dicht gekapselten und evakuierten Raum angeordnet und dadurch in gleicher Weise wie die unter Schutzgas arbeitenden Schalter gegen schädigende Umwelteinflüsse geschützt Damit ist zwar die Korrosionsgefahr beseitigt, jedoch bleibt der Verschleiß der Schaltstücke durch Abbrand bestehen, der auf die im Stromkreis gespeicherte, durch das Öffnen des Schalters frei werdende Energie E =1/2 L i2 zurückzufilhren ist. It is also known to use low-voltage vacuum switches as bridging switches to be used (DE-OS 29 44 286). The contact pieces of these switches are hermetically sealed tightly encapsulated and evacuated space arranged and therefore in the same way like the switches working under protective gas are protected against damaging environmental influences This eliminates the risk of corrosion, but the wear and tear remains the Contact pieces exist due to burn-off, which occurs on the stored in the circuit by When the switch is opened, the energy E = 1/2 L i2 released is to be fed back.

In einem weiteren gekapselten Kurzschlußschalter wird der Kontakt zwischen den Schalterpolen durch ein Flüssigmetall, das aus einer Ga- In- Legierung besteht, hergestellt (GEC Publication L 729), so daß weder Korrosion noch Abbrand auftreten können. Diese Schalter haben jedoch den Nachteil, daß eine vorgegebene Einbaulage genau eingehalten werden muß und daß eine unzulässige Verdrängung des Flüssigmetalls durch die Einwirkung der hohen Stromkräfte nicht auszuschließen ist Außerdem ist der Aufbau der Schalter aufwendig und kompliziert. The contact is made in a further encapsulated short-circuit switch between the switch poles by a liquid metal made of a Ga-In alloy exists, produced (GEC Publication L 729), so that neither corrosion nor burn-off may occur. However, these switches have the disadvantage that a predetermined The installation position must be strictly adhered to and that impermissible displacement of the Liquid metal cannot be ruled out due to the effect of the high current forces In addition, the structure of the switch is expensive and complicated.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Entstehtung eines Abbrandes an den Schaltstücken der bekannten Vaku.lm- oder Schutzgasschalter weitgehend auszuschließen. Gemaß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß dem Vakuum- oder Schutzgasschalter mindestens ein spannungsabhängiger Widerstand als Energieabsorber parallel geschaltet ist Zur weiteren Erläuterung wird auf in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiele verwiesen. The invention is based on the problem of the occurrence of a burn-off to be excluded to a large extent on the contact pieces of the known vacuum or inert gas switches. According to the invention, this object is achieved in that the vacuum or protective gas switch at least one voltage-dependent resistor connected in parallel as an energy absorber For further explanation, reference is made to the exemplary embodiments shown in the drawing referenced.

F i g. 1 zeigt eine Elektrolysezelle 1, die durch einen Niederspannungsvakuum- oder -schutzgasschalter 2 (Üb erbrückungssch alter) zur Ausführung notwendiger Wartungsarbeiten überbrückt werden kann. Da die Schaltstücke des Überbrückungsschalters im Vakuum bzw. unter Schutzgas arbeiten, ist eine Korrosion der Schaltstücke nicht zu befürchten. Zur weitgehenden Vermeidung eines Abbrandes der Schaltglieder in dem Zeitpunkt, in dem der Überbrückungsschalter zur Einleitung des Normalbetriebes der Zelle geöffnet wird, ist dem Schalter als Energieabsorber ein Varistor 3, vorzugsweise ein Zinkoxid-Varistor in induktivitätsarmer Anordnung parallel geschaltet, der so bemessen ist, daß er den Betriebsstrom unterhalb der Lichtbogenspannung des Überbrückungsschalters führen kann und im Normalbereich der Zelle einen nicht störenden Reststrom von wenigen Ampere aufnimmt. F i g. 1 shows an electrolytic cell 1, which is driven by a low-voltage vacuum or inert gas switch 2 (bridging switch) for carrying out necessary maintenance work can be bridged. Because the contact pieces of the bypass switch are in a vacuum or work under protective gas, there is no risk of corrosion of the contact pieces. In order to largely avoid burning of the switching elements at the time in which the bypass switch is opened to initiate normal operation of the cell is, the switch as an energy absorber is a varistor 3, preferably a zinc oxide varistor connected in parallel in a low-inductance arrangement which is dimensioned so that it Keep the operating current below the arc voltage of the bypass switch can and in the normal range of the cell a non-disturbing residual current of a few Ampere draws.

In F i g. 2 sind dem Überbrückungsschalter 2 anstelle eines Varistors eine oder mehrere Hochstrom-Dioden 4 oder Hochstrom-Z-Dioden parallel geschaltet. In Fig. 2 are the bypass switch 2 instead of a varistor one or more high-current diodes 4 or high-current Z-diodes connected in parallel.

Nach F i g. 3 ist dem Überbrückungsschalter mindestens eine Reihenschaltung aus einer oder mehreren Hochstromdioden 5 oder Hochstrom-Z-Dioden und einem durch eine oder mehrere weitere Dioden 7 überbrückten Hilfsschalter 6 parallel geschaltet. According to FIG. 3 there is at least one series connection to the bypass switch from one or more high-current diodes 5 or high-current Z-diodes and one through one or more additional diodes 7 bridged auxiliary switches 6 connected in parallel.

Claims

This enables the energy absorber to adapt to the extreme, given by the arc voltage of the bypass switch and the operating current Conditions eased.