DE4126819A1 - Schaltungsanordnung fuer ein gleichrichter-unterwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für ein Gleich­ richter-Unterwerk zur Bahnstromversorgung.

Bei Gleichrichter-Unterwerken zur Versorgung von Gleichstrombah­ nen kommen in den Streckenabgängen die bekannten Schnellschalter zur Anwendung, die einstellbar auf einen Auslösewert sicher den Überlaststrom sowie den Kurzschlußstrom abschalten können. Diese Schalter sind jedoch durch ihre Mechanik teuer und in ihrer Wir­ kung durch die Lichtbogenentwicklung gefährlich für die Anlage. Außerdem erfordert der ständige Verschleiß eine Wartung in kurzen Zyklen.

Es sind aus der EP-PS 2 06 150 auch Thyristorschalter an einer Gleichstrom-Sammelschiene bekannt, die aber im Leistungsfluß zum Gleichrichterblock zusätzliche Halbleiterschalter beinhalten und somit die Anlage teurer und verlustreicher gestalten. Darüberhin­ aus müssen noch zusätzliche Ventile eingesetzt werden, um über die Station, dem Gleichrichter-Unterwerk, eine Rückspeisemöglich­ keit aufzubauen.

Auch die Lösung mit Thyristorschaltern an einer Drehstromsammel­ schiene nach der DD-PS 2 61 485 ist auch schon ohne die zusätzli­ chen Ventile zur Rückspeisemöglichkeit der Bremsenergie nachtei­ lig, weil hier die Auslegung der Thyristorschalter wegen der geforderten Kurzschlußfestigkeit, z. B. über eine Zeit von 200 ms, viel zu aufwendig ist oder Mehraufwand für die Thyristor­ schalter gegenüber dem halben Gleichrichterblock bedeutet, der ja nicht alle Abgangsströme gleichzeitig führen muß.

Es wurde auch bereits vorgeschlagen (P 41 04 384. 7), den zentra­ len Gleichrichter zu einer Hälfte als Thyristorblock auszuführen, der über eine Löschschaltung zu einer zentralen, schnellen Ab­ schaltung genutzt wird und in der spannungslosen, zwar kurzen Pause, die Abschaltung eines Schnelltrenners des betreffenden Abzweiges vorgenommen wird. Somit kann der weitere Betrieb erfol­ gen, es entstehen jedoch immer kurze spannungslose Pausen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine kostengünstige Schaltungsan­ ordnung für ein Gleichrichter-Unterwerk mit Schnelltrennern anzu­ geben, das rückspeisende Ströme als auch Kurzschlußströme zu schalten vermag und zugleich eine einfache Prüfmöglichkeit der Strecke ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Schaltung gelöst:

An einer Plus-Gleichstrom-Sammelschiene wird der Streckenabgang über einen Schnelltrenner und Stromwandler versorgt, wobei an jedem streckenseitigen Pol des Schnelltrenners eine Koppelbau­ gruppe angeordnet ist, bestehend aus zwei antiparallelen Dioden, die zu einer Freilauf-Schleifenleitung und einer Rückspeise- Schleifenleitung führen, an die die Kommutierungseinrichtung angeschlossen ist. Diese besitzt eine Verbindung zum Pluspol des Gleichrichters mit dem Thyristorhalbblock, an dem außerdem eine Löscheinrichtung für den Thyristorhalbblock mit einer Verbindung zur Drehstrom-Sammelschiene angeordnet ist.

Die Schaltung arbeitet in der Weise, daß die Löscheinrichtung die hohen Kurzschlußströme zur Fehlerstelle durch die Löschung des Thyristorblockes abschaltet und der Zufluß zur Fehlerstelle von entfernten Speisepunkten über die Kommutierungseinrichtung gelei­ tet und danach durch den Löschzweig der Kommutierungseinrichtung abgeschaltet wird. Dies geschieht derart, daß bei einer Überstromerkennung der betreffende Schnelltrenner zur Öffnung veran­ laßt wird und daß gleichzeitig die Zündimpulse für den Thyristor­ halbblock gesperrt werden. Zugleich werden der Löschthyristor der Löscheinrichtung kurzzeitig und danach der Rommutierungsthyristor der Kommutierungseinrichtung mit angemessener Zünddauer gezündet und in fester Distanzzeit dazu der Löschzweig der Kommutierungs­ einrichtung, der damit den Strom für den entsprechenden Abgang abschaltet.

Weiter wird bei beliebigen Abschaltungen eines Streckenabganges der Schnelltrenner betätigt und zugleich der Kommutierungsthy­ ristor gezündet, so daß der Strom innerhalb kurzer Zeit von der Schnelltrenner-Strombahn zum Kommutierungsthyristor übergeht.

Nach einer festen Distanzzeit zur Zündung des Kommutierungsthy­ ristors wird der Löschzweig der Kommutierungseinrichtung gezün­ det und unabhängig von der Stromrichtung durch den Schnelltrenner erfolgt die leistungselektronische Abschaltung.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher er­ läutert werden.

Die zugehörige Zeichnung zeigt die erfindungsgemäße Schaltungsan­ ordnung zu einem Gleichrichter-Unterwerk mit einem zentralen Gleichrichter.

Der zentrale Gleichrichter besteht aus dem Thyristorhalbblock 1 und dem Diodenhalbblock 2. Er speist z. B. eine Plus-Gleichstrom- Sammelschiene 3. An der Plus-Gleichstrom-Sammelscheine 3 befinden sich beispielsweise zwei Streckenabgänge 4 und 5, die je eine Koppelbaugruppe 6 und 7 aufweisen. Die Streckenanschaltung ist so realisiert, daß in die Fahrleitungsabschnitte sowohl das gezeich­ nete Gleichrichterunterwerk als auch andere Gleichrichterunter­ werke einspeisen, so daß eine durchgehende Verbindung aller Fahr­ leitungsabschnitte entsteht, die hier nicht dargestellt ist. Zum Gleichrichterunterwerk mit Thyristortechnik gehört noch die Löscheinrichtung 8 und die Kommutierungseinrichtung 9, die jede Art von Fehlerabschaltung vornehmen kann, wobei die Kommutie­ rungseinrichtung 9 auch eine Streckenprüfung durchführen kann.

Bei einem Fehler des Streckenabganges 5 wird folgender Ablauf eintreten: Sperren des Thyristorhalbblocks 1, Zünden der Lösch­ thyristoren 10 und 11, Auslösen des Schnelltrenners 14, Zünden des Rommutierungsthyristors 12 und nach einer festen Distanzzeit Zünden des 1. Löschthyristors 15 der Kommutierungseinrichtung 9. Durch das Sperren des Thyristorhalbblocks 1 und Zünden der Lösch­ einrichtung 8 wird augenblicklich der große Kurzschlußstrom des nahen Gleichrichter-Unterwerkes abgeschaltet. Es öffnet sich der Schnelltrenner 14 und ein entstehender Spannungsabfall über der sich öffnenden Trennerstrecke wird durch den Kommutierungsthy­ ristor 12 kurzgeschlossen, da nunmehr die Stromzufuhr von weiter entfernten Gleichrichter-Unterwerken nicht mehr über den Schnell­ trenner 14 erfolgt, sondern über die Ankoppeldiode 17, den gezün­ deten Kommutierungsthyristor 12, die Verbindungsleitung 18 zur Freilauf-Schleifenleitung 20 und von dort über den Hilfstrenner 25 und die Freilaufdiode 27 zur Fehlerstelle des Streckenab­ ganges 5.

Nach einer erfolgten Abschaltung eines beliebigen Streckenabgan­ ges und Zündung des Thyristorhalbblocks 1 kann über die Ankoppel­ diode 17 und den Kommutierungsthyristor 12 eine Streckenprüfung vorgenommen werden, wobei der Prüfstrom durch den Löschzweig - Löschthyristor 15 bzw. 31, Löschkondensator 35 bzw. 38 - wieder abgeschaltet wird. Gegebenenfalls kann der gestörte Streckenab­ gang danach wieder zugeschaltet werden.

Die normale Abschaltung eines Streckenabganges wird anhand der Abschaltung eines Rückspeisestromes erläutert. Wenn ein Rückspei­ sestrom vom Streckenabgang 5 zum Streckenabgang 4 fließt und dieser soll abgeschaltet werden, dann wird der Schnelltrenner 14 ausgelöst und der Kommutierungsthyristor 12 gezündet. Der Rück­ speisestrom kommutiert vom sich öffnenden Schnelltrenner 14 in den folgenden Kreis: Rückspeisediode 29, Hilfstrenner 24, Rück­ speise-Schleifenleitung 21, Verbindungsleitung 19, über den ge­ zündeten Kommutierungsthyristor 12, die Ankoppeldiode 16 zur Plus-Gleichstrom-Sammelschiene 3 und von dort schließt sich der Kreis zum Streckenabgang 4, wohin der Rückspeisestrom ja fließen sollte. Parallel zur Ankoppeldiode 16 fließt auch ein Teil des Rückspeisestromes über die Verbindungsleitung 18, den Hilfstren­ ner 23 und die Freilaufdiode 26 zum Streckenabgang 4.

Analog geschieht die Abschaltung eines Rückspeisestromes durch den Schnelltrenner 13 im Streckenabgang 4 durch Kommutieren auf die Rückstromdiode 28, den Hilfstrenner 22, die Rückspeise- Schleifenleitung 21 und den Kommutierungsthyristor 12.

Zur Schaffung einer einfachen Redundanz sind zwei Löschzweige innerhalb der Kommutierungseinrichtung 9 vorgesehen, wobei immer ein Löschzweig mit den Löschkondensatoren 35, 36 den Kommutie­ rungsstrom durch den Kommutierungsthyristor 12 löscht, und zwar durch Einschalten des betreffenden Löschthyristors 15 bzw. 31 in einer festen Distanzzeit in Bezug auf das Zünden des Kommutie­ rungsthyristors 12.

Der Löschkondensator 30 in der Löscheinrichtung 8 wird durch Zünden der Ladethyristoren 33, 34 nach dem Löschvorgang des Thy­ ristorhalbblocks 1, noch vor dessen Wiederzündung, in sehr kurzer Zeit über den Unterstützungszweig 32 umgeladen, so daß hier keine Redundanz erforderlich ist. Der Thyristorhalbblock 1 wird etwa nach 8 ms nach dem Sperren wieder eingeschaltet.

Die Freilaufdiode 38 stellt die Verbindung zwischen der Fahr­ schiene (Anode) her und dem Streckenabgang(Kathode) her, damit bei den schnellen Abschaltungen von Kurzschlußströmen in den Induktivitäten der Zuleitungen keine Überspannungen entstehen.

Die Koppeldiode 37 gewährleistet eine einwandfreie Kommutierung des Fehlerstromes vom Thyristorhalbblock 1 zum Löschkondensator 30 und entkoppelt zugleich den Unterstützungszweig 32 von der Plus-Gleichstrom-Sammelschiene 3.

Die Koppeldiode 39 gewährleistet eine einwandfreie Kommutierung des abzuschaltenden Stromes durch den Kommutierungsthyristor 12 zum Löschkondensator 35 bzw. 36 und entkoppelt zugleich den Un­ terstützungszweig 32, der durch eine Verbindungsleitung 40 mit den Löschkondensatoren 35, 36 elektrisch verschaltet ist, von den Prüfströmen und anderen Strömen, die durch den Kommutierungsthy­ ristor 12 fließen.

Durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist es möglich, Fehlerströme und Lastströme gleich welcher Richtung, von der Gleichstrom-Sammelschiene hin oder von ihr weg, zu schalten, wobei nur die Stromwertinformation (Absolutwert) des Abgangs benötigt wird. Die Streckenprüfung kann ohne Streckenprüfwider­ stand durchgeführt werden, da die eingebauten technischen Mittel der Kommutierungseinrichtung dazu benutzt werden.

Claims (1)

1. Schaltungsanordnung für ein Gleichrichter-Unterwerk mit einer Gleichstrom-Sammelschiene an der über Schnelltrenner mehrere Streckenabgänge angelenkt sind, dadurch gekennzeichnet, daß am streckenseitigen Pol jedes Schnelltrenners (13,14) eine Koppel­ baugruppe (6, 7) angeordnet ist, bestehend aus einer Freilaufdiode (26, 27) und dazu antiparallel angeordneter Rückspeisediode (28, 29), Dioden (26, 28; 27, 29), die über Hilfstrenner (22, 23; 24, 25) zu einer Freilauf-Schleifenleitung (20) und einer Rückspeise-Schleifenleitung (21) führen, die ihrerseits zu einer Kommutierungseinrichtung (9) führen, bestehend aus einem Kommu­ tierungsthyristor (12), dem mindestens ein Löschzweig aus Lösch­ thyristor (15, 31) und Löschkondensator (35, 36) über eine Koppel­ diode (39) parallelgeschaltet ist, wobei der Kommutierungsthy­ ristor (12) anodenseitig mit der Rückspeise-Schleifenleitung (21), kathodenseitig mit der Freilauf-Schleifenleitung (20) und beidseitig über je eine Ankoppeldiode (16, 17) an die Plu-Gleich­ strom-Sammelschiene (3) angeschlossen ist und die Löschkondensa­ toren (35; 36) durch eine Verbindungsleitung (40) mit dem Unter­ stützungszweig (32) elektrisch verbunden sind.