DE655345C - Einrichtung zur selektiven Abschaltung von Kurzschluessen in ueber gittergesteuerte Gleichrichter gespeisten Netzen - Google Patents

Description

Die Abschaltung von Kurzschlüssen in Gleichstromnetzen, die durch gittergesteuerte Gleichrichter gespeist werden, mittels Gittersteuerung hat den Nachteil, daß wegen der großen Geschwindigkeit, mit der diese Abschaltung erfolgt, häufig der Streckenschalter der Strecke, in der der Kurzschluß aufgetreten ist, eingeschaltet bleibt, so daß nach der Aufhebung der Sperrung der Gleichrichter abermals auf den Kurzschluß geschaltet wird. Er muß dann abermals mit Hilfe der Gittersperrung wieder außer Betrieb genommen werden. Es ist deshalb vorgeschlagen worden, beim Auftreten von Kurzschlüssen in durch gittergesteuerte Gleichrichter gespeisten Gleichstromnetzen den Gleichrichter nicht abzuschalten, sondern die Gleichspannung mit Hilfe der Gitterspannung nur zu erniedrigen, und zwar auf einen solchen Wert, daß der Streckenschalter des kurzgeschlossenen Zweiges gerade noch fällt.

Es ist vorgeschlagen worden, zu diesem Zweck zur Steuerung der Gitter eine sinusförmige Wechselspannung zu verwenden, der eine von der Anstiegsgeschwindigkeit des Gleichstromes in der Weise abhängige Gleichspannung überlagert ist, daß sie bei ansteigendem Strom die Zündung der einzelnen Anoden verzögert. Dieses Verfahren läßt sich jedoch nicht anwenden, wenn zur Steuerung der Gitter eine periodische Spannung mit spitzer oder rechteckiger Kurvenform verwendet wird, da die große Flankensteilheit dieser Kurven keine Verlagerung der Zündzeitpunkte auf diesem Wege ermöglicht. Eine solche Form der Gitterspannungskurve bietet jedoch für viele Anwendungszwecke erhebliche Vorteile.

Zur betriebsmäßigen Gittersteuerung von Gleichrichtern hat man ferner auch schon vorgeschlagen, einer sinusförmigen Wechselspannung eine Spannung spitzer oder rechteckiger Kurvenform zu überlagern. Gegenstand vorliegender Erfindung bildet nun eine Einrichtung, die zur selektiven Abschaltung von Kurzschlüssen in durch gittergesteuerte Gleichrichter gespeisten Netzen dient. Bei diesen Gleichrichtern wird zur betriebsmäßigen Steuerung der Gitter eine Gitterwechselspannung spitzer oder rechteckiger Kurvenform verwendet, die einer sinusförmigen Gitterwechselspannung überlagert ist. Die sinusförmige Wechselspannung bewirkt ohne A^orhandensein der Spannung spitzer Kurvenform eine verspätete Entladung in den einzelnen Entladungsstrecken. Die Anordnung ist so getroffen, daß beim Eintreten eines Kurzschlusses die Gitterwechselspannung spitzer oder rechteckiger Kurvenform nahezu vollständig zum Verschwinden gebracht wird,

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. Claus Fröhner in Berlin-Siemensstadt.

und daß gleichzeitig der sinusförmigen, allein noch übrigbleibenden Gitterwechselspannung eine negative Gleichspannung überlagert wird, deren Größe mit' abnehmender Anstiegsgeschwindigkeit des Kurzschlußstromes abnimmt. Durch das Unwirksammachen der Gitterwechselspannung mit spitzer oder rechteckiger Kurvenform wird erreicht, daß die Anoden erst zu dem durch die sinusförmige ίο Gitterwechselspannung bestimmten Zeitpunkt gezündet werden. Durch die Überlagerung der negativen Gleichspannung über die sinusförmige Gitterwechselspannung kann erreicht werden, daß dieser Zündzeitpunkt bis nahezu an das Ende der positiven Halbwelle der Anodenspannung verschoben wird. Durch die langsame Abnahme der von der Stromanstiegsgeschwindigkeit im Gleichstromnetz abhängigen negativen Gittervorspannung wird bewirkt, daß die Zündung allmählich immer früher eintritt. Sobald die Stromanstiegsgeschwindigkeit einen vorgegebenen Wert unterschreitet, wird die Gitterwechselspannung mit spitzer oder rechteckiger Kurvenform wieder wirksam gemacht, so daß die Zündung der einzelnen Anoden wieder zu dem normalen Zeitpunkt innerhalb der Periode eintritt.

Die Abb. 1 zeigt in schernatischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung für die selektive Abschaltung von Kurzschlüssen. Das Stromrichtergefäß 1 mit den von den Gittern 3 umgebenen Anoden 2 dient zur Speisung eines Gleichstromnetzes. In der Kathodenleitung ist ein Stromwandler 4 angeordnet, dessen Sekundär spannung ein Maß für die Anstiegsgeschwindigkeit des Stromes in der Kathodenleitung ist. Sobald die Anstiegsgeschwindigkeit einen bestimmten Wert überschreitet, wird in dem durch die Drossel 12 und den Widerstand 11 gebildeten Sekundärkreis des Stromwandlers an dem Widerstand 11 eine Spannung erzeugt, die der negativen Gittervorspannung 14 des Gas- oder Dampfentladungsgefäßes 5 überlagert wird, so daß das Entladungsgefäß zündet. 13 ist ein Widerstand im Gitterkreis dieses Entladungsgefäßes. Durch die Zündung des Entladungsgefäßes 5 wird die Sekundärseite des Transformators über den Widerstand 10 kurzgeschlossen, so daß die vom Transformator 7 gelieferte Gitterwechselspannung mit spitzer oder rechteckiger Kurvenform an den Gittern 3 des Stromrichtergefäßes nicht mehr wirksam ist. Für die Zündung der Anoden ist nunmehr nur noch die von der Sekundärwicklung des Transformators 8 abgegebene sinusförmige Wechselspannung maßgebend, der noch eine zusätzliche negative Gleichspannung 9 überlagert werden kann. Beide Gitterwechselspannungen können in ihrer Phasenlage durch den Drehtransformator 6 eingestellt werden. In-der Abb. 2a ist zur Erläuterung der Wirkungsweise der in Abb. 1 dargestellten Anordnung der Verlauf der Anodenspannungen U, V₁ W₁ U', V₁W dargestellt. Abb. 2b zeigt den Verlauf der sinusförmigen Gitterwechselspannung U^, die vom Transformator 8 geliefert wird und der die vom Transformator 7 erzeugte Gitterwechselspannung rechteckiger Kurvenform U₀ überlagert ist. Diesen Gitterspannungen ist die negative Gittervorspannung UZ, die von der Spannungsquelle 9 geliefert wird, überlagert. Im normalen Betrieb zündet die Anode U zur Zeit J₁. Wenn zur Zeit U ein Kurzschluß auftritt und der Strom •mit großer Geschwindigkeit ansteigt, dann tritt am Gitterwiderstand 11 die für die Gitter des Hauptgefäßes I negative, für das Gitter des Gefäßes 5 positive Spannung U_z auf, wie in Abb. 2c dargestellt. Sobald U_z die konstante negative Gittervorspannung 14 bis zur Zündkennlinie des Entladungsgefäßes 5 kompensiert hat, zündet das Rohr S und schließt die Sekundärseite des die Gitterspannung U₀ liefernden Transformators 7 über den Widerstand 10 kurz, so daß die am Gitter wirksame Gitterwechselspannung den in Abb. 2 c wiedergegebenen Verlauf W" zeigt. Die Zündung der Anode W erfolgt zur Zeit #₃. Auch die Gitterspannungen U_K, die an den Gittern der übrigen Anoden wirksam sind, weisen einen ähnlichen Verlauf auf. Die negative Vorspannung Uχ in den Gitterstromkreisen des Gefäßes 1 nimmt mit abnehmender Stromanstiegsgeschwindigkeit allmählich ab, so daß die Anode V bereits zu einem früheren Zeitpunkt innerhalb der Periode zündet als die Anode W₁ nämlich zur Zeit i₄. Die Zündung der Anoden U' und W ist wegen der abnehmenden negativen Vorspannung U_z noch weniger verzögert als die der Anoden W und V. Die Zündung tritt zur Zeit t₅ bzw. t_e ein. Bei dem in der Abb. 2 c dargestellten Verlauf der Gitter spannungen ist angenommen, daß zwischen der Zeit i_s und t_a die negative Gittervorspannung U_z einen Wert angenommen hat, bei dem das Entladungsgefäß 5 nicht mehr zündet. Die Folge davon ist, daß die dem Gitter der Anode V zugeführte Gitterwechselspannung aus einer sinusförmigen Spannung besteht, der die Gitterwechselspannung rechteckiger Kurvenform wieder in voller Größe überlagert ist. Die Zündung der Anode V tritt daher bereits zur Zeit t₇ ein, so daß diese Anode die Anode W ablöst, sobald sie das höhere Potential annimmt.

Bei diesem Beispiel wurde angenommen, daß die kurzgeschlossene Leitungsstrecke erst in dem zwischen t_s und i„ gelegenen Zeitintervall durch den Streckenschalter abge-

Claims (3)

1. schaltet wird. Geschieht die Abschaltung bereits zu einem früheren Zeitpunkt, z. B. in dem Intervall zwischen ^₃ und ^t _i, dann wäre die negative GitterspannungU_z bereits in die-;,-sem Intervall wieder zu Null geworden, so -. daß die rechteckige Gitterwechselspannung_i wieder wirksam geworden wäre. /

   Der Vollständigkeit halber wird noch darauf hingewiesen, daß selbstverständlich für

   ίο jeden Gitterkreis Gittertransformatoren, Gittervorspannungsquellen und Hilfsentladungsgefäße vorgesehen werden müssen, daß aber der Stromwandler 4, der Widerstand n, die Drosselspule 12 und der Drehregler 6 im allgemeinen nur einfach vorgesehen werden müssen.

   PatenτAKSprüche:

   i. Einrichtung zur selektiven Abschaltung von Kurzschlüssen in .über gittergesteuerte Gleichrichter gespeisten Netzen, bei der zur Steuerung der Gitter außer einer sinusförmigen Steuerwechselspannung eine Wechselspannung spitzer oder rechteckiger Kurvenform verwendet wird, die der sinusförmigen Wechselspannung überlagert wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch entsprechende Anordnung der Steuerwechselspamrungsquellen die Steuerwechselspannungskomponente spitzer Kurvenform der sinusförmigen Wechselspannung, welche ohne Vorhandensein der erstereneineverspäteteEinleitung derEnt-■ ladung bewirkt, in der Phasebetriebsmäßig um einen beträchtlichen Betrag voreilt, und daß eine relaisartig wirkende Hilfsschalteinrichtung vorgesehen ist, durch welche beim Eintreten des Kurzschlusses die Gitterwechselspannung spitzer bzw. rechteckiger Kurvenform in Abhängigkeit von der Anstiegsgeschwindigkeit des Kurzschlußstromes nahezu vollständig zum Verschwinden gebracht und gleichzeitig der sinusförmigen, allein noch Übrigbleibenden Gitterwechselspannung eine veränderliche, in bezug auf die zu steuernden Gitter negative Gleichspannung überlagert wird, deren Größe mit abnehmender Anstiegsgeschwindigkeit des Kurzschlußstromes abnimmt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Entladungsgefäß, vorzugsweise mit Dampf- oder Gasfüllung, vorgesehen ist, dessen Gitter an die Sekundärseite eines im Gleichstromkreis angeordneten Stromwandlers derart angeschlossen ist, daß es beim Überschreiten einer vorgegebenen Anstiegsgeschwindigkeit des Kurzschlußstromes zündet und die Spannungsquelle für die Gitterwechselspannung spitzer oder rechteckiger Kurvenform der Hauptentladungsstrecken über einen Widerstand kurzschließt.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsquellen für die sinusförmige Gitterwechselspannung und für die Gitterwechselspannung mit spitzer oder rechteckiger Kurvenform mit der Sekundärseite des im Gleichstromkreis liegenden Stromwandlers derart in Reihe geschaltet sind, daß die beim Anstieg des Kurzschlußstromes auf der Sekundärseite des Stromwandlers auftretende Spannung als negative Vorspannung der Gitterspannung des Stromrichtgefäßes überlagert wird. ■

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen