DE656300C - Einrichtung zur Parallelschaltung elektrischer Netze oder Maschinen, insbesondere von Synchronmaschinen - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Parallelschaltung elektrischer Netze oder Maschinen, insbesondere von Synchronmaschinen. Bei Schnellsynchronisiereinrichtungen ist es erwünscht, die Maschinen schon bei verhältnismäßig großem Schlupf gegenüber dem Netz zuzuschalten. Dies bereitet insofern Schwierigkeiten, als der zur Parallelschaltung dienende Schalter im Verhältnis zu diesem Schlupf eine sehr große Eigenschaltzeit hat. Diese Zeit hängt von den zu beschleunigenden Massen des Schalters ab und beträgt je nach der Bauart des Schalters bis zu einer Sekunde. Es gibt bereits Synchronisierverfahren, bei denen diese Eigenschaltzeit da= durch berücksichtigt wird, daß das Kommando zum Schließen des Synchronisierschalters um eine dem jeweiligen Schlupf entsprechende Zeitspanne vor Eintritt der Phasenübereinstimmung abgegeben wird. Aber auch bei diesen bekanntenAnordnungen ist der äußerst mögliche Schaltschlupf durch die Eigenschaltzeit des Schalters weitgehend begrenzt. Es kommt hinzu, daß die Kommandovorgabezeit für die einzelnen Schalter besonders eingestellt werden muß. Auch ist es schwierig, die Kommandovorgabezeit für einen bestimmten Schalter konstant zu halten, weil sich bei längerem Gebrauch des Schalters oder auch infolge von Temperaturänderungen dessen Eigenschaltzeit ändert. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß alle diese Schwierigkeiten vermieden werden können, wenn man dafür sorgen kann, daß unmittelbar auf die Abgabe des Einschaltimpulses auch die Parallelschaltung erfolgt, daß also, mit anderen Worten, die Kommandovorgabezeit gleich oder annähernd gleich Null gemacht wird. Erfindungsgemäß kann dies dadurch erreicht werden, daß parallel zu bzw. zwischen den Kontakten des zur Parallelschaltung dienenden Schalters Entladungsstrecken angeordnet sind, deren Durchschlagsspannung höher als die Betriebsspannung ist, und über die durch zugeordnete Zündmittel eine elektrische Entladung eingeleitet wird, mit der die Parallelschaltung bewirkt wird. Nach erfolgter Zündung der Entladungsstrecken werden diese durch parallel zu ihnen angeordnete Schalterkontakte kurzgeschlossen. Der Kommandoimpuls zurÜberbrückung oder Kurzschließung der Entladungsstrecken wird zweckmäßig gleichzeitig mit der Einschaltung der Zündmittel gegeben. Die Einschaltung der Zündtnittel und der Kommandoimpuls zum Schließen des dieEntladungsstrecken überbrückenden Schalters können von einer Synchronisierautomatik bewirkt werden. Um die Leitfähigkeit der einmal gezündeten Entladungsstrecke aufrechtzuerhalten, empfiehlt es sich, die Zündmittel dauernd oder wenigstens periodisch zu Beginn jeder Stromhalbwelle wirken zu lassen. , Die Kurzschließung der Entladungsstrech@f. kann dann vorgenommen werden, wenn alies Entladungsströme auf einen genügend kleiii@.g< Wert abgeklungen sind. Die zur Überbrük= kung der Entladungsstrecken dienenden Schalter brauchen keine Leistungsschalter zu sein, sondern können nach Art der Trennschalter gebaut sein. Die Zündmittel werden zweckmäßig nach Berührung der Schalterkontakte bzw. nach Verklinkung des Schalters in seiner geschlossenen Stellung abgeschaltet.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Abbildung dargestellt. Mit SI und SII sind zwei Teile eines Drehstromnetzes bezeichnet, die parallel geschaltet werden sollen. 1, 2 und 3 sind Entladungsstrecken, welche durch isolierende Hüllen q., 5 und 6 geschützt und mit ihren Elektroden an je eine Phase der parallel zu schaltenden Netzteile SI und SIi angeschlossen sind. Parallel zu den Entlaladungsstrecken liegt ein Schalter 7; 8, 9, 10 und i I sind Spannungswandler, die an den beiden Netzteilen S, und SII liegen und in üblicher Weise zum Anschluß einer automatisch wirkenden Synchronisiereinrichtung 12 dienen. Diese Synchronisiereinrichtung 12 arbeitet in bekannter Weise auf die Regeleinrichtungen eines der beiden parallel zu schaltenden Systeme, z. B. eines Generators, in der Weise, daß Frequenz, Spannung und Phasenwinkel beider Systeme annähernd in Übereinstimmung gebracht werden. Sobald dies der Fall ist, wird über die Klemmen 13 und 14 der Synchronisiereinrichtung 12 das Einschaltkommando gegeben, das die Einschaltvorrichtung 15 des Schalters 7 betätigt. Die Klemmen 13 und 14 sind aber auch noch an die Gitter 16 und an die Kathoden 17 zweier Glühkathodenstromtore angeschlossen. Die Widerstände 18 sind Schut7,widerstände in den Gitterkreisen; die Anoden i9 der Glühkathodenstromtore sind mit den Sekundärklemmen eines Transformators 20 verbunden; der Nullpunkt der Sekundärwicklung dieses Transformators ist mit den Kathoden 17 verbunden. Die Primärwicklung des Transformators 21 ist mit der Primärwicklung eines Hochspannungstransformators in Reihe geschaltet. Beide Transformatoren werden aus einer Wechselstromquelle gespeist, welche mit einem der beiden Systeme S, oder SII oder mit beiden (Differenzspannung) in Verbindung steht. Durch die Sekundärwicklung des Transformators 21 wird ein Kondensator 22 aufgeladen, der sich über eine Funkenstrecke 23 und eine Kopplungsspule 24 entladen kann. Mit dieser sind zwei weitere Spulen 25 und 26 gekoppelt, die einerseits mit den Elektroden der Entladungsstrecke 3, andererseits mit Hilfselektroden 27 bzw. 28 verbunden sind. Für die Entladungsstrecken i und 2 sind ent-;sprechende Hilfseinrichtungen vorgesehen. @:;;;D.ie Wirkungsweise der Einrichtung ist :#fö],Üende '"Wenn von der Synchronisiereinrichtung 12 das Kommando zum Parailelschalten gegeben wird, wobei die Klemme 13 gegenüber der Klemme 14 ein positives Potential erhält, so bilden sich zwischen den Kathoden 17 und den Anoden i9 Lichtbögen derart aus, daß sie einen Kurzschluß der Sekundärwicklung des Transformators 2o bilden. Dieser wird daher plötzlich aus dem Zustand hoher Induktivität in den Zustand kleiner Induktivität der Primärwicklung versetzt. Infolgedessen steigt sofort die Spannung des Transformators 21 so hoch an, daß die Funkenstrecke 23 anspricht. Der Kondensator 22 bildet mit der Spule 2.4 einen hochfrequenten Schwingungskreis, dessen Energie über die Kopplungskreise den Hilfsentladungsstrecken 27 und 28 zugeführt wird und dort kurzzeitige, zur Zündung der Hauptentladungsstrecke 3 ausreichende Überschläge hervorruft. Dieselben Vorgänge spielen sich an den Entladungsstrecken i und 2 ab. Damit ist die Verbindung der Systeme Sr und SII hergestellt; der zu synchronisierende Generator wird im Synchronismus festgehalten, auch wenn die :#requenzgleichheit vor dem Einschaltkommando noch nicht vollkommen erreicht war. Eine gewisse Zeit nach der erstmaligen Zündung der Entladungsstrecken 1, 2 und 3 berühren sich die Kontakte des Schalters 7, der ein Ölschalter oder ölloser Schalter oder auch ein Trennmesser sein kann, und beenden damit den Schaltvorgang. Die Zündeinrichtungen der Entladungsstrecken werden zweckmäßig gleich darauf ausgeschaltet.
• Die Anordnung gemäß der Erfindung kann auch zum Trennen der beiden Systeme SI und SII verwendet werden, wenn der Schalter 7 z. B. infolge Ausbildung als Trennschalter dazu nicht in der Lage ist. Der beschriebene Schaltvorgang wird dann in umgekehrtem Sinne vorgenommen. Bei Unterbrechung der Zündung erlöschen die Entladungsstrecken i, 2 und 3. Es ist zweckmäßig, die Innenflächen der Elektroden der Entladungsstrecken gut finit einem gasförmigen oder flüssigen Körper zu kühlen und dafür zu sorgen, daß der Lichtbogen z. B. durch magnetische Einwirkung zum Wandern bzw. Umlaufen auf den Elektrodenflächen gezwungen wird. Derartige Vorkehrungen sind auch dann vorteilhaft, wenn die Einrichtung gemäß der Erfindung lediglich zum Parallelschalten benutzt wird. Die Kühlluft könnte zugleich auch zur Entionisierung der Entladungsstrecken dienen. Die Entladungsströme in den Strecken i, 2, 3 sind durch Veränderung der Phasenzeitpunkte der Hilfszündungen einstell- oder regelbar. Die Wechselstromquelle kann zu diesem Zweck an einen Drehtransformator angeschlossen sein. Die Stromrichterschaltung 16 bis 20, die unter Umständen auch durch Schnellrelais ersetzbar ist, kann auch mehrphasig ausgebildet sein. Es ist auch möglich, in den Hilfszündkreisen 25, 27 bzw. 26, 28 Gleichstrom-EMKe vorzusehen, um kontinuierliche Hilfslichtbögen zu erzielen. Auch andere Zündmittel, z. B. Hilfsentladungen quer zu den Entladungsstrecken, sind anwendbar. Die Hilfslichtbögen können auch durch Abziehen der in Berührung mit den Hauptelektroden stehenden Hilfselektroden mittels schnell wirkender Zugmagnete eingeleitet werden. Durch Einbau an sich bekannter Schutzmittel, z. B. von Drosseln oder Glättungskreisen zu beiden Seiten der Entladungsstrecken, läßt sich ein Übertreten der Entladungsströme in das Netz bzw. die Generatoren verhindern. Die Schutzmittel können gegebenenfalls nach dem Schließen des Schalters 7 überbrückt werden.
• Wenn man für die Zwecke der Erfindung Entladungsgefäße mit Ventileigenschaften verwenden will, so empfiehlt es sich, die Entladungsgefäße paarweise entgegengesetzt parallel zu schalten oder solche Gefäße unter Benutzung eines Transfortmators in einer an sich bekannten Gleichrichterschaltung zu verwenden. Da sich das Einsetzen der Entladung in Entladungsgefäßen mit Ventileigenschaften durch Gitter steuern läßt, so kann man hier Steuergitter als Hilfselektroden verwenden.
• Die Elektroden der Entladungsstrecken können mit Vorteil auch in Form von Kolben ausgeführt sein, welche in einem sie beide umgebenden Isolierzylinder beweglich sind. Die Zündung der Elektroden kann durch eine genügend hohe Kompression eines zwischen den Elektroden befindlichen Gases verhindert und durch eine plötzliche Entlastung des Gases eingeleitet werden. Man kann dann den die Kolben dicht umgebenden Isolierzylinder außerhalb der normalen Elektrodenabstandsstrecke finit Schlitzen versehen und die Elektrodenkolben nach Löschung des Stromdurchgangs kurzzeitig auseinanderziehen, um die Lüftungsschlitze freizugeben. Die Entladungsstrecke wird dann durchspült und auf diese Weise eineEntionisierungherbeigeführt. Die Anordnung kann auch so getroffen werden, daß die Entladungsstrecken in isolierende, mit Kaminwirkung senkrecht ausgebildete Trennwände eingebaut werden; dies hat den Zweck, durch die Wärmewirkung des Lichtbogens und die Kaminwirkung des Isolier-Schachtes die Entionisierung der Entladungsstrecken selbsttätig herbeizuführen.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCI3r i. Einrichtung zur Parallelschaltung elektrischer Netze oder Maschinen, insbesondere von Synchronmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu bzw. zwischen den Kontakten des zur Parallelschaltung dienenden Schalters Entladungsstrecken angeordnet sind, deren Durchschlagsspannung höher als die Betriebsspannung ist, und über die durch zugeordnete Zündmittel eine elektrische Entladung eingeleitet wird, mit der die Parallelschaltung bewirkt wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß nach erfolgter Zündung der Entladungsstrecken diese durch parallel zu ihnen angeordnete Schalterkontakte kurzgeschlossen werden.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kommandoimpuls zur Überbrückung der Entladungsstrecken gleichzeitig mit der Einschaltung der Zündmittel gegeben wird. q.. Einrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltung der Zündmittel und der Kommandoimpuls zum Schließen des die Entladungsstrecken überbrückenden Schalters von einer Synchronisierautomatik bewirkt werden. 5. Einrichtung nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschließung der Entladungsstrecken erst dann vorgenommen wird, wenn die Entladungsströme auf einen genügend kleinen Wert abgeklungen sind. 6. Einrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Trennung der Netze oder Maschinen voneinander erst die Entladungsstrecken wieder in stromleitenden Zustand versetzt und dann die sie überbrückenden Schalterkontakte geöffnet werden, worauf die Stromleitung der Entladungsstrecken von einem gewünschten Zeitpunkt ab ausgeschaltet wird. 7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Überbrückung der Entladungsstrecken dienenden Schalter nach Art der Trennschalter gebaute Schalter sind. B. Einrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach Berührung der Schalterkontakte bzw. nach Verklinkung des Schalters in seiner geschlossenen Stellung die Zündmittel abgeschaltet werden. g. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten der Entladungsstrecken Drosseln oder Glättungskreise eingebaut sind. io.. Einrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Verwendung von Entladungsstrecken mit beiderseitigem Stromdurchgang, deren Dielektrikum ein Gas von bestimmtem Druck, vorzugsweise Luft, oder auch Ö1 ist. i i. Einrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Verwendung von Entladungsstrecken mit Ventileigenschaften, die paarweise entgegengesetzt parallel oder unter Benutzung eines Transformators in einer an sich bekannten Gleichrichterschaltung angeordnet sind. 12. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zündung der Entladungsstrecken Hilfselektroden dienen, welche in der Nähe der Hauptelektroden angeordnet sind und an Hilfsspannungen angeschlossen sind. 13. Einrichtung nach Anspruch i2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Entladungsstrecken Hilfslichtbögen durch Abziehen der in Berührung mit den Hauptelektroden stehenden Hilfselektroden eingeleitet werden. i4.. Einrichtung nach Anspruch ii und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektroden bei Verwendung von Entladungsstrecken mit Ventileigenschaften in Form von Steuergittern ausgebildet sind. 15. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zündung hochfrequente Spannungen an die Hilfselektroden oder Hauptelektroden gelegt werden. 16. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterhaltung der Leitfähigkeit der gezündetenEntladungsstrecken die Zündmittel dauernd oder wenigstens .periodisch zum Beginn jeder Stromhalb-%velle in Tätigkeit sind. 17. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dieLichtbogenansätze an den Elektroden durch magnetische Felder in Bewegung erhalten werden. 18. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenflächen der Elektroden durch ein strömendes Mittel, insbesondere Wasser, 01 oder ein Gas, z. B. Luft, gekühlt werden. ig. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung gleichzeitig mit der Einschaltung der Synchronisierautomatik in Betrieb gesetzt wird. 2o. Einrichtung 'nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden der Entladungsstrecken als Kolben ausgebildet sind, welche in einem sie beide umgebenden Isolierzylinder beweglich sind. 21. Einrichtung nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündung der Elektroden durch eine genügend hohe Kompression eines zwischen den Elektroden befindlichen Gases verhindert wird und durch eine plötzliche Entlastung des Gases eingeleitet werden kann. 22. Einrichtung nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet, daß der die Kolben dicht umgebende Isolierzylinder außerhalb der normalen Elektrodenabstandsstrecke mit Schlitzen versehen ist und daß die Elektrodenkolben nach Löschung des Stromdurchgangs kurzzeitig auseinandergezogen werden, um die Lüftungsschlitze freizugeben. 23. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungsstrecken in isolierenden, mit Kaminwirkung senkrecht ausgebildeten Trennwänden angeordnet sind.