DE696909C - Stoerschutzvorrichtung fuer periodisch betaetigte Kontakteinrichtungen, insbesondere fuer mechanische Stromumformer - Google Patents

Description

• Störschutzvorrichtung für periodisch betätigte Kontakteinrichtungen, insbesondere für mechanische Stromumformer Die Erfindung betrifft seine Verbesserung an mechanischen Kontakteinrichtungen, welche periodisch betätigt werden, vorzugsweise für Starkstrom und insbesondere für mechanische Stromumformer, bei denen der gewöhnlich durch seinen Synchronantriebgmotor herbeigeführte Schalttakt der Unterbrechungseinrichtung mit dem Stromverlauf derart synchronisiert ist, daß die Unterbrechungen jedesmal in einer Zeitspanne erfolgen, während welcher die Augenblickswerte des Stromes in dem zu unterbrechenden Kreis grade sehr klein und daher praktisch vernachlässigbar sind, so daß nur geringes oder überhaupt kein Schaltfeuer entsteht. Die zeitliche Folge der Betätigung der verschiedenen Kontaktpaare mehrphasiger Anordnungen ist -dabei durch .die Antriebsvorrichtung im wesentlichen nach Maßgabe des Verlaufes der Spannungskurve festgelegt.
• Tritt nun ein Kurzschluß oder sein Erdschluß oder eine ähnliche Störung vor Ader Kontakteinrichtung im speisenden Netz oder hinter der 'Kontakteinrichtung in dem gespeisten Anlagenteil .a:uf, so entstehen Ausgleichsströme, durch welche die Ilhasensymmetrie und idamit die regelmäßige Phasenfolge der Ströme gestört wird. Die Kontakte würden dann unter Umständen schweren Beschädigungen ,durch Lichtbögen ausgesetzt sein, wenn die -Unterbrechungsvorgänge auch nach Eintritt der Störung mit der gleichen Regelmäßigkeit wie vor Eintritt des Störungsfalles fortgesetzt werden würden. Es könnte sieh donnereignen, @daß der über ein Kontaktpaar fließende Strom gerade in dem Augenblick einen hohen Wert hat, wenn. sich dieses Kontaktpaar wieder öffnet.
• Erfindungsgemäß ist zum Schutze der Kontakte eine von dem zu unierbrechenden Strom beeinflußte Sperreinrichtung vorgesehen; welche im Störungsfall,die Öffnung der in diesem Augenblick gerade geschlossenen Stromkreise verhindert: Das kann auf zweierlei Art und Weise geschehen, nämlich einmal durch mechanische Einwirkung auf Teile der Antriebsvorrichtung mit Hilfe eines oder mehrerer mechanischer Auslöser, oder zweitens indem die Hauptkontakte -durch parallel geschaltete Hilfskontakte überbrückt werden, welche mit Hilfe von Relais geschlossen werden, bevor die regelmäßig weiterlaufende mechanische Antriebsvorrichtung die zugehörigen Hauptkontakte wieder -öffnet. Der zuerst genannte Weg ist insbesondere für Kontakte mit bin und her gehender Bewegung geeignet, z. B. für Abhebekontakte, die nach Art der Ventile von Brennkraftmaschinen von Nocken, Kurbeln o. dgl. über Stößel oder ähnliche, vorzugsweise nachstellbare Zwischenelernente angetrieben werden. Für umlaufende Kontakteinrichtungen' ist die elektrische überbrükkung besser geeignet.
• Die mechanische Sperrung der bei Eintritt der Störung gerade geöffneten Kontakte wird entweder so ausgeführt, daß die Kontakte in der geöffneten Stellung festgehalten werden; dann entstehen keine weiteren Kurzschlußkreise .außer denen, die von den bei Eintritt der Sperre gerade in der Kommutierung befindlichen Phasen gebildet werden. Hierzu müssen zwei Sperrglieder vorgesehen sein, eins für die Sperrung im geschlossenen und Beins für :die Sperrung im geöffneten Zustand, oder die Sperrklinke muß doppelt wirkend ausgebildet sein.
• Einfacher wird der Mechanismus, wenn sämtliche Kontaktpaare im geschlossenen Zustand gesperrt werden. Diejenigen, welche bei Eintritt der Störung gerade offen sind, werden in diesem Falle von der Antriebsvorrichtung noch einmal geschlossen, um dann in dieser Stellung festgehalten zu werden.
• Um Schädigungen der Einrichtung durch die infolge der Kurzschließung rasch ansteigenden Ströme zu verhindern, sind in den Zuleitungen zur Kontakteinrichtung an sich bekannte Schnellschalter öder Sicherungen mit Lichtbogenlöscheinrichtungen einzubauen, welche die Stromzufuhr unterbinden, bevor sich die Kurzschlußströme vollständig ausgebildet haben. Schnellschalter verdienen den Vorzug, w=eil sie mit einer Einrichtung zum selbsttätigen Wiedereinschalten ausgerüstet werden können. Die selbsttätige Inbetrebnahrne des Kontaktumformers erfolgt dann j vorteilhaft in der Weise, daß nach der Ingangsetzung und Synchronisierung der Antriebsvorrichtung zunächst der wechselspannungsseitig angeschlossene Umformer über ein=en allmählich bis zur völligen über-. brückung vermind=erten Anlaßwiderstand auf eine kleine. Grundlast geschaltet und dann die gleichstromseitige Hauptlast zugeschaltet wird.
• Zur Steuerung der Schutzvorrichtung werden wegen ihres fast trägheitslosen Ansprec 'hens und Arbeitens mit Vorteil Entladungsgefäße verwendet, deren Steuergitter (bzw. Zündelektrode) von dem zu unterbrechenden Strom be:einflußt wird.
• Von besonderem Vorteil ist die Erfindung für solche Kontakfieinrichtungen, denen.eine sich sprunghaft sättigende, gegebenenfalls vormagnetisierte Schaltdrossel vorgeschaltet ist, durch welche die Kurve des zu unterbrechenden Wechselstromes derart verzerrt wird, daß in der Nähe des Stromnülldurchganges eine stromschwache Pause von bis zu einer oder mehreren Millisekunden Dauer entsteht, während w=elcher der Strom vernachlässigbar klein ist, wobei gleichzeitig :ein vorzugsweise kapazitiver Nebenstrompfad parallel zu den Hauptkontakten gelegt sein kann, durch welchen der Wiederanstieg der Spannung an den Kontakten so verlangsamt wird, daß die Kontaktunterbrechung im Normalbetrieb ohne die Ausbildung von Schaltfeuer vor sich geht. Durch derartige Schaltdrosseln wird die Höhe des sich ausbildenden Kurzschlußstromes infolge ihrer Induktivität, die insbesondere im Ungesättigten Zustand sehr groß ist, begrenzt. Durch ;entsprechende Bauart der Schaltdrosseln kann erreicht werden, daß der Kurzschlußstrom nach seiner vollen Ausbildung von d=er gleichen Größenordnung ist -,vie der Nennstrom, also höchstens etwa das Zweibis Vierfache des Nennstromes beträgt. Ein derart begrenzter Dauerkurzschlußstrom kann meist ohne Schaden eine Zeitlang ertragen werden, so däß unter Umständen, wenn die Störung lediglich vorübergehend war, der regelmäßige Betrieb wieder aufgenommen werden kann, ohne daß eine Abschaltung erfolgt. Bei länger dauernden Störungen genügt zur Abschaltung der Anlage eine weniger schnell arbeitende Schalteinrichtung als oben beschrieben.
• Es ist bekannt, Gleichrichterventile in zwei Gruppen anzuordnen, von denen die eine die positiven, die andere die negativen Halbwellen des Stromes führt und gleichrichtet (Graetzschaltung). Eine derartige Schaltung kann natürlich ;auch bei Stromrichtern mit mechanischen Kontakteinrichtungen ,angewendet werden. Besteht eine derartige Schaltung beispielsweise aus zwei mal drei Kontaktpaaren, welche von der Sekundärwicklung eines Dreiphasentransformators gespeist werden, so verwendet man vorteilhaft zur elektrischen fiJberbrückung sämtlicher Kontaktpaare zwei Schaltapparate, von denen jeder aus drei festen Kontaktstücken und einer beweglichen, sich auf diese drei festen Kontaktstücke auflegenden Brücke besteht. Eine sichere Berührung einer starren Platte ist noch :gerade mit drei Auflagepunkten möglich. Man vermeidet durch die Auftrennung der Kurzschließer in zwei Gruppen seinen direkten Kurzschluß des Gleichstromnetzes. Die Auslösung dieser Parallelkontakte erfolgt zweckmäßigerweise magnetisch über ein gittergesteuertes Gasentladungsgefäß. Dieses kann seinen Zündimpuls erhalten von sechs sich sättigenden Drosselspulen, welche wie die obererwähnten Schaltdrosseln einen Kern aus hochwertigem Siliciumeisen besitzen, über die sechs Hauptanodenzuleitungen des Gleichrichters geschoben sind, und welche so vormagnetisiert sind, daß sie während des normalen Betriebes stets gesättigt sind -und nur bei auftretendem Rückstrom aus der Sättigung herauskommen und dann über das Gitter das Uas@entladungsgefäß zünden. Diese Drosseln verzögern ferner für .einen bestimmten Bereich das Ansteigen des Kurzschlußstromes, da sie beim Durchgang durch den Entsättigungszustand einen um eine oder mehrere Größenordnungen höheren Widerstandswert haben, der nach Erreichung der Sättigungsgrenze in umgekehrter Richtung wieder auf einen vernachlässigbar kleinen Wert zurückspringt.
• Man kann auch zur Steuerung der überbr ückungsrtelais auf das Gitter des Entladungsgefäßes noch eine Spannung wirken lassen, welche von dem Ankerstrom eines kleinen Synchronmotors geliefert wird, der an der speisenden Drehstromspannung hängt. Sobald diese speisende Drehstromspannung gestört wird, wird der Ankerstrom des Synchronmotors plötzlich sich ändern, und das Gasentl,adungsgefäß zündet. Man kann den Rotor des Synchronmotors von der Gleichspannung her erregen rund erhält dann .eine Zündung des G;asentladungsgefäßes - auch bei plötzlichen Änderungen der Gleichstromspannung.
• Man kann vorteilhafterweise die mechanischen Relais durch Hg-Dampfgefäße ersetzen, welche im Augenblick der Störung durch eine in die Hauptelektrode stetig ieintauchende Zündelektrode gezündet werden. Für beide Hauptelektroden verwendet man zweckmäßigerweise flüssiges Quecksilber, um in beiden Richtungen Stromfluß zu haben, wobei alsdann jede Hauptelektrode mit einer Zündelektrode versehen wird. Der Spannungsabfall des gezündeten Entladungsgefäßes würde etwa 20 Volt sein, also klein genug, um die Hauptkontakte vor Feuer zu schützen. Rohre für io ooo V Sperrspannung sind praktisch. herstellbar. Da der Strom nur Bruchteile seiner Sekunde fließt und dann voneinem Schnellschalter o. dgl.unterbrochen wird, sind auch Ströme von 5oooA noch in kleinen abgeschmolzenen Glasgefäßen zulässig. Die Zündung kann durch ein gittergesteuertes, Gasientladungsgefäß und leinen Kondensatorstromstoß in weniger als 10-4 3 herbeigeführt werden. Für leinen sechsphasigen Gleichridhter in Grlaltung sind zwei Gefäße mit je drei Anoden erforderlich. Da die Gefäße im normale Betrieb stromlos sind, so weisen sie große Spannungssicherheit auf. Die Kosten und der Aufwand für die Zündung wären wahrscheinlich geringer als bei mechanischen Relais, da diese -um so größer werden, je schneller sie schalten sollen.

Claims (6)

1. ht1TPNTANSPRÜCIIR: I. Störschutzvorrichtung für periodisch betätigte Kontakteinrichtungen, insbesondere für mechanische Stromumformer, dadurch gekennzeichnet, - daß .eine von dem zu unterbrechenden Strom oder von einer anderen elektrischen Größe der ,an die Kontakteinrichtung angeschlossenen Stromsysteme b@eeinflußte Sperreinrichtung vorgesehen ist, welche im Störungsfalle die Öffnung der in diesem Augenblick gerade geschlossenen Stromkreise verhindert.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch I für Kontakteinrichtungen mit hin und her gehender Kontaktbewegung, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche bei Eintritt der Störung gerade geschlossenen Kontakte selbsttätig in Sc'hlneßstellung festgehalten werden.
3. 3. Vorrichtung nach Ansp#ruch z, dadurch gekennzeichnet, , daß die bei Eintritt der Störung gerade offenen Kontakte selbsttätig in geöffneter Stellung gesperrt werden. q..
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bei Eintritt der Störung gerade geöffneten Kontakte nach ihrer nächsten durch den Antrieb bewirkten Schließung !s.elbsttätig in Schließstellung festgehalten werden.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu jeder Unterbrechungsstelle eine zweite Kontakteinrichtung vorgesehen ist, die sich bei Eintritt der Störung vor der -nächsten Schaltbewegung der Hauptkontakte selbsttätig schließt. .
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß- in den durch die Überbrückungseinrichtungen gebildeten Kurzschlußkreisen den Kurzschlußström begrenzende Schaltdrosseln angeordnet sind"deren hochgesättigter Magnetkern bei einem vorbestimmten Augenblickswert des die Schaltdrossel durchfließenden Stromes,durch sprunghafte Entsättigung die fortschreitende Änderung' dieses Augenblickswertes vorübergehend aufhält: Vorrichtung nach Anspruch 5 für Graetzscbaltung, dadurch gekennzeichnet; daß für jede der beiden Schaltgruppen ein Hilfsschaltgerät vorgesehen ist. B. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsschalt-@einrichtung zur Überbrückung der Hauptkontakte aus einem oder mehreren Entladu;ngsgefäßen, insbesondere Quecksilberdampfgefäßen mit in das Elektrodenmate-4#@al stetig eintauchenden Zündelektroden, `begeht. " Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch ;gekennzeichnet,- daß ein Entladungsgefäß mit von dem zu unterbrechenden Strom beeinflußtem Sperrgitter zur Steuerung der Schutzvorrichtung dient.