DE697672C

DE697672C - Protective device for multi-anode converters

Info

Publication number: DE697672C
Application number: DE1937S0128046
Authority: DE
Inventors: Ernst Schulze
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1937-07-15
Filing date: 1937-07-15
Publication date: 1940-10-19

Description

Schutzeinrichtung für mehranodige Stromrichter Die bekannten Schutzeinrichtungen für Stromrichter gegen Rückzündungen und ähnliche Störungen sind im allgemeinen in der Weise .aufgebäut, daß sie entweder auf Überstrom in dem Wechselstromnetz bzw. den Anodenzuleitungen oder auf die Umkehr der Stromrichtung in dem Gleichströmkreis ansprechen. Derartige Schutzeinrichtungen haben den Nachteil, daß sie im allgemeinen erst dann zur Wirkung kommen, wenn sich die Störung bereits voll auswirkt, wenn also beispielsweise eine gestörte Anode ihren vollen Fehlerstrom führt. Die Erfindung betrifft demgegenüber eine Schutzeinrichtung, die auch schon dann anspricht, wenn an einer Anode eine Störung im Entstehen begriffen ist.Protective device for multi-anode power converters The known protective devices for power converters against reignition and similar disturbances are in general in such a way that they either react to overcurrent in the alternating current network or the anode leads or the reversal of the current direction in the direct current circuit speak to. Such protective devices have the disadvantage that they in general only come into effect when the disorder is already fully effective when For example, a disturbed anode carries its full fault current. The invention on the other hand concerns a protective device that responds when a malfunction is developing at an anode.

Es liegt im Wesen des mit Ventilstrecken arbeitenden Stromrichters, daß nach. Beendigung des Vorganges der Stromübergabe von einer Ventilstrecke zur anderen, ein Wiederansteigen des Stromes in der abzulösenden _. Phase durch die Sperrwirkung der dieser zugeordneten Ventilstrecke verhindert wird. Störungen des Stromrichters beruhen nun hauptsächlich darauf, daß eine Ventilstrecke ihre Sperrwirkung ganz oder teilweise verliert. Das wirkt sich dann so, aus, daß nach ,Beendigung des Kommutierungsvorganges die abgelöste Anode nicht völlig stromlos wird, sondern noch einen mehr oder weniger großen Reststrom führt.It is in the nature of the converter working with valve sections, that after. Completion of the process of power transfer from a valve section to the another, a renewed increase in the current in the _. Phase through the The blocking effect of the valve path assigned to this is prevented. Disorders of the Converters are now mainly based on the fact that a valve section has its blocking effect loses in whole or in part. This then has the effect that after, termination of the commutation process, the detached anode is not completely de-energized, but still leads a more or less large residual current.

Die Erfindung- verwendet ebenfalls einen Überwachungskreis,, der beim Auftreten von Fehlerströmen in der Anode die Abschaltung des Stromrichters bewirkt bzw. die Inbetriebnahme verhindert. Es wird jedoch die soeben geschilderte Erscheinung in der Weise ausgenutzt, daß die Einschaltung der Anoden in den Überwachungskreis jedesmal erst nach Ablauf der normalen Kommutierungszeit erfolgt.. DasÜberwachungsorgan spricht an, wenn in dem Überwachungsstromkreis noch ein Stromfluß über die abgelöste Anode zustande kommt. Die Schutzeinrichtung nach der Erfindung bleibt von dem normalen Anodenstrom unbeeinflußt; so daß auf dessen Größe bei dem Entwurf dez Schutzeinrichtung keine Rücksicht genommen zu werden braucht. Der Überwachungsstrom kreis kann im einfachsten Falle aus einem Widerstand bestehen, der dann jedesmal die abgelöste Anode mit derjenigen Anode verbindet, auf die die Stromführung übergegangen ist. Eine an diesem Widerstand etwa auftretende Spannung kann dann zum Auslösen vonLeistungsschaltern, Schnellschaltern usw: oder bei gittergesteuerten Stromrichtern zum Anlegen eines Sperrpotentials an die Steuergitter benutzt werden. Von besonderer Bedeutung ist die Erfindung für Stromrichter, bei denen in an sich bekannter Weise die Anoden nur während ihrer Stromführungszeit einschließlich er Überlappungszeiten mit den zeitlich benachbarten Anoden eingeschaltet werden. Hier ist bereits von vornherein eine synchron arbeitende Kontakternrichturig vorhanden, die sich unschwer so ausbilden läßt, däß sie die Aufgabe des Umschaltens des Überwachungsstromkreises mit übernehmen kann. Im übrigen ist die Erfindung keineswegs auf' estimmte Stromrichtergattungen beschränkt, sondern kann überall da Verwendung finden, w6 bei der.periodischen Umformung von Strömen Kommutierungsmittel verwendet werden, die im normalen Betrieb Ventileigenschaften besitzen..The invention also uses a monitoring circuit, the The occurrence of fault currents in the anode causes the converter to switch off or the commissioning is prevented. However, it becomes the phenomenon just described exploited in such a way that the connection of the anodes in the monitoring circuit occurs each time after the normal commutation time has elapsed speaks on if there is still a current flow through the detached anode in the monitoring circuit comes about. The protection device according to the invention remains from the normal Anode current unaffected; so that on its size in the design of the protective device no consideration needs to be taken. The monitoring circuit can be in The simplest trap consist of a resistance, which is then replaced each time Anode connects to that anode to which the current flow has passed. Any voltage that occurs across this resistor can then trigger circuit breakers, Fast switches etc: or with grid-controlled converters to create a Blocking potential can be used to the control grid. Is of particular importance the invention for converters in which the anodes in a manner known per se only during their current carrying time including the overlapping times with the temporally adjacent anodes are switched on. Here is from the start there is a synchronously working contact, which can easily be trained in this way lets that they take over the task of switching the monitoring circuit with can. In addition, the invention is in no way related to specific generators of converters limited, but can be used everywhere, w6 in the periodic transformation of currents commutation means are used, which in normal operation valve properties own..

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.Some exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing.

Fig. i zeigt, eine Stromrichteranordnung mit Entladungsstrecken, bei der die einzelnen Anoden nicht nur während der Sperrperiode abgeschaltet, sondern auch während ihrer Stromführungszeit oder zumindest während eines Teiles dieser Zeit kurzgeschlossen werden. Diese Maßnahme ist an sich bereits bekannt. Sie kann hier ohne besonderen zusätzlichen Aufwand angewendet werden; da ohnehin für das Einschalten des Überwachungsstromkreises in die Anodenzuleitung eine Schalteinrichtung vorgesehen sein muß, die bei geeigneter Ausgestaltung auch die Aufgabe des Abschaltens und des Kurzschließens der Anoden mitübernehmen kann. Die drei Anoden des Entladungsgefäßes : sind mit den Enden der Phasenwicklungen 7 des speisenden Drehstromtransformätors verbunden. Diese Phasenwicklungen 7 sind jedoch nicht zu einem Sternpunkt verbunden, sondern zu den Bürsten einer Kontakteinrichtung 2 geführt, die den Minuspol des Gleichstromverbrauchers 6 periodisch auf die einzelnen Phasenwicklungen umschaltet. Die Kontakteinrichtung 2 ist als umlaufende Kontaktwalze ausgestaltet, an deren Umfang zunächst ein über einen Schleifring mit dem Verbraucher verbundenes Hauptkontaktstück vorgesehen ist.Fig. I shows a converter arrangement with discharge paths, at which not only switches off the individual anodes during the blocking period, but also during their current conduction time or at least during part of this Time to be short-circuited. This measure is already known per se. she can can be used here without any particular additional effort; there anyway for that Switching on the monitoring circuit in the anode lead a switching device must be provided, which with a suitable design also the task of switching off and short-circuiting the anodes. The three anodes of the discharge vessel : are with the ends of the phase windings 7 of the feeding three-phase transformer tied together. However, these phase windings 7 are not connected to a star point, but to the brushes of a contact device 2, which is the negative pole of the DC consumer 6 switches periodically to the individual phase windings. The contact device 2 is designed as a revolving contact roller, on whose Scope initially a main contact piece connected to the consumer via a slip ring is provided.

Die Schleiflänge dieses Kontaktstückes ist so .'groß gewählt; daß jede Phase jeweils mindestens zum Beginn ihrer Stromführung bis zum Ende des nächsten Kommutierungsvorganges eingeschaltet ist.The length of this contact piece is so .'Great selected; that each phase at least at the beginning of its current flow until the end of the next Commutation process is switched on.

Es ist weiterhin noch eine zweite Kontaktvorrichtung 8 vorgesehen, die die durch die einzelnen Anoden mit der Kathode des Entladungsgefäßes i gebildeten Entladungsstrecken während eines wesentlichen Teiles der Stromführungsdauer der betreffenden Phase kurzschließt: Zu diesem Zweck sind an dem Umfang der Kontaktwalze drei leitende Segmente vorgesehen, die über Schleifringe mit den Enden der Phasenwicklungen 7 verbunden sind und auf denen eine mit der Kathode des Entladungsgefäßes : verbundene Kontaktbürste schleift.A second contact device 8 is also provided, those formed by the individual anodes with the cathode of the discharge vessel i Discharge paths during a substantial part of the current carrying time of the relevant phase short-circuits: For this purpose are on the circumference of the contact roller three conductive segments are provided that connect via slip rings to the ends of the phase windings 7 are connected and on which one with the cathode of the discharge vessel: connected Contact brush grinds.

Außer dem Hauptkontaktstück 3 ist nun auf dem Kontaktapparat 2 noch ein diesem Kontaktstück nacheilendes Hilfskontaktstück q. vorgesehen, das also j eweils erst dann mit einer Phasenwicklung in Berührung kommt, wenn unter normalen Verhältnissen der Strom von der zugehörigen Anode bereits an die Folgeanode abgegeben worden ist oder anders ausgedrückt, wenn die normale Kommutierüngszeit für diese Phase bereits verstrichen ist. Zwischen dem Hilfskontaktstück q. und dem Hauptkontaktstück 3 liegt der eigentliche Überwachungsstromkreis, der hier durch den Widerstand 6 dargestellt wird. Dieser Widerstand kann dabei mit umlaufend angeordnet sein, wobei dann der Spannungsabfall an ihm über Schleifringe abgenommen werden müßte. Genau so gut kann man auch einen ruhenden Überwachungsstromkreis vorsehen, der dann seinerseits über Schleifringe mit den Kontaktstücken 3 und q. zu verbinden wäre. Man kann aber auch den ganzen Auslösemechanismus in die umlaufende Walze einbauen. In diesem Fall wird durch den Spannungsabfall im Widerstand ein Elektromagnet erregt, der mit der Kontaktwalze umläuft. Durch die Magneterregung wird ein Anker angezogen; derart, daß eine Auslöseklinke aus der runden Walze hervorspringt, die die Entklinkung des Schutzschalters bewirkt.In addition to the main contact piece 3, the contact device 2 is now still on an auxiliary contact piece q following this contact piece. provided, so that j sometimes only comes into contact with a phase winding when under normal Ratios of the current from the associated anode already delivered to the following anode has been or, in other words, if the normal commutation time for this Phase has already passed. Between the auxiliary contact piece q. and the main contact piece 3 is the actual monitoring circuit, which is here through the resistor 6 is pictured. This resistance can be arranged circumferentially, with then the voltage drop across it would have to be removed via slip rings. Exactly It is just as easy to provide a static monitoring circuit, which then in turn Via slip rings with the contact pieces 3 and q. would be to connect. But you can also install the entire release mechanism in the rotating roller. In this case an electromagnet is excited by the voltage drop in the resistor, which with the Contact roller rotates. An armature is attracted by the magnet excitation; so, that a release pawl protrudes from the round roller, the unlatching of the Circuit breaker causes.

Solange nun der Betrieb störungsfrei verläuft, ist die Phasenwicklung,mit der derHilfs@ontakt4 in Berührung kommt, jeweils bereits nicht mehr stromführend. Besitzt aber infolge irgendeiner Störung die der betreffenden Phase zugeordnete Anode keine hinreichende, Ventilwirkung mehr, so entsteht über q.;5 ein Reststrom, der an dem Widerstand 5 einen Spannungsabfall hervorruft. Dieser Spannungsabfall wird dann zum Auslösender Schutzeinrichtungen benutzt. Wenn, wie in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, die Anoden periodisch überbrückt werden, so würde sich naturgemäß ein Aufhören der Ventilwirkung besonders schwerwiegend bemerkbar machen. Aus diesem Grunde ist hier in der zu derUmschalteinrichtung 8 führendenKurzschlußleitung ein Selbstschalter 9.angeordnet, der beim Ansprechen des Überwachungsstromkreises 5 ausgeschaltet wird. Selbstverständlich kann man die Anordnung auch so treffen, daß der Selbstschalter 9 erst dann eingeschaltet werden kann, wenn durch den Widerstand 5 kein, Strom mehr fließt.As long as the operation runs smoothly, the phase winding is with which derHilfs @ ontakt4 comes into contact, in each case no longer live. However, as a result of some disturbance, it has the phase assigned to it The anode no longer has a sufficient valve effect, a residual current is created via q.; 5, which causes a voltage drop across resistor 5. This voltage drop is then used to trigger the protective devices. If, as in this one Embodiment, the anodes are periodically bridged, so would naturally a cessation of the valve action particularly severely noticeable do. For this reason, the short-circuit line leading to the switching device 8 is here an automatic switch 9th arranged, which when the monitoring circuit responds 5 is turned off. Of course, the arrangement can also be made that the automatic switch 9 can only be switched on when through the resistor 5 no more electricity flows.

Fig. 2 zeigt, wie die Erf ndung ausgeführt werden kann, wenn der Transformator, wie das im allgemeinen üblich ist, einen festen Nullpunkt besitzt, an den der eine Pol des Gleichstromkreises unmittelbar angeschlossen ist. Durch die Verwendung eines besonderen Hilfstransformators m ist hier künstlich ein offener Nullpunkt geschaffen, in den dann die Umschalteinrichtung 2 für den Überwachungsstromkreis genau wie vorher eingeschaltet werden 'kann:-- Der Hilfstransformator zi ist nach Art eines- Spar-. transformators ausgebildet, d. h. die Endpunkte seiner Primärwicklungen z2 sind mit den Endpunkten der Sekundärwicklungen 13 verbunden. Die Sekundärwicklungen 13 sind jedoch nicht zu einem Sternpunkt zusammengeschaltet, sondern ihre freien Enden sind an die Bürsten der Umschalteinrichtung 2 geführt. Die Sekundärwicklung 13 spiegelt nun die Vorgänge in der Sekundärwicklung 7 des Haupttransformators genau wieder. Fließt also infolge Versagens einer Anode in einer Phase der Wicklung 7 ein Fehlerstrom, so wird dieser Fehlerstrom auch in der entsprechenden Phase der Wicklung 13 fließen, wenn deren Stromkreis durch Einschalten des Überwachungsstromkreises 5 geschlossen ist: In der Kathodenleitung des Entladungsgefäßes i ist noch ein automatischer Schalter io angedeutet, dessen Erregerwicklung über Schleifringe ständig mit dem Überwachungswiderstand 5 verbunden ist und der infolgedessen den Gleichstromkreis unterbricht, sobald an dem Widerstand 5 ein bestimmter Spannungsabfall auftritt.2 shows how the invention can be carried out when the transformer, as is generally the case, has a fixed zero point to which one pole of the direct current circuit is directly connected. By using a special auxiliary transformer m, an open zero point is artificially created here, in which the switching device 2 for the monitoring circuit can then be switched on exactly as before: - The auxiliary transformer zi is in the manner of an economy. transformer, ie the end points of its primary windings z2 are connected to the end points of the secondary windings 13. The secondary windings 13 are not interconnected to form a star point, but their free ends are led to the brushes of the switching device 2. The secondary winding 13 now precisely reflects the processes in the secondary winding 7 of the main transformer. If, as a result of the failure of an anode, a fault current flows in one phase of the winding 7, this fault current will also flow in the corresponding phase of the winding 13 if its circuit is closed by switching on the monitoring circuit 5: There is still an automatic circuit in the cathode line of the discharge vessel i Switch io indicated, the field winding of which is continuously connected to the monitoring resistor 5 via slip rings and which consequently interrupts the direct current circuit as soon as a certain voltage drop occurs across the resistor 5.

Ein weiteres Beispiel für eine Stromrichteranordnung mit festem Nullpunkt des TransformatorszeigtFig3. HieristdieUmschalteinrichtung2 für den Überwachungsstromkreis mit den einzelnen Anodenleitungen über Stromwandler 1q. verbunden. Diese Stromwandler sind in Stern geschaltet; der Überwachungsstromkreis wird jeweils zwischen die freien Enden der Sekundärwicklungen der beiden Stromwandler, die zu der gerade abgelösten und der ablösenden Anöde gehören, geschaltet. Um zu erreichen, daß die Überwachungseinrichtung mit Sicherheit nur dann anspricht, wenn in der abgelöstenAnode ein Fehlerstrom vöxhariden ist, kann man, wie das in der Zeichnung angedeutet ist, auf der Sekundärseite der Stromwandler 1q. noch ein Ventil 18 anordnen. In Fig. 3 ist nun noch für jede Anode je ein besonderes Überwachungsorgan-i7, beispielsweise ein Schauzeichen oder etwas ähnliches, angeordnet, welches nur dann anspricht,, wenn die zugehörige Anode von dem- Fehler betroffen ist. Man kann dann ohne weiteres erkennen, von welcher Anode die Störung herrührt. Zu dieseln Zweck ist der den eigentlichen Überwachungsstromkreis darstellende Widerstand 5 noch mit einer Kontaktvorrichtung 15 verbunden, die ihn periodisch auf die drei Überwachungsorgane 17 umschältef. Die Verbindung zwischen jedem der Überwachungsorgane 17 und dem Widerstand 5 bleibt dabei so langeaufrechterhalten, wie der Widerstand 5 in den Stromkreis der betreffen den Anode eingeschaltet ist.Another example of a converter arrangement with a fixed zero point of the transformer is shown in Fig. 3. Here is the switching device 2 for the monitoring circuit with the individual anode lines via current transformer 1q. tied together. These current transformers are connected in star; the monitoring circuit is in each case between the free Ends of the secondary windings of the two current transformers leading to the one just detached and belong to the releasing anode, switched. To achieve that the monitoring device only responds with certainty if a fault current vöxhariden in the detached anode is, you can, as indicated in the drawing, on the secondary side of the Current transformer 1q. arrange another valve 18. In Fig. 3 is now still for each anode a special monitoring organ-i7, for example a flag or something similar, arranged, which only responds, if the associated anode of the error is affected. You can then easily see from which anode the disturbance originates. For this purpose it is the actual monitoring circuit representative resistor 5 is still connected to a contact device 15, which him periodically switched to the three monitoring bodies 17. The connection between each of the monitoring organs 17 and the resistance 5 is maintained for so long how the resistor 5 in the circuit of the concern the anode is turned on.

Weiterhin kann es zuweilen auch empfehlenswert sein, die genannten Schutzeinrichtungen so zu kombinieren, daß der Anodenstrom und eine Phasenspannung auf einen gemeinsamen Trans--formator - wirken und daß' die resultierende Spannung der Sekundärwicklung genau wie die entsprechende Wicklung z3 in Beispiele zu .der umlaufenden Kontaktwalze geführt wird. Die hier der Einfachheit halber für Gleichrichtergefäße angegebenen Beispiele - können .selbstverständlich auch für Wechsel- und Umrichter entsprechende Anwendung finden.Furthermore, it can sometimes also be advisable to use the above Combine protective devices so that the anode current and a phase voltage on a common transformer - and that 'the resulting voltage the secondary winding exactly like the corresponding winding z3 in examples rotating contact roller is performed. The one here for rectifier vessels for the sake of simplicity given examples - can of course also be used for inverters and converters find appropriate application.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Protective device for multi-anode: converters with a monitoring circuit that, if fault currents occur in the anode, the This causes the converter to be switched off or commissioning is prevented characterized in that the anodes are switched on in the monitoring circuit every time only takes place after the normal commutation time has elapsed, and the monitoring device responds if there is still a current flow through the detached anode in the monitoring circuit comes about.

2. Protection device according to claim, i for converters, their phases through a contact device located in the transformer star point during the blocking times are interrupted, characterized in that an auxiliary contact on the contact device is provided by the, the monitoring circuit after each normal Commutation time is switched between the phase that has just been replaced and the next phase. '

3. Protective device according to Ahspruch i for converters with fixed transformer zero point, characterized,. that the contact device switching the monitoring circuit in the star point of a special one, with its outer points on the anodes of the converter connected auxiliary secondary winding is switched on.

4. Protective device according to claim i for converters with fixed transformer zero point; characterized; that the connection of the monitoring circuit with the anode lines via current transformers he follows.

5. Protection arrangement according to Claims 3 and 4, characterized in that the auxiliary secondary winding emits a resulting voltage, which is made up of the phase voltage and the anode current is formed.

6. Protective device according to claim ibis5. characterized in that a special monitoring device is provided for each anode, which is controlled by a Switching device in each case only during the time during which the associated anode is in the monitoring circuit, connected to the monitoring circuit is.

7. Protection device according to claim i to 6 for converter arrangements, their Valve sections through a synchronously operating contact device during each time short-circuited for the duration of their current conduction, characterized by means, the short-circuiting of the valve sections when the monitoring circuit responds impede.