DE953721C

DE953721C - Arrangement to protect the contacts of mechanical converters

Info

Publication number: DE953721C
Application number: DEE8882A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Adil Erk; Dr-Ing Herbert Tolazzi
Original assignee: Emag Elektrizitaets GmbH
Current assignee: Emag Elektrizitaets GmbH
Priority date: 1954-04-18
Filing date: 1954-04-18
Publication date: 1956-12-06

Description

.Anordnung zum Schutze der Kontakte von mechanischen Stromrichtern Es ist bekannt, bei mechanischen Stromrichtern Einrichtungen vorzusehen, welche im Störungsfalle den sich etablierenden Kurzschlußstrom von den sich trennenden Kontakten fernhalten. Üblicherweise werden hierzu sogenannte Kurzschließeinrichtungen verwendet, welche an die Zuleitung zwischen Transformator und Stromrichter angeschlossen werden und durch Kurzschließen der Phasenzuleitungen und Überbrücken der mechanischen Kontakte den Kurzschlußstrom von den mechanischen Kontakten fernhalten. Das Kurzschließen der mechanischen Kontakte hat verschiedene sehr entscheidende Nachteile, wie z. B. außerordentlich hohe Beanspruchung des Stromrichtertransformators durch Kurzschlußströme, unerwünscht starke Rückwjrkungen dieserKurzschlüsse auf das speisende Netz, insbesondere dann, wenn dieses Netz hinsichtlich seiner Leistung etwa der Leistung des Stromrichters entspricht. Zur Begrenzung der hohen Kurzschlußströme ist es daher bereits vorgeschlagen worden, Schnellschalter in den Wechselstromzuleitungen anzuordnen und diese Schnellschalter mit Kurzschließeinrichtungen zu kombinieren. Es gelingt auf diese Art und Weise, die Höhe des Kurzschlußstromes zu begrenzen. Diese Einrichtungen verhindern jedoch nicht bei elektromagnetisch betätigten Kurzschließeinrichtungen gewisse Abbrandschäden an den mechanischen Kontakten, weil für das Ansprechen elektromagnetisch gesteuerter Kurzschließeinrichtungen Zeiten in der Größenordnung von i bis 2 Millisekunden erforderlich sind, welche ausreichen, um bei Strömen von mehreren io ooo Ampere erheblichen Abbrand an den mechanischen Kontakten des Umformers zu verursachen. Um derlei Schäden zu vermeiden, ist daher bereits ein weiterer Vorschlag' dahingehend gemacht worden, Kurzschließeinrichtungen- mittels detonierender Sprengladungen auszulösen. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß es nicht schnell hintereinander wiederholbar ist, da nach der Detonation einer Sprengkapsel diese erst wieder erneuert werden muß. Die schnelle Ab- und Wiederzuschaltung, vergleichbar etwa mit einer sogenannten Kurzschlußfortschaltung, ist daher in wirtschaftlicher Weise praktisch kaum realisierbar. Es sind weiterhin zum Schutze periodisch betätigter elektrischer Schaltgeräte Einrichtungen vorgeschlagen worden, bei welchen .wenigstens diejenigen Stromkreise, in denen Störungen auftreten, ohne Betätigung von nicht zum mechanischen Umformex gehörenden beweglichen Kontaktteilen geöffnet werden. Es sind darunter insbesondere Dreielektrodenfunkenstrecken zu verstehen, welche z. B. zwischen die Wechselstromzuleitungen des mechanischen Umformers angeschlossen werden und welche im Störungsfalle sehr schnell zum Ansprechen gebracht werden können und damit in hinreichend kurzer Zeit den Kurzschlußstrom in den mechanischen Kontakten zunächst auf einen ungefährlichen Wert begrenzen, ihn sodann von den mechanischen Kontakten des Umformers fernhalten und dann selbst diesen Kurzschlußstrom auftrennen. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß sie nur dann anwendbar ist, wenn die Spannung der Stromrichteranlage genügend groß ist, um den Hauptstrom in der Dreielektrodenfunkenstrecke zu zünden. Zur Vermeidung aller dieser Nachteile dient die Anordnung zum Schutze der Kontakte von mechanischen Stromrichtern, vorzugsweise Rollstromrichtern, gemäß der Erfindung, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß im Störungsfalle der über einen Kontakt fließende Strom durch eine Zusatzspannung in Verbindung mit einem Schaltglied gelöscht und der Kurzschlußstrom mittels in den Wechselstromzuleitungen des Kontaktumformers angeordneter Schnellschalter abgeschaltet wird.. Arrangement to protect the contacts of mechanical converters It is known to provide devices in mechanical power converters which in the event of a fault, the short-circuit current that is established from the separating ones Keep away from contacts. So-called short-circuiting devices are usually used for this purpose used, which is connected to the supply line between the transformer and converter and by short-circuiting the phase leads and bridging the mechanical Contacts keep the short-circuit current away from the mechanical contacts. The short-circuiting mechanical contacts has several very significant disadvantages, such as: B. extremely high stress on the converter transformer due to short-circuit currents, undesirably strong repercussions of these short circuits on the feeding network, in particular when this network is about the power of the converter in terms of its performance is equivalent to. It has therefore already been proposed to limit the high short-circuit currents been to arrange high-speed switches in the AC supply lines and these high-speed switches to be combined with short-circuiting devices. In this way it is possible to limit the level of the short-circuit current. However, these facilities prevent not certain burn-up damage with electromagnetically operated short-circuiting devices on the mechanical contacts, because the response is electromagnetically controlled Short circuiting devices require times on the order of 1 to 2 milliseconds are which are sufficient to at currents of several io, ooo amperes to cause considerable burn-up on the mechanical contacts of the converter. In order to avoid such damage, there is therefore already another suggestion been made to trigger short-circuiting devices by means of detonating explosive charges. However, this method has the disadvantage that it cannot be repeated in quick succession is because after the detonation of a detonator it is only replaced again got to. The quick disconnection and reconnection, comparable to a so-called Short-circuit forwarding is therefore hardly feasible in practice in an economical manner. There are also devices for the protection of periodically operated electrical switching devices has been proposed in which .at least those circuits in which interference occur without actuation of movable ones that do not belong to the mechanical Umformex Contact parts are opened. In particular, there are three-electrode spark gaps to understand which z. B. between the AC leads of the mechanical Converter can be connected and which respond very quickly in the event of a fault can be brought and thus the short-circuit current in a sufficiently short time limit the mechanical contacts to a safe value first, then keep it away from the mechanical contacts of the converter and then yourself disconnect this short-circuit current. However, this arrangement has the disadvantage that it can only be used if the voltage of the converter system is sufficiently high is to ignite the main current in the three-electrode spark gap. To avoid of all these disadvantages, the arrangement serves to protect the contacts from mechanical Converters, preferably rolling converters, according to the invention, which thereby is characterized in that in the event of a fault, the current flowing through a contact deleted by an additional voltage in connection with a switching element and the short-circuit current by means of high-speed switches arranged in the AC supply lines of the contact converter is switched off.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to the drawing.

Fig. i zeigt als Ausführungsbeispiel eine Anordnung zum Schutze der Kontakte von mechanischen Stromrichtern, bei denen als Schaltglieder Dreielektrodenfunkenstrecken Verwendung finden. Der Stromrichtertransformator i speist über Schaltdrosseln 2, 3, 4, Schnellschalter 5, 6, 7, mechanische Kontakte 8, 9, io und über weitere nicht dargestellte Hilfseinrichtungen die Belastung i i. Parallel zu den Stromrichterkontakten 8, 9, io sind Schaltglieder, und zwar in diesem speziellen Falle Dreielektrodenfunkenstrecken 12, 13 und 14 in Verbindung mit Zusatzspannungsquellen 15, 16 und 17, geschaltet. Die Spannungsquellen 15 bis 17 werden so ausgelegt und bemessen, daß sie im Leerlauf eine Spannung liefern, welche nach Impulsgabe auf die Hilfselektroden 18, i9 und 2o ein Durchzünden der Dreielektrodenfunkenstrecken sicherstellt. Die Bemessung wird weiter so gewählt, daß nach dem Ansprechen der Dreielektrodenfunkenstrecken die treibende Spannung der Zusatzspannungsquellen 15 bis 17 zwar abfällt, aber ausreichend ist, um einerseits die Spannungsabfälle in den Lichtbögen der zugehörigen Dreielektrodenfunkenstrecken und insbesondere in den zugehörigen mechanischen Kontakten zu decken und andererseits den Strom im zugehörigen Kontakt in kürzester Zeit zu Null zu zwingen.Fig. I shows as an embodiment an arrangement for protecting the Contacts of mechanical converters with three-electrode spark gaps as switching elements Find use. The converter transformer i feeds via switching reactors 2, 3, 4, quick switch 5, 6, 7, mechanical contacts 8, 9, io and more not auxiliary equipment shown the load i i. Parallel to the converter contacts 8, 9, io are switching elements, in this special case three-electrode spark gaps 12, 13 and 14 in connection with additional voltage sources 15, 16 and 17, switched. The voltage sources 15 to 17 are designed and dimensioned so that they are idle provide a voltage which, after impulses are applied to the auxiliary electrodes 18, i9 and 2o ensures that the three-electrode spark gaps are ignited. The dimensioning is further selected so that after the response of the three-electrode spark gaps the driving voltage of the additional voltage sources 15 to 17 drops, but sufficient is, on the one hand, to reduce the voltage drops in the arcs of the associated three-electrode spark gaps and in particular to cover in the associated mechanical contacts and on the other hand to force the current in the associated contact to zero in the shortest possible time.

Die Impulsgabe auf die Hilfselektroden 18, i9 und 2o erfolgt in Abhängigkeit von Betriebsgrößen, insbesondere von Rückströmen, in bekannter Art. Gleichzeitig mit dem Ansprechen der Dreielektrodenfunkenstrecken wird auch der Abschaltvorgang in den Schnellschaltern 5, 6 und 7 eingeleitet.The impulses are applied to the auxiliary electrodes 18, i9 and 2o as a function of operating parameters, in particular of return flows, in a known way. Simultaneously When the three-electrode spark gaps respond, the shutdown process also begins initiated in the quick switches 5, 6 and 7.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist im Schaltbild der Fig.2 gezeigt, bei welchem an Stelle von Dreielektrodenfunkenstrecken hochüberlastbare Entladungsgefäße, insbesondere Dampfentladungsgefäße mit Initialzündung 2i, 22, 23, zur Anwendung gelangen. Im Gegensatz zu der Anordnung nach Fig. i, bei welcher die Zusatzspannung und die Dreielektrodenfunkenstrecke unmittelbar je einen mechanischen Kontakt überbrücken, ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 eine gleichwertige Schaltung angegeben, bei welcher durch die Gefäße 21 bis 23 .in. Verbindung mit den Zusatzspannungsquellen 15 bis 17 je zwei mechanische Kontakte überbrückt werden.. Die Wirkungsweise der Schaltung gemäß Fig. 2 ist im Prinzip die gleiche wie jene der Fig. i.Another embodiment is shown in the circuit diagram of Figure 2, in which, instead of three-electrode spark gaps, highly overloadable discharge vessels, in particular vapor discharge vessels with initial ignition 2i, 22, 23, for use reach. In contrast to the arrangement according to FIG. I, in which the additional voltage and the three-electrode spark gap directly bridges one mechanical contact each, an equivalent circuit is given in the embodiment of FIG which through the vessels 21 to 23 .in. Connection to the additional voltage sources 15 to 17 each two mechanical contacts can be bridged .. How the The circuit according to FIG. 2 is in principle the same as that of FIG.

Ein wesentlicher Vorzug der Anordnung gemäß der Erfindung besteht darin, daß der Kurzschlußstrom in den mechanischen Kontakten außerordentlich rasch zu Null gebracht werden kann, und zwar einerseits dadurch, daß das Ansteigen des Stromes in den Kontakten sofort nach Ansprechen des Schaltgliedes (Teile 12 bis 14 bzw. Teile 21 bis 23) aufgehalten wird, andererseits dadurch, daß unmittelbar nach dem Ansprechen dieser Schaltglieder der Kommutierungsvorgang des Kurzschlußstromes im mechanischen Kontakt einsetzt, wodurch bei geeigneter Bemessung der Zusatzspannungsquellen 15 bis -17 der verhältnismäßig noch kleine Kurzschlußstrom im mechanischen Kontakt in beliebig kurzer Zeit zu Null gezwungen werden kann. Über die Dreielektrodenfunkenstrecke fließt ein Kurzschlußstrom, dessen Maximalwert durch das Ansprechen der Schnellschalter 5 bis -7 begrenzt wird. Bei großen Anlagen mit verhältnismäßig hohen Kurzschlußströmen müssen daher die Schaltglieder 12 bis 14 bzw. 21 bis 23 so ausgebildet sein, daß sie den durch die Schnellschalter 5 bis 7 begrenzten Kurzschlußstrom eine gewisse kurze Zeit ertragen können.There is an essential advantage of the arrangement according to the invention in that the short-circuit current in the mechanical contacts is extremely rapid can be brought to zero, on the one hand by the fact that the increase in the Current in the contacts immediately after response of the switching element (parts 12 to 14 or parts 21 to 23) is stopped, on the other hand by the fact that immediately after the response of these switching elements, the commutation process of the short-circuit current begins in mechanical contact, which means that with a suitable dimensioning of the additional voltage sources 15 to -17 the relatively small short-circuit current in the mechanical contact can be forced to zero in any short time. Via the three-electrode spark gap A short-circuit current flows, the maximum value of which is due to the response of the high-speed switch 5 to -7 is limited. In large systems with relatively high short-circuit currents therefore the switching elements 12 to 14 and 21 to 23 must be designed so that they the limited by the quick switch 5 to 7 short-circuit current a certain can endure a short time.

Die besonderen Vorzüge der Anordnung gemäß der Erfindung bestehen nicht nur darin, daß die Unterdrückung von Kurzschlußlichtbögen an mechanischen Kontakten fast hundertprozentig gelingt und daß die Kurzschlußströme im allgemeinen sehr rasch begrenzt . werden, sondern auch in der Eignung dieser Schaltung zum jederzeit möglichen automatischen Wiedereinschalten.The particular advantages of the arrangement according to the invention exist not only in that the suppression of short-circuit arcs on mechanical Contacts almost 100 percent succeed and that the short-circuit currents in general limited very quickly. but also in the Suitability of this Circuit for automatic restart at any time.

An sich ist die Parallelschaltung von Entladungsgefäßen zu mechanischen Stromrichterkontakten bekannt. Im Gegensatz zu diesen bekannten Einrichtungen jedoch, bei welchen der Strom betriebsmäßig während eines Teiles der Kommutierungszeit über die Entladungsgefäße fließt, ist bei der vorliegenden Erfindung die Anordnung so getroffen, daß die zu den Kontakten parallel geschalteten Gefäße normalerweise keinen Strom führen, sondern nur im Störungsfalle. -Außerdem ist die Stromrichtung in den Entladungsgefäßen bei bekannten Anordnungen gerade entgegengesetzt zu der Stromrichtung in den Entladungsgefäßen gemäß der Erfindung.In itself, the parallel connection of discharge vessels to mechanical ones Converter contacts known. In contrast to these known facilities, however, in which the current is operationally over during part of the commutation time the discharge vessels flows, the arrangement is like this in the present invention made that the vessels connected in parallel to the contacts normally do not have any Conduct electricity, but only in the event of a fault. -In addition, the current direction is in the In known arrangements, discharge vessels are precisely opposite to the direction of the current in the discharge vessels according to the invention.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for protecting the contacts of mechanical converters, preferably rolling converters, characterized in that in the event of a fault, the current flowing through a contact is extinguished by an additional voltage in connection with a switching element and the short-circuit current is switched off by means of high-speed switches arranged in the AC supply lines of the contact converter. z. Arrangement according to Claim i, characterized by the use of a three-electrode spark gap as a switching element. 3. Arrangement according to claim i, characterized by the use of a vapor discharge vessel with initial ignition as a switching element. q .. Arrangement according to one or more of claims i to 3, characterized in that each contact is bridged by a series connection of a switching element with an additional voltage source. 5. Arrangement according to one or more of claims i to 3, characterized in that in each case two contacts are bridged by a series connection of an additional voltage source and a switching element.