DE973362C - Anordnung zur Unterbrechung von Gleichstrom-Hochspannungsstromkreisen - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 18. FEBRUAR 1960

S 403 VIIIb/2i c

Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, elektrische Gleichströme in Hochspannungsanlagen zu unterbrechen. Diese Aufgabe tritt im besonderen bei Gleichitrom-Hochspannungsanlagen auf, die den Zweck haben, große Energiemengen über sehr große Entfernungen zu übertragen. Die Schwierigkeit, die sich der Unterbrechung hochgespannter Gleichströme entgegenstellt, besteht bekanntlich darin, daß der zwischen den Kontakten des Schalters sich bildende Lichtbogen nur schwer zum Erlöschen gebracht werden kann.

Es ist bereits bekannt, das Unterbrechen von Gleichströmen dadurch zu erleichtern, daß man dem zu unterbrechenden ,Stromkreis mit Hilfe eines besonderen Wechselstromgenerators einen Wechselstrom überlagert. Bei geeigneter Bemessung der Stärke dieses Wechselstromes im Vergleich zur .Stärke des zu unterbrechenden Gleichstromes kann erreicht werden, daß der über die Schaltkontakte fließende Strom den Wert Null durchläuft. Um bei der bekannten Einrichtung mit Sicherheit eine Stromunterbrechung herbeizuführen, muß die Wechselstromquelle so dimensioniert werden, daß unter allen Betriebsbedingungen, also auch im Kurzschlußfall, ein Stromnulldurchgang erreicht wird. Das macht eine Überdimensionierung der

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Wechselstromquelle erforderlich und verursacht hohe Anlagekosten. Außerdem muß die Wechselstromquelle dauernd in Betrieb gehalten werden, damit die Abschaltung jederzeit durchführbar ist. Weiterhin ist es bekannt, zur Unterbrechung eines Gleichstrom-Hochspannungskreises parallel zu einem Trennschalter ein Entladungsgefäß vorzusehen, das nach dem Öffnen des Trennschalters mit Hilfe eines in entgegengesetzter Polarität aufgeladenen Kondensators zum Erlöschen gebracht wird. Abgesehen davon, daß es sich hierbei um die Überlagerung von gedämpften Wechselstromschwingungen handelt, ist bei dieser Anordnung ebenfalls eine Überdimensionierung des Kondensators sowie der den Kondensator aufladenden Stromquelle erforderlich, damit unter allen Betriebsbedingungen, also auch im Kurzschlußfall, ein Stromnulldurchgang erreicht wird.

Die Erfindung geht zur einwandfreien Abschaltung von Gleichströmen großer Stärke in Hochspannungsanlagen einen anderen Weg. Gemäß der Erfindung wird zur Abschaltung ein Schalter geöffnet, der während des normalen Betriebes den Betriebsstrom führt, so daß der zu unterbrechende Strom über einen parallel zu diesem Schalter liegenden Leitungsabschnitt umgeleitet wird; diesem Leitungsabschnitt wird dann ein ungedämpfter Wechselstrom überlagert, der durch den zu unterbrechenden Strom selbst hervorgerufen wird und der so bemessen wird, daß ein periodischer Durchgang des zu unterbrechenden Stromes durch den Wert Null erzwungen wird. Von großer Bedeutung ist hierbei, daß in diesem Leitungsabschnitt eine Vorrichtung, beispielsweise eine elektrische Entladungsröhre mit flüssiger oder fester Kathode und Gas- oder Dampffüllung, angeordnet ist, die nach dem Stromnulldurchgang ihren Widerstand selbsttätig stark erhöht.

Die Überlagerung eines ungedämpften Wechselstromes, der durch den zu unterbrechenden Strom selbst hervorgerufen wird, hat den Vorteil, daß eine Löschung auch dann stattfindet, wenn nicht bereits beim ersten Stromnulldurchgang gelöscht wurde, da die nachfolgenden Schwingungen von gleicher Amplitude sind. Mit der Unterbrechung des Gleichstromes hört dann die Schwingungserzeugung selbsttätig auf. Ein beachtlicher Vorteil der Anordnung nach der Erfindung besteht weiterhin darin, daß sich die Stärke der Wechselstromschwingungen selbsttätig weitgehend der Stärke des zu unterbrechenden Gleichstromes anpaßt. Es werden daher auch beim Abschalten im Kurzschlußfall, also beim Abschalten sehr großer Ströme, ohne äußeres Zutun zur Löschung ausreichende Wechsel-Stromschwingungen erzeugt, ohne daß irgendwelche Anlagenteile von vornherein überdimensioniert werden müssen.

Zur Erzeugung des zu überlagernden Wechselstromes wird vorteilhafterweise ein von dem zu unterbrechenden Gleichstrom durchflossener Lichtbogengenerator (Poulsen-Generator) benutzt. An sich ist es bekannt, zu einem Lichtbogenstrom eine Kapazität und eine Induktivität parallel zu schalten, so daß dem Lichtbogenstrom ein Strom überlagert wird, der den Bogenstrom wenigstens kurzzeitig zu Null macht. Mit Hilfe einer solchen Anordnung allein läßt sich jedoch eine Gleichstrom-Hochspannungsanlage nicht abschalten, da es hier bei jedem Stromnulldurchgang zu einem Wiederzünden des Lichtbogens kommen würde. Für die Abschaltung einer Gleichstrom-Hochspannungsanlage ist daher die gleichzeitige Verwendung einer Vorrichtung, die ihren Widerstand nach einem Stromnulldurchgang selbsttätig stark erhöht, wie sie die Erfindung vorsieht, von großer Bedeutung.

Als Vorrichtungen, die nach einem Stromnulldurchgang ihren Widerstand selbsttätig stark erhöhen, werden vorzugsweise elektrische Entladungsgefäße mit flüssiger oder fester Kathode und Gas- oder Dampffüllung verwendet. Obwohl grundsätzlich auch mechanisch arbeitende Einrichtungen hierfür brauchbar sind, kommen dennoch mit Vorteil die erwähnten Entladungsgefäße in Betracht, weil in solchen Gefäßen beim Nulldurchgang die Entladung selbsttätig erlischt und das Wiederzünden bei Rückkehr einer positiven Anodenspannung leicht verhindert werden kann. Außerdem lassen sich solche Gefäße für hohe Betriebsspannungen bauen.

Damit vermieden wird, daß ein wesentlicher Teil des zur Überlagerung dienenden Wechselstromes in die Gleichstrom-Hochspannungsanlage abfließt, empfiehlt es sich, diese Anlage gegenüber der Wechselspannungsquelle durch Drosselspulen hoher Induktivität abzuriegeln. Umgekehrt muß vermieden werden, daß der zu unterbrechende Gleichstrom einen Weg über die Wechselspannungsquelle findet. Dies läßt sich durch Einschalten von Kondensatoren erreichen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind schematisch in den Figuren dargestellt.

Fig. ι zeigt die Schaltung des ersten Beispiels mit Lichtbogengenerator; in

Fig. 2 ist eine ergänzte Schaltung dargestellt, in der Widerstände zur Begrenzung des elektrischen Gleichstromes vorhanden sind.

In Fig. ι ist mit 1 eine Gleichstrom-Hochspannungsquelle bezeichnet. 2 ist der Verbraucher, 3 die Verbindungsleitung zwischen beiden. Die Stromunterbrechungsanordnuug enthält den Schalter 4 no und die zu ihm parallelliegende Hilfseinrichtung als eigentliche Stromunterbrechungseinrichtung. Diese enthält einen Poulsen-Generator, der durch die Lichtbogenstrecke 12, die Kapazität 17 und die Induktivität 18 gebildet wird. Der Lichtbogen 12 geht, wenn der Generator in Betrieb ist, zwischen den Elektroden 13, 14 über. Zur Einleitung des Lichtbogens dienen die durch die Elektroden 13, 14 geführten Kontaktstifte 15, 16, die durch eine nicht dargestellte Einrichtung im gewünschten Zeitpunkt auseinandergezogen werden können. Mit der Lichtbogenstrecke ist eine Vorrichtung in Reihe geschaltet, die nach dem Stromnulldurchgang ihren Widerstand selbsttätig stark erhöht, d. h. den Strom unterbricht. Als eine solche Vorrichtung können Gas-oder Dampf entladungsstrecken benutzt

werden, die in den Figuren als Ventile 6 und J dargestellt sind. Mit 8 ist eine Drosselspule bezeichnet, die zur Abriegelung des Gleichstromkreises gegenüber den vom Poulsen-Generator erzeugten Schwingungen dient.

Die beschriebene Einrichtung wirkt in folgender Weise: Will man den vom Generator ι zum Verbraucher fließenden Gleichstrom unterbrechen, so wird zunächst der Schalter 4 geöffnet. Nach dem ίο öffnen dieses Schalters fließt der zu unterbrechende Gleichstrom über den Umgehungsweg, der durch die Ventile 6 und 7, die Kontaktstifte 15, 16 und die Drosselspule 8 gebildet wird. Unmittelbar im Anschluß an das Öffnen des Schalters 4 werden die Kontaktstifte 15, 16 auseinandergezogen. Dabei bildet sich zwischen diesen Elektroden ein Lichtbogen, der auf die Hauptelektroden 13, 14 übergeht, sobald die längsbeweglichen Hilfselektroden 15, 16 im Innern der Hauptelektroden verschwinden. Der ao Lichtbogen führt zur Anfachung von Schwingungen in dem die Kapazität 17 und die Induktivität 18 enthaltenden Kreis. Wenn man in bekannter Weise dafür sorgt, daß im Lichtbogen Schwingungen zweiter Art auftreten, erreicht die Amplitude der erzeugten Schwingungen Werte, die größer sind als der den Lichtbogen unterhaltende Gleichstrom. Damit wird der für die Stromunterbrechung wichtige Stromnulldurchgang geschaffen, d. h., im Stromkreis des Lichtbogens kehrt sich die Stromrichtung um.

Während der Stromrichtungsumkehr wird das Entladungsgefäß 6 stromlos und nichtleitend. Bei der nun folgenden Stromrichtungsumkehr, mit der sich die ursprüngliche Stromrichtung wieder einzustellen versucht, wird auch das Entladungsgefäß 7 stromundurchlässig, so daß der Strom nicht mehr fließen kann und der Lichtbogen im Poulsen-Generator erlischt. Damit ist der Unterbrechungsvorgang beendet. Obwohl es grundsätzlich möglich ist, mit der Lichtbogenstrecke mechanisch arbeitende Kontakte in Reihe zu schalten, die nach dem Stromnulldurchgang selbsttätig öffnen und damit ihren Widerstand stark erhöhen, empfiehlt es sich, wie bereits in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel angegeben, elektrische Gas- oder Dampfentladungsgefäße zu verwenden, die für hohe Betriebsspannungen bemessen sind und mit festen oder flüssigen Kathoden ausgerüstet sein können. Diese Entladungsgefäße können auch Steuergitter oder ähnliche Einrichtungen enthalten, die dazu benutzt werden können, nach dem Erlöschen der Entladung das Wiederzünden in der folgenden positiven Halbwelle zu vermeiden. Es können auch Entladungsgefäße mit sogenannten Steuerstiften (Ignitron) verwendet werden, bei welchen das Wiederzünden dadurch unmöglich gemacht wird, daß dem Steuerstift nach dem Erlöschen der Entladung keine Zündspannung zugeführt wird. Die Anwendung von Entladungsgefäßen hat den Vorteil, daß bei ihnen die Entladung beim Stromnulldurchgang selbsttätig erlischt, ohne daß es besonderer Hilfsmittel bedarf. Man muß lediglich darauf bedacht sein, dafür zu sorgen, daß die Entionisierung der Entladungsstrecke in genügend kurzer Zeit stattfindet, damit bei Wiederkehr der Spannung keine erneute Zündung stattfinden kann.

Obwohl es grundsätzlich genügen würde, mit der Lichtbogenstrecke 12 ein einziges Ventil in Reihe zu schalten, das für die Richtung des zu unterbrechenden Stromes durchlässig ist, empfiehlt es sich dennoch, wie in den Figuren dargestellt, ein weiteres, im entgegengesetzten Sinn geschaltetes Ventil zu verwenden, um die Stromrichtungsumkehr im Lichtbogen zu ermöglichen und dadurch eine vorzeitige Unterbrechung der Schwingungserzeugung zu vermeiden. Auf diese Weise kann man die für die Entionisierung des Ventils 6 zur Verfügung stehende Zeit verlängern.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wird der Lichtbogen zwischen den Eelektroden 13 und 14 durch Auseinanderziehen der Zündstifte 15 und 16 eingeleitet. An Stelle zentraler Stifte können auch andere der Lichtbogenstrecke benachbarte Elektroden verwendet werden, sofern man dafür sorgt, daß der sich beim Trennen dieser Elektroden bildende Lichtbogen auf die zur Schwingungserzeugung dienenden Hauptelektroden übergeht. Man kann aber auch so arbeiten, daß man zwei Elektroden, wie sie bei Poulsen-Generatoren üblich sind, zunächst miteinander in Berührung bringt und dann durch Entfernen dieser Elektroden voneinander einen Lichtbogen zieht, der die Schwingungserzeugung ermöglicht. Die Anwendung besonderer Elektroden zur Einleitung des Lichtbogens hat jedoch den Vorteil, daß man den Widerstand des Umgehungskreises zum Schalter 4 klein halten kann, so daß es möglich ist, den Schalter praktisch ohne Last zu öffnen; denn die an den elektrischen Ventilen auftretenden Spannungen lassen sich leicht so klein halten, daß ihre Bewältigung dem Gleichstromschalter 4 keine Schwierigkeiten bereitet.

Die Schwingungserzeugung im Lichtbogengenerator und die Lage der Schwingcharakteristik kann durch Mittel, wie sie in der Hochfrequenztechnik beim Poulsen-Generator erprobt worden sind, beeinflußt werden. Hierzu gehört vor allem die Kühlung der Lichtbogenstrecke durch geeignete Gasströmung, die Anwendung rotierender Elektroden, die Benutzung von Magnetfeldern zur Beeinflussung der Lichtbogenstrecke, sei es, daß diese konstant oder vom Lichtbogenstrom abhängig gemacht sind. Auch bei der Bemessung der Lichtbogenlänge, der Elektrodenform und des Elektrodenmaterials können die Erfahrungen verwendet werden., die vom Poulsen-Generator her bekannt sind. Dabei ist darauf Rücksicht zu nehmen, daß für bestimmte Betriebsbedingungen (Elektrodenabstand, Stärke des auf den Lichtbogen einwirkenden Magnetfeldes) sich eine bestimmte Lage der Schwingungscharakteristik ergibt, die natürlich so gelegt werden muß, daß sie den zu unterbrechenden Strom überdeckt, d. h. daß der Wechselstrom mindestens so groß ist wie der zu unterbrechende Gleichstrom. An welche Stelle der Charakteristik man den Arbeitspunkt legt, hängt davon ab, ob man mit

nennenswerten Überströmen im Schaltmoment zu rechnen hat. Da diese Verhältnisse nicht immer zu übersehen sind, empfiehlt es sich, die Betriebsverhältnisse des Lichtbogens selbsttätig vom jeweiligen Gleichstrom abhängig zu machen. Das kann durch magnetisch wirkende Steuereinrichtungen geschehen, die beispielsweise den Abstand der Bogenelektroden in Abhängigkeit vom jeweils herrschenden Gleichstrom einstellen. Auch das auf ίο den Lichtbogen einwirkende Magnetfeld kann von dem jeweils fließenden Gleichstrom abhängig gemacht sein.

Es dürfte häufig der Wunsch vorliegen, die zur Abschaltung benötigten Mittel von der Hochspannung abzutrennen. Zu diesem Zweck kann man bei der Einrichtung nach Fig. 1 weitere steuerbare Ventile verwenden, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Diese Ventile sind mit 19 bezeichnet. Während des Vorganges, der zur Unterbrechung des Gleichstromes dient, werden die Ventile 19 stromdurchlässig gehalten. Will man den Generator bzw. die Drosselspule 18 bei geöffnetem Schalter 4 von der Hochspannung trennen, dann werden die Ventile 19 mit Hilfe bekannter Steuermaßnahmen stromundurchlässig gemacht.

In Anlagen, in welchen sehr große Kurzschlußströme zu erwarten sind und deshalb der Bau eines Poulsen-Generators der sowohl bei normalem Betriebsstrom als auch im Kurzschlußfalle einwandfrei arbeitet, gewisse Schwierigkeiten bereitet, kann es sich empfehlen, durch Einschaltung eines Widerstandes den maximalen Gleichstrom zu begrenzen. Ein solcher Widerstand ist in Fig. 2 mit 20 bezeichnet. Er kann durch den Schalter 21 überbrückt werden. Die Begrenzung des maximalen Stromes hat insbesondere den Vorteil, daß man auch für Anlagen verschiedener Stromergiebigkeit Unterbrechungseinrichtungen ein und derselben für einen bestimmten Strombereich gebauten Type verwenden kann. Allerdings muß man bei der Verwendung von Widerständen zur Strombegrenzung darauf Rücksicht nehmen, daß ein Teil der Abschaltaufgabe den Schaltern 4 bzw. 2 r übertragen wird. Diese Schalter müssen dann in der Lage sein, den maximal auftretenden Strom bei dem am Widerstand 20 auftretenden Spannungsabfall abzuschalten. Man kann die Abschaltungsaufgabe aber auch dem Widerstand 20 wenigstens teilweise übertragen, wenn man ihn veränderlich macht und beim Öffnen des Schalters 4 zunächst auf den kleinsten Widerstandswert einstellt. Zu diesem Zweck sind Flüssigkeitswiderstände geeignet, die so beschaffen sind, daß der Gleichstrom zunächst über einen Flüssigkeitspfad verhältnismäßig hoher Leitfähigkeit, z. B. einem mit einem Elektrolyten gefüllten Behälter, geleitet wird. Um den Strom zu verringern und auf einen von der eigentlichen Schalteinrichtung leicht zu bewältigenden Wert zu bringen, kann man die gut leitende Flüssigkeit durch ein schlecht leitendes Medium, beispielsweise Wasser, verdrängen. Da die Belastung solcher Widerstände nur verhältnismäßig kurze Zeit dauert, kann man mit kleinen Geräten auskommen.

Die Änderung eines Widerstandes durch Änderung der Leitfähigkeit einer Flüssigkeit geht stetig vor sich. Man kann aber auoh eine stufenweise Schaltung vornehmen, indem man wahlweise Elektroden, die sich in verschiedenen Abständen voneinander befinden, einschaltet. Das Einschalten dieser Elektroden kann mit Hilfe mechanischer Schalter, aber auch mit Hilfe von Elektrolyten geschehen, die durch ein Medium geringer Leitfähigkeit verdrängt werden, sobald der Strom an einer bestimmten Elektrode unterbrochen werden soll.

Man kann die Größe des Widerstandes 20 auch von der Stärke des zu unterbrechenden Gleichstromes derart abhängig machen, daß sich jeweils ein in einem verhältnismäßig engen Strombereich liegender Stromwert einstellt. So kann man beispielsweise abhängig von der Stromstärke in einen Elektrolyten so lange reines Wasser einströmen lassen, wie der Stromwert über einer bestimmten Größe liegt.

Bei einer Anlage gemäß Fig. 2, bei der zur Begrenzung oder Einstellung des zu unterbrechenden Gleichstromes ein Widerstand vorgesehen ist, 'wickelt sich der Schaltvorgang folgendermaßen ab:

Zunächst wird der Schalter 4 geöffnet und der zu unterbrechende Gleichstrom über den Umgehungsweg: Schalter 21, Ventil 6, 7, Kontakte 13, 14, Drosselspule 8, geleitet. Im Anschluß daran wird durch Öffnen des Schalters 21 der Widerstand 20 in den Stromkreis gelegt. Dieser Widerstand kann konstant sein, er kann aber auch automatisch so eingeregelt werden, daß sich ein Gleichstrom einstellt, der im Schwingbereich des Lichtbogengenerators liegt. Nach dem Öffnen der Kontakte 15, 16 setzen die Schwingungen des Poulsen-Generators ein, und es kommt die weiter oben an Hand der Fig. 1 beschriebene Stromunterbrechung zustande.

Verwendet man elektrische Entladungsgefäße zur Unterbrechung eines Gleichstromes im Sinne der obigen Erfindung, so muß man dafür sorgen, daß die Entionisierungszeiten so kurz sind, daß während der Stromrichtungsumkehr eine so weitgehende Entionisierung stattfindet, daß das Gefäß nicht wieder zünden kann. Mittel zur Herabsetzung der Entionisierungszeiten in Entladungsgefäßen sind bekannt. Hierzu gehören in erster Linie metallische Einbauten, welche geeignet sind, Ionen rasch aufzunehmen. Die erforderlichen Entionisierungszeiten stehen mit der Frequenz des überlagerten Wechselstromes in Zusammenhang, da von dieser Frequenz die Dauer der Stromrichtungsumkehr abhängt. Um den Bau der Entladungsgefäße nicht unnötig zu erschweren, wird man die Frequenz des überlagerten Wechselstromes nicht sehr hoch wählen. Man kann aber auch nicht mit sehr tiefen Frequenzen arbeiten, weil sonst zwischen dem Ausschaltkommando und der tatsächlichen Abschaltung eine zu lange Zeit verstreicht und weil die im Wechselstromkreis liegenden Schaltelemente (Kondensatoren und Drosselspulen) bei tiefen Frequenzen zu große Ausmaße annehmen.

Es dürfte sich im allgemeinen als z\veckmäßig erweisen, Frequenzen in der Größenordnung von 200 Hz anzuwenden.

Stromrichter mit kurzen Entionisierungszeiten weisen meist verhältnismäßig hohe Brennspannungen auf. Das ist im vorliegenden Falle nicht schädlich, weil genügend hohe Spannungen zur Verfügung stehen und die Energieverluste im Gefäß wegen der kurzzeitigen Benutzung keine ausschlaggebende Rolle spielen. Man kann sogar beim Bau der Entladungsgefäße bewußt darauf ausgehen, den Durchlaßwiderstand zu erhöhen, um damit dem Entladungsgefäß zum Teil die Aufgabe zu übertragen, die weiter oben in Zusammenhang mit dem Widerstand 20 beschrieben worden ist. Um den Schalter 4 bei kleiner Spannung öffnen zu können, kann man bei der Anwendung von Entladungsgefäßen hoher Brennspannung dafür sorgen, daß diese Gefäße zunächst mit niedriger Brennspannung arbeiten. Um in der Fig. 1 anzudeuten, daß im Falle der Anwendung von Entladungsgefäßen diese Gefäße zunächst mit niedriger Brennspannung arbeiten sollen, ist gestrichelt eine einen Schalter 71 enthaltende Umgehungsleitung eingezeichnet. Das ist in der Weise möglich, daß man besondere Hilfselektroden in diesen Gefäßen anbringt, zu welchen die Entladung zunächst übergeht. Nach dem öffnen des Schalters 4 kann dann die Stromleitung zu diesen Anoden unterbrochen werden. Das kann entweder mit Hilfe von stromabhängigen Schaltern geschehen, aber auch mit einer Spezialanordnung von Schmelzdrähten nach Art von Sicherungspatrone!!, die so bemessen sind, daß sie kurz nach dem Einsetzen des Stromes abbrennen. Diese Drähte müssen natürlich nach dem Schaltvorgang wieder ersetzt werden. Nach dem Abschalten der zur Aufrechterhaltung einer Entladung niedriger Brennspannung dienenden Elektrode geht die Entladung selbsttätig zu den eigentliehen Hauptelektroden über. Die dorthin führende Entladungsbahn steht unter dem Einfluß geeigneter Entionisierungsflächen, so daß nach der Stromrichtungsumkehr ein Wiederzünden auch bei der hohen Betriebsspannung der Gleichstromanlage verhindert werden kann.

Bei Schaltungen gemäß Fig. 2, bei welchen vier Entladungsgefäße verwendet werden, kann man eine Vereinfachung in der Weise treffen, daß man zwei Entladungsgefäße, deren Kathoden auf dem gleichen Potential liegen, zu einem Gefäß mit einer Kathode und zwei Anoden vereinigt. Die Vereinigung der beiden Kathoden ist in der Figur duroh die strichlierte Linie 197 angedeutet.

Die zur Unterbrechung des Gleichstromes bei einer Anordnung gemäß der Erfindung notwendigen Schaltmaßnähmen werden zweckmäßig selbsttätig durchgeführt, nachdem sie durch einen einleitenden Impuls ausgelöst worden sind. Man kann sich hierzu der bekannten Mittel der Steuertechnik bedienen, mit deren Hilfe es gelingt, zwangläufig die erforderlichen Schalt- und S teuer vorgänge in der richtigen Reihenfolge und in der gewünschten Abhängigkeit ablaufen zu lassen. Die Auslösung kann dabei durch bekannte Schutzeinrichtungen, Überstrom- oder Erdschluß-Prüfeinrichtungen veranlaßt werden. Im besonderen kann die Einschaltung des Widerstandes 20 nach Fig. 2 von selbsttätig arbeitenden Überstrom-Überwachungseinrichtungen eingeleitet werden.

Claims (23)

70 Patentansprüche:

1. Anordnung zur Unterbrechung von Gleichstrom-Hochspannungsstromkreisen, dadurch gekennzeichnet, daß der zu unterbrechende Strom durch öffnen eines Schalters, der normalerweise den Betriebs strom führt, über einen parallel zum Schalter liegenden Leitungsabschnitt umgeleitet wird, in dem dem zu unterbrechenden Strom ein ungedämpfter Wechselstrom überlagert wird, dessen Erzeugung durch den zu unterbrechenden Strom selbst geschieht und der so bemessen ist, daß ein periodischer Durchgang des Stromes durch den Wert Null erzwungen wird, und daß in diesem Leitungsabschnitt eine Vorrichtung

(z. B. elektrische Entladungsrohre mit flüssiger oder fester Kathode und Gas- oder Dampffüllung) liegt, die nach dem Stromnulldurchgang ihren Widerstand selbsttätig stark erhöht.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstrom-Hochspannungsstromkreiis gegenüber der den überlagerten Wechselstrom liefernden Stromquelle durch Drosselspulen hoher Induktivität abgeriegelt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselstromquelle gegenüber dem Gleichstromkreis durch Kondensatoren abgeriegelt ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Anwendung von elektrischen Ventilen zur Unterbrechung des Gleichstromes zwei Ventile gegensinnig parallel geschaltet sind.

5. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Überlagerung dienende Wechselstrom mit Hilfe von Um- oder Wechselrichtern erzeugt wird.

6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Überlagerung dienende Wechselstrom mit Hilfe eines Lichtbogengenerators (Poulsen-Generator) erzeugt wird, dessen Lichtbogen von dem zu unterbrechenden Gleichstrom gespeist wird.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtbogen des Lichtbogengenerators durch Öffnen des Kontaktes zwischen den Lichtbogenelektroden gezogen wird.

8. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe der in einem bestimmten Abstand voneinander angeordneten Elektroden des Lichtbogengenerators ein Hilfskontakt derart angeordnet ist, daß der beim öffnen des Schalters (4) sich bildende Licht-

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bogen auf die Elektroden des Lichtbogengenerators übergeht.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfskontakte innerhalb der Elektroden des Lichtbogengenerators angeordnet sind.

10. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtbogen unter dem Einfluß bekannter Mittel (z. B. Kühlung, Anblasen, Anwendung eines Magnetfeldes, Elektrodendrehung) zur Herbeiführung von Schwingungen zweiter oder dritter Art steht.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsverhältnisse des Lichtbogens so eingestellt sind, daß der Bogenstrom in einem erhebli'chen Teil der Periode der selbsterregten Schwingungen Null oder negativ ist.

12. Anordnung nach Anspruch 6 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsverhältnisse des Lichtbogens so eingestellt sind, daß seine Schwingcharakteristik den Wert des zu unterbrechenden Gleichstromes überdeckt.

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsverhältnisse des Lichtbogens, insbesondere seine Länge oder die Stärke des auf ihn einwirkenden Magnetfeldes, selbsttätig der jeweils herrschenden Stärke des zu unterbrechenden Gleichstromes angepaßt werden.

14. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stromkreis der Wechselstromquelle gegensinnig parallel geschaltete steuerbare Entladungsgefäße (19) eingeschaltet sind, mit deren Hilfe die Wechselstromquelle von der Gleichstromseite elektrisch getrennt werden kann,

15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das eine zur Abtrennung des Wechselstromgenerators von der' Gleichstrom-Hochspannungsanlage dienende Entladungsgefäß mit einem zur Unterbrechung des Gleichstromes dienenden Entladungsgefäß in der Weise vereinigt wird, daß beide Entladungsstrecken eine gemeinsame Kathode erhalten.

16. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in den Gleichstromkreis zusätzliche Widerstände eingeschaltet werden.

17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Gleichstromkreis eingeschalteten Widerstände so bemessen sind, daß sie den maximal auftretenden Strom auf einen Wert begrenzen, der im Arbeitsbereich des Lichtbogengeneratoirs liegt.

18. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der im Gleichstromkreis liegende Widerstand selbsttätig so verändert wird, daß der zu unterbrechende Strom im Arbeitsbereich des Lichtbogengenerators liegt.

19. Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß zur Strombegrenzung veränderliche Flüssigkeitswiderstände dienen, bei walchen eine Flüssigkeit verhältnismäßig hoher Leitfähigkeit im Schaltmoment durch ein Medium geringerer Leitfähigkeit, insbesondere eine weitere Flüssigkeit, verdrängt wird.

20. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Stromunterbreohung dienenden Entladungsgefäße unter Verzicht auf eine niedrige Brennspannung· durch Anwendung bekannter Mittel so gebaut sind, daß sie eine sehr kurze Entioni sierungszeit aufweisen.

21. Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß im Entladungsgefäß Mittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe zunächst eine Entladung geringer Brennspannung aufrechterhalten werden kann.

22. Anordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Schalteinrichtung, z. B. durch einen Abschmelzdraht, die Elektrode, zu der die Entladung geringer Brennspannung übergeht, ausgeschaltet wird.

23. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz und Schwingungsform des überlagerten Wechselstromes im Hinblick auf die Entionisierungszeit der zur Abschaltung dienenden Entladungsgefäße so bemessen ist, daß nach der Stromrichtungsumkehr die Entionisierung so weit fortgeschritten ist, daß das Entladungsgefäß nicht mehr zündet.

tten:

4, 449883.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 269 254, 449 883,

456759, 477891, 488801, 521636, 611317.

638981, 671447, 912832;

deutsche Altpatentanmeldung S 99015 VIIIb/ c² (bekanntgemacht am 29. 12. 1932).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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