EP1480241A1 - Hybrid DC circuit breaker with zero current switching and method of switching - Google Patents

Hybrid DC circuit breaker with zero current switching and method of switching Download PDF

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EP1480241A1
EP1480241A1 EP03090155A EP03090155A EP1480241A1 EP 1480241 A1 EP1480241 A1 EP 1480241A1 EP 03090155 A EP03090155 A EP 03090155A EP 03090155 A EP03090155 A EP 03090155A EP 1480241 A1 EP1480241 A1 EP 1480241A1
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EP
European Patent Office
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current
quenching
time
switching
switching device
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EP03090155A
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German (de)
French (fr)
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EP1480241B1 (en
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Jürgen Kunhardt von Schmidt
Ulrich Kahnt
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Elpro BahnstromAnlagen GmbH
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Elpro BahnstromAnlagen GmbH
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H33/02—Details
    • H01H33/59—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switch and not otherwise provided for, e.g. for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle
    • H01H33/596—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switch and not otherwise provided for, e.g. for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle for interrupting dc
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H01H9/541—Contacts shunted by semiconductor devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H01H9/56—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for switching off a direct current in a rectifier substation for a direct current traction power supply using a vacuum switch and one Off circuit.
  • DE 44 47 439 describes a method and a circuit arrangement for a commutation and quenching device of a quick breaker in which firing pulses for two switching thyristors in the commutation branch are triggered at the same time as the switching command for the quick breaker, as a result of which the capacitor is discharged via the drive coils of the quick breaker and causes the contact opening. At the same time, the current commutates into the commutation branch. At a later point in time, two charging thyristors are fired, as a result of which the capacitor is recharged and the full capacitor voltage clears the two switching thyristors in the commutation branch.
  • the task is a method and a DC high-speed switching device for traction power supplies that specify a reliable and fast shutdown of the operating current or of Short circuit currents with simultaneous electrical isolation of the line from ensure the busbar of the rectifier substation and with inexpensive components can be realized.
  • this object is achieved by a method and a DC high-speed switching device with the features of Claims 1 and 9 solved.
  • the shutdown process by opening the metallic contact of a switching device that preferably a vacuum switch is initiated. It forms in the Vacuum interrupter an arc over the switching path.
  • a parallel Extinguishing capacitor arranged to the switching path becomes a guarantee the operational readiness of the quick-switching device between the Discharges constantly charged.
  • a quenching thyristor ignited, causing the quenching capacitor over the Switching section of the switching device discharges.
  • the defined time too which the quenching thyristor is ignited, taking into account the mechanical switching times of the switching device and depending on the switching current selected so that this "zero value" of the resulting Switch current occurs at a time when the Dielectric strength of the switching path in the switching device is guaranteed. So that the system load is kept as low as possible, the "Zero value" of the resulting current but as early as possible Point in time, i.e. immediately or as early as possible after the Switching distance that has achieved dielectric strength.
  • the quenching capacitor is charged before each discharge process so that when the first quenching thyristor is fired, the quenching current of the quenching capacitor on the first swing against the preferred direction of the Operating current flows over the switching path, so that when switching Forward flow a "zero value" of the resulting switch current occurs across the switching path.
  • the ignition pulse for the second Quenching thyristor given.
  • the second reloading process of the Quenching capacitor, now with reverse current direction, initiated, if not the operating current to be switched at this time is switched off.
  • the DC high-speed switching device for traction power supplies characterized by the features of claim 9, wherein between the line and the busbar of the rectifier substation Switching device is arranged.
  • an extinguishing circuit arranged, which consists of a Löschkondenstor, with two anti-parallel arranged quenching thyristors and an inductor is connected in series.
  • a test branch is also arranged in parallel with the switching device.
  • the Test branch consists of a series connection of one test thyristor, one Current measuring element and a test resistor.
  • the DC high-speed switching device also has a freewheeling circuit for each Current direction each has a branch, from the busbar to Return line or from the route to the return line, in each of which two Free-wheeling diodes, which are connected in series, are arranged.
  • One each Freewheeling diode in each branch of the freewheeling circuit is a fuse in parallel arranged with message.
  • the dimensioning of the freewheeling diode and the Fuse is chosen so that only a small part of the Freewheeling current flows through the respective fuse, while the largest part of the freewheeling current over the one arranged in parallel for securing Free-wheeling diode flows.
  • the rapid switching device has the advantage that it can be implemented with inexpensive components, in particular thyristors and capacitors, since there are no high demands on the switching speed and the dynamic properties. Another advantage is that with this quick-switching device, the galvanic isolating path is not bridged by semiconductor components that could take over an unintentional current flow due to lightning overvoltages. Thus, this arrangement always ensures the plant safety. Since an arc is formed between the switching contacts of the switching device at the start of the switch-off process, the switching stability of the vacuum interrupter is continuously regenerated.
  • FIG. 1 shows the basic circuit arrangement for the rapid switching device, a vacuum switch VS being used as the switching device.
  • the rapid switching device is connected via a two-pole switch SBT on the one hand to the busbar SS of the traction power supply and on the other hand to the section ST .
  • SBT two-pole switch
  • the vacuum switch VS is arranged between the busbar SS of the traction power supply and the section ST and serves on the one hand to guide operating currents, load or short-circuit currents in both current directions and on the other hand for the rapid production of a galvanic isolating section.
  • the vacuum switch VS is driven by means of an electromagnetic drive.
  • a current detection element T is arranged in the current path of the vacuum switch and detects the operating and fault currents.
  • an extinguishing circuit is arranged between the busbar SS of the traction power supply and the line ST .
  • This quenching circuit consists of a quenching capacitor LK, two quenching thyristors LT1 , LT2 arranged in series with it in antiparallel and an inductor L connected in series.
  • a test circuit is also arranged in parallel to the vacuum switch VS , which checks the current status of the line before it is switched on again.
  • the test circuit consists of a series connection of a test thyristor Vp , a current measuring element Tp and a test resistor PW . To test the route, the test thyristor Vp is ignited and the current flowing through the test resistor PW is detected with the current measuring element Tp .
  • the high-speed switching device is completed by a freewheeling circuit FK, which has two branches, one of which is arranged between the busbar SS of the traction power supply and the return conductor RL and the other between the path ST and the return conductor RL .
  • the freewheeling circuit FK ensures that, after the galvanic isolating section has been produced in the vacuum switch VS, the energy present in the inductances of the section is rapidly dissipated by freewheeling currents I F.
  • This free-wheeling circuit FK is constructed in such a way that two free-wheeling diodes FD1, FD2 and FD3 , FD4 , FD4 , respectively , are arranged in series for each branch, from the busbar SS to the return conductor RL or from the path ST to the return conductor RL .
  • a fuse Si1, Si2 with a message is arranged in parallel with the respective freewheeling diode FD1, FD4 connected to the busbar SS or to the section ST .
  • the fuse Si1, Si2 is dimensioned such that the voltage drop across the parallel freewheeling diode FD1, FD4 does not exceed the voltage drop of the fuse at twice the nominal current , even with a maximum freewheeling current I F. This ensures that normally only approx. 0.1% to 1% of the freewheeling current I F flows through the respective fuse Si1 or Si2 . Most of the freewheeling current I F always flows through the freewheeling diode FD1 or FD4.
  • the control module SG processes the measured values and outputs the corresponding control commands to the vacuum switch VS and the quenching thyristors LT1 , LT2 .
  • the opening process of the vacuum switch VS is initiated automatically in accordance with the set limit values.
  • the dimensioning of the quenching circuit in particular the capacitance of the quenching capacitor LK and the inductance L , the quenching thyristors LT1 , LT2 are controlled in a time-optimized manner.
  • the control module SG also carries out the route test, in which the route resistance is calculated taking into account the current outgoing voltage.
  • a first example is selected in FIG. 2 in which an occurring short-circuit current I K is to be switched off in the preferred direction, ie a short-circuit on the line ST is fed by the traction current supply via the busbar SS .
  • the rising short-circuit current I K is detected by the current detection element T in the current path of the vacuum switch VS.
  • an adjustable operating current of, for example, 4 kA is reached, the switch-off command for the vacuum switch VS is given at time t 1 and the drive begins to open the contacts of the vacuum switch VS after approximately 0.3 ms at time t 2 .
  • the contact opening runs evenly over the contact path KW , the maximum contact distance is 2 mm.
  • the short-circuit current I K continues to flow via the switching arc that forms within the vacuum chamber when the contact is lifted.
  • the flowing current must assume the value "zero" because the vacuum switch used is not able to switch off a flowing short-circuit current.
  • the control command for firing the quenching thyristor LT1 is given at time t 3 .
  • the energy stored in the quenching capacitor LK is released; an quenching current I L flows from the quenching capacitor LK via the switching path of the vacuum switch VS against the current direction of the short-circuit current I K.
  • the quenching current I L is in the form of an oscillating alternating current. Due to the selected scale, the entire course of the quenching current I L is not shown in FIG. 2, but only the section that is relevant for the quenching of the arc.
  • the two currents, the short-circuit current I K and the quenching current I L overlap in the current path of the vacuum switch VS and thus over the switching path to the resulting switch current I S.
  • the two currents, the short-circuit current I K and the quenching current I L each have such a value that the resulting switch current I S reaches the value "zero".
  • the switching arc between the contacts of the vacuum switch VS also goes out.
  • the current voltage of the quenching capacitor LK is present across the switching path. If this voltage does not exceed the dielectric strength of the switching path existing at this point in time t 4 , the arc does not ignite again and the short-circuit current I K is switched off. If, on the other hand, the dielectric strength of the switching path of the vacuum switch VS is not yet given at this time t 4 , as in the selected example (the contact distance is approx. 0.2 mm), the arc is re-ignited and the short-circuit current I K continues to flow via the switching path.
  • the quenching current I L from the quenching capacitor LK also continues to flow over the switching path of the vacuum switch VS against the current direction of the short-circuit current I K. Since the quenching current I L corresponds to a sine half-wave, the resulting switch current I S has the value "zero" for the second time at time t 5 . At this point, the arc extinguishes over the switching path of the vacuum switch VS (the contact distance is now approx. 1 mm), since the required dielectric strength now exists, no arc can be ignited again. The short-circuit current I K is thus finally switched off. The energy still present in the route network is dissipated by a flowing freewheeling current I F via the corresponding branch of the freewheeling circuit FK, the freewheeling diodes FD3, FD4 in the direction of the return conductor RL .
  • the quenching current I L and thus also the resulting switch current I S can also be determined for each short-circuit current I K to be switched as a function of the ignition point t 3 of the quenching capacitor LK .
  • the defined time t 3 for firing the quenching thyristor LT1 is selected such that the maximum of the oscillating quenching current I L is in any case greater than the short-circuit current I K flowing at this time . This ensures that the resulting switch current I S has the value "zero" twice.
  • the switching path has the required dielectric strength. Since the two "zero values" of the switch current I S at t 4 and t 5 are at a maximum interval of 0.6 ms, the load on the system by switching off the short-circuit current I K can only be justified at the second "zero value".
  • a small operating current I B is to be switched off.
  • the capacitor voltage would also be present across the isolating path. A voltage corresponding to the addition of the busbar voltage and capacitor voltage would thus be present across the isolating section until the quenching capacitor LK is reloaded via the section ST .
  • the firing pulse for firing the quenching thyristor LT1 is given at the time t 3 before the time t 2 , the start of the contact opening, so that no galvanic isolation path can occur in the vacuum switch VS A defined charge reversal of the quenching capacitor LK thus takes place via the still closed contact path or the arcing which forms between the contacts of the vacuum switch VS and the overvoltage is avoided.
  • the switch-off command for the vacuum switch VS is given at time t 1 and the drive begins to open the contacts of the vacuum switch VS at time t 2 , the quenching current I L already flowing from the quenching capacitor LK .
  • the quenching current I L flows from the quenching capacitor LK also in the opposite direction to the operating current I B through the switching path of the vacuum switch VS. Since in this case the first "zero value" is reached at time t 4 , which is before time t 2 , ie the contact opening has not yet started, the switching path is still conductive. It follows that the arc only at time t 5 , the dielectric strength of the switching path is now also guaranteed, extinguishes when the second "zero value" of the switch current I S is reached and the operating current I B is switched off. Now the freewheeling current I F begins to flow.
  • a reverse current I R which flows from the section ST to the busbar SS , is to be switched off. Since in this case a current is to be switched off which flows counter to the “preferred direction”, the quenching thyristor LT1 is also fired at another time in this case as well, as a result of which a “zero value” of the switch current I S occurs as early as possible after it has existed the dielectric strength of the switching path is reached. In this case, the ignition pulse at time t 3 for the quenching thyristor LT1 is given immediately after time t 1 , the switch-off command for the vacuum switch VS.
  • a defined reloading of the quenching capacitor LK thus takes place via the closed contact of the vacuum switch VS.
  • the quenching current I L of the quenching capacitor LK and the return current I R have the same current direction in the vacuum switch VS for the period between the times t 3 and t 7 , the duration of the first reversing process, and add up.
  • the ignition pulse for the second quenching thyristor LT2 is given, whereby the second recharging process of the quenching capacitor LK is initiated at time t 7 .
  • the quenching current I L and the reverse current I R have different current directions, as a result of which the switch current I S reaches the value "zero" at the instant t 4 .
  • the switching path of the vacuum switch VS has the required dielectric strength, so that the arc between the contacts of the vacuum switch VS is extinguished and the reverse current is switched off.
  • the freewheeling current I F begins to flow.
  • the three examples described above correspond to typical / critical operating currents which are to be switched off by the DC high-speed switching device.
  • the times t 1 to t 7 can be predefined in the control module SG .
  • the quenching thyristors LT1 , LT2 are repeatedly fired, so that the discharge of the quenching capacitor LK is repeated analogously to the previously described method steps. Since the breakdown resistance is guaranteed at the latest when a third "zero value" of the switch current I S is reached, an arc is not re-ignited over the switching path and the operating current to be switched is also switched off at this point in time at the latest.
  • the freewheeling circuit FK ensures that after the production of the galvanic isolating section, the energy present in the inductances of the ST section is dissipated by the flowing freewheeling currents I F in one direction or the other.
  • This freewheeling circuit FK is constructed in such a way that it has a branch for each current direction, from the busbar SS to the return conductor RL or from the path ST to the return conductor RL .
  • Two free-wheeling diodes FD1, FD2 and FD3, FD4 are connected in series in each branch.
  • the failure of the free-wheeling diode FD2 or FD3 results in a short-circuit current via the fuse Si1 or Si2, as a result of which it responds and switches off this short-circuit current.
  • the freewheeling circuit FK is because of the functional residual freewheeling diodes FD1, FD4 voltage resistant again.
  • the respective fuse Si1, Si2 reports this state to the control module SG. This means that the FK freewheel circuit always remains functional.

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Abstract

The method involves using a DC rapid switching device with a switching unit (VS) and a quenching circuit parallel to the shaft section of the switching unit, consisting of a quenching capacitor (LK) connected in series with two antiparallel quenching thyristors (LT1,LT2) and an inductance (L). The switching process is initiated by a control command to open the metal contact of the switching unit at a certain time point. The first thyristor is fired at a defined time point dependent on the level and direction of the operating current. The second thyristor is fired at a time dependent on the quenching current's time profile. An independent claim is also included for rapid switching devices for quenching a DC current in a rectifier sub-mechanism for a railway current supply.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Abschaltung eines Gleichstromes in einem Gleichrichter-Unterwerk für eine Gleichstrom-Bahnstromversorgung unter Verwendung eines Vakuumschalters und eines Löschkreises.The invention relates to a method and a device for switching off a direct current in a rectifier substation for a direct current traction power supply using a vacuum switch and one Off circuit.

Zur Gewährleistung eines störungsfreien und sicheren Betriebs elektrischer Bahnen ist es erforderlich, dass bei ungewollten Betriebszuständen bzw. Havarien die Stromversorgung des gestörten Abgangs schnell und zuverlässig vom Gleichstromnetz getrennt wird. Da ein Gleichstrom durch herkömmliche Schaltgeräte mit metallischen Schaltkontakten schwer abgeschaltet werden kann, wurden in der Vergangenheit verschiedene Lösungen, die eine Kombination aus einer metallischen Schaltstrecke und einer Halbleiter-Schaltstrecke darstellen, sogenannte Hybridschalter, vorgeschlagen und eingesetzt. Hierbei wird grundsätzlich parallel zur metallischen Schaltstrecke, die vorzugsweise durch einen Vakuumschalter realisiert wurde, eine Kommutierungsstrecke mit Thyristoren angeordnet. Bei diesen Schalteinrichtungen wird zeitgleich mit dem Öffnungsbefehl für den Vakuumschalter ein Thyristor im Kommutierungszweig gezündet, so dass der zu schaltende Strom aus dem Lastkreis in den Kommutierungszweig kommutiert und danach durch Löschen der Thyristoren vollständig unterbrochen wird. To ensure trouble-free and safe operation of electrical Railways, it is necessary that in the event of unwanted operating conditions or The power supply of the faulty outlet quickly and averages is reliably disconnected from the DC network. Because a direct current through conventional switchgear with metallic switch contacts difficult can be switched off, various have been in the past Solutions that are a combination of a metallic switching path and represent a semiconductor switching path, so-called hybrid switches, proposed and used. This is basically parallel to metallic switching path, preferably by a vacuum switch was realized, a commutation path with thyristors arranged. at these switching devices is the same as the opening command for the Vacuum switch ignited a thyristor in the commutation branch, so that the Current to be switched from the load circuit to the commutation branch commutated and then completely by deleting the thyristors is interrupted.

Der Nachteil der bekannten Hybridschalter, wie sie in der DE 37 35 009 A1 bzw. in der EP 0 184 566 beschrieben sind, besteht darin, dass der eingesetzte Kondensator zeitgleich, in einem Schaltzustand, sowohl Antriebsals auch Löschkondensator ist und zudem die Kapazität durch die Brückenschaltung (beide Stromrichtungen für den metallischen Kontakt) kurzgeschlossen ist.The disadvantage of the known hybrid switch, as described in DE 37 35 009 A1 or are described in EP 0 184 566 is that the used capacitor at the same time, in a switching state, both drive and is also quenching capacitor and also the capacity through the Bridge circuit (both current directions for the metallic contact) is short-circuited.

In der DE 44 47 439 ist ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung für eine Kommutierungs- und Löscheinrichtung eines Schnellunterbrechers beschrieben, bei der zeitgleich mit dem Schaltbefehl für den Schnellunterbrecher Zündimpulse für zwei Schaltthyristoren im Kommutierungszweig ausgelöst werden, wodurch sich der Kondensator über die Antriebsspulen des Schnellunterbrechers entlädt und die Kontaktöffnung bewirkt. Gleichzeitig kommutiert der Strom in den Kommutierungszweig. Zu einem späteren Zeitpunkt werden zwei Ladethyristoren gezündet, wodurch der Kondensator umgeladen wird und die volle Kondensatorspannung die beiden Schaltthyristoren im Kommutierungszweig löscht.
Der Nachteil dieser Einrichtung besteht insbesondere darin, dass eine Vielzahl von schnellen und hochbelastbaren Bauelementen, insbesondere Thyristoren erforderlich ist, wodurch diese Einrichtung sehr teuer ist.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass bei diesen Einrichtungen zu einer von den Anwendern geforderten galvanischen Trennung der Strecke von der Sammelschiene eine zusätzliche Trennstelle vorgesehen werden musste.DE 44 47 439 describes a method and a circuit arrangement for a commutation and quenching device of a quick breaker in which firing pulses for two switching thyristors in the commutation branch are triggered at the same time as the switching command for the quick breaker, as a result of which the capacitor is discharged via the drive coils of the quick breaker and causes the contact opening. At the same time, the current commutates into the commutation branch. At a later point in time, two charging thyristors are fired, as a result of which the capacitor is recharged and the full capacitor voltage clears the two switching thyristors in the commutation branch.
The disadvantage of this device is, in particular, that a large number of fast and heavy-duty components, in particular thyristors, is required, which makes this device very expensive.
Another disadvantage is that an additional disconnection point had to be provided for these devices in order to galvanically separate the line from the busbar as required by the users.

Die Aufgabe besteht darin, ein Verfahren und eine Gleichstrom-Schnellschalteinrichtung für Bahnstromversorgungen anzugeben, die eine zuverlässige und schnelle Abschaltung des Betriebsstromes bzw. von Kurzschlußströmen bei gleichzeitiger galvanischer Trennung der Strecke von der Sammelschiene des Gleichrichter-Unterwerks gewährleisten und mit preiswerten Bauelementen realisierbar ist. The task is a method and a DC high-speed switching device for traction power supplies that specify a reliable and fast shutdown of the operating current or of Short circuit currents with simultaneous electrical isolation of the line from ensure the busbar of the rectifier substation and with inexpensive components can be realized.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren und eine Gleichstrom-Schnellschalteinrichtung mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 9 gelöst. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Abschaltung eines Gleichstromes, bei dem eine Einrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 verwendet wird, wird der Abschaltvorgang durch das Öffnen des metallischen Kontakts eines Schaltgerätes, das vorzugsweise ein Vakuumschalter ist, eingeleitet. Dabei bildet sich in der Vakuumschaltkammer über der Schaltstrecke ein Lichtbogen aus. Ein parallel zur Schaltstrecke angeordneter Löschkondensator wird zur Gewährleistung der Betriebsbereitschaft der Schnellschalteinrichtung zwischen den Entladevorgängen ständig aufgeladen. Zu einem definierten Zeitpunkt wird ein Löschthyristor gezündet, wodurch sich der Löschkondensator über die Schaltstrecke des Schaltgerätes entlädt. Durch die im Löschkreis vorhandenen Induktivitäten erfolgt die Entladung des Löschkondensators in Form eines "schwingenden" Wechselstroms / Umschwingvorganges, wobei sich dieser Strom dem über der Schaltstrecke fließenden Gleichstrom überlagert. Bei einer entsprechenden Dimensionierung des Löschkreises, insbesondere des Löschkondensators, wird der Löschstrom/ Umschwingstrom einen derartigen Verlauf und eine Größe aufweisen, dass durch die Überlagerung des Betriebsstromes (von der Sammelschiene) und des Löschstromes / Umschwingstromes (vom Kondensator), der resultierende Strom, der über die Schaltstrecke fließende Schalterstrom, zu einem bestimmten Zeitpunkt den Wert "Null" erreicht. Der definierte Zeitpunkt, zu dem der Löschthyristor gezündet wird, wird unter Berücksichtigung der mechanischen Schaltzeiten des Schaltgerätes und in Abhängigkeit des zu schaltenden Stromes so gewählt, dass dieser "Nullwert" des resultierenden Schalterstromes zu einem Zeitpunkt erfolgt, zu dem die Durchschlagsfestigkeit der Schaltstrecke im Schaltgerät gewährleistet ist. Damit die Anlagenbelastung möglichst gering gehalten wird, soll der "Nullwert" des resultierenden Stromes aber zu einem möglichst frühen Zeitpunkt auftreten, also unmittelbar bzw. möglichst frühzeitig nachdem die Schaltstrecke die Durchschlagsfestigkeit erreicht hat. Bei Einhaltung der Voraussetzung, dass der "Nullwert" des resultierenden Stromes zu einem Zeitpunkt auftritt, wenn die Kontakte des Schaltgerätes bereits einen entsprechenden Abstand voneinander haben, dass die nun vorhandene Durchschlagsfestigkeit der Schaltstrecke ein Wiederzünden des Lichtbogens bei der anliegenden Schalterspannung verhindert, ist der Gleichstrom abgeschaltet.According to the invention, this object is achieved by a method and a DC high-speed switching device with the features of Claims 1 and 9 solved. According to the method according to the invention for switching off a direct current, in which a device with the Features of claim 9 is used, the shutdown process by opening the metallic contact of a switching device that preferably a vacuum switch is initiated. It forms in the Vacuum interrupter an arc over the switching path. A parallel Extinguishing capacitor arranged to the switching path becomes a guarantee the operational readiness of the quick-switching device between the Discharges constantly charged. At a defined point in time a quenching thyristor ignited, causing the quenching capacitor over the Switching section of the switching device discharges. By in the extinguishing circle Existing inductors discharge the quenching capacitor in Form of a "swinging" alternating current / swinging process, whereby this current is the direct current flowing over the switching path superimposed. If the extinguishing circuit is dimensioned accordingly, especially the quenching capacitor, the quenching current / swing current have such a course and size that by Superposition of the operating current (from the busbar) and the Extinguishing current / Umschwingstromes (from the capacitor), the resulting Current, the switch current flowing over the switching path, into a reached the value "zero" at a certain point in time. The defined time, too which the quenching thyristor is ignited, taking into account the mechanical switching times of the switching device and depending on the switching current selected so that this "zero value" of the resulting Switch current occurs at a time when the Dielectric strength of the switching path in the switching device is guaranteed. So that the system load is kept as low as possible, the "Zero value" of the resulting current but as early as possible Point in time, i.e. immediately or as early as possible after the Switching distance that has achieved dielectric strength. If the Prerequisite that the "zero value" of the resulting current to a Time occurs when the contacts of the switching device are already one have the appropriate distance from each other that the existing one Dielectric strength of the switching path a reignition of the arc the DC current is prevented when the switch voltage is present off.

Der Löschkondensator wird vor jedem Entladevorgang so aufgeladen, dass mit Zünden des ersten Löschthyristors der Löschstrom des Löschkondensator beim ersten Umschwingen entgegen der Vorzugsrichtung des Betriebsstromes über die Schaltstrecke fließt, so dass beim Schalten von Vorwärtsströmen bereits beim ersten Umschwingvorgang ein "Nullwert" des resultierenden Schalterstromes über der Schaltstrecke auftritt.The quenching capacitor is charged before each discharge process so that when the first quenching thyristor is fired, the quenching current of the quenching capacitor on the first swing against the preferred direction of the Operating current flows over the switching path, so that when switching Forward flow a "zero value" of the resulting switch current occurs across the switching path.

Nach dem Zündimpuls für den ersten Löschthyristor wird in jedem Fall zeitlich versetzt, in Abhängigkeit vom zeitlichen Verlauf des Umschwingvorganges des Löschstromes, bevor der Löschstrom am Ende des ersten Umladevorganges den Wert "Null" erreicht, der Zündimpuls für den zweiten Löschthyristor gegeben. Dadurch wird der zweite Umladevorgang des Löschkondensators, jetzt mit umgekehrter Stromrichtung, eingeleitet, sofern zu diesem Zeitpunkt nicht bereits der zu schaltende Betriebsstrom abgeschaltet ist.In any case, after the firing pulse for the first quenching thyristor offset, depending on the time course of the swinging process of the extinguishing current before the extinguishing current at the end of the first Reloading process reaches the value "zero", the ignition pulse for the second Quenching thyristor given. The second reloading process of the Quenching capacitor, now with reverse current direction, initiated, if not the operating current to be switched at this time is switched off.

Durch das Steuergerät wird bei Erreichen eingestellter Grenzwerte des Betriebsstromes der Abschaltvorgang selbsttätig ausgelöst.When the set limit values of the Operating current triggered the shutdown process automatically.

Weitere vorzugsweise Ausgestaltungen des Verfahrens können den Unteransprüchen 2 bis 9 entnommen werden.Further preferred refinements of the method can Subclaims 2 to 9 are taken.

Die Gleichstrom-Schnellschalteinrichtung für Bahnstromversorgungen wird charakterisiert durch die Merkmale des Patentanspruchs 9, wobei zwischen der Strecke und der Sammelschiene des Gleichrichter-Unterwerks ein Schaltgerät angeordnet ist. Parallel zu diesem Schaltgerät ist ein Löschkreis angeordnet, der aus einem Löschkondenstor besteht, der mit zwei antiparallel angeordneten Löschthyristoren und einer Induktivität in Reihe geschaltet ist. Zu dem Schaltgerät ist außerdem ein Prüfzweig parallel angeordnet. Der Prüfzweig besteht aus einer Reihenschaltung von einem Prüfthyristor, einem Strommessglied und einem Prüfwiderstand. Die Gleichstrom-Schnellschalteinrichtung weist außerdem einen Freilaufkreis auf, der für jede Stromrichtung jeweils einen Zweig aufweist, von der Sammelschiene zum Rückleiter bzw. von der Strecke zum Rückleiter, in denen jeweils zwei Freilaufdioden, die in Reihe geschaltet sind, angeordnet sind. Jeweils einer Freilaufdiode in jedem Zweig des Freilaufkreises ist parallel eine Sicherung mit Meldung angeordnet. Die Dimensionierung der Freilaufdiode und der Sicherung ist dabei so gewählt, dass jeweils nur ein geringer Teil des Freilaufstromes über die jeweilige Sicherung fließt, während der größte Teil des Freilaufstromes über die zur Sicherung parallel angeordnete Freilaufdiode fließt.The DC high-speed switching device for traction power supplies characterized by the features of claim 9, wherein between the line and the busbar of the rectifier substation Switching device is arranged. In parallel with this switching device is an extinguishing circuit arranged, which consists of a Löschkondenstor, with two anti-parallel arranged quenching thyristors and an inductor is connected in series. A test branch is also arranged in parallel with the switching device. The Test branch consists of a series connection of one test thyristor, one Current measuring element and a test resistor. The DC high-speed switching device also has a freewheeling circuit for each Current direction each has a branch, from the busbar to Return line or from the route to the return line, in each of which two Free-wheeling diodes, which are connected in series, are arranged. One each Freewheeling diode in each branch of the freewheeling circuit is a fuse in parallel arranged with message. The dimensioning of the freewheeling diode and the Fuse is chosen so that only a small part of the Freewheeling current flows through the respective fuse, while the largest part of the freewheeling current over the one arranged in parallel for securing Free-wheeling diode flows.

Die erfindungsgemäße Schnellschalteinrichtung hat den Vorteil, dass sie mit preiswerten Bauelementen, insbesondere Thyristoren und Kondensatoren realisiert werden kann, da keine hohen Anforderungen an die Schaltgeschwindigkeit und die dynamischen Eigenschaften gestellt werden.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass mit dieser Schnellschalteinrichtung die galvanische Trennstrecke nicht durch Halbleiterbauelemente überbrückt wird, die infolge von Blitzüberspannungen eine unbeabsichtigte Stromführung übernehmen könnten. Somit gewährleistet diese Anordnung stets die An lagensicherheit.
Da bei Beginn des Abschaltvorgangs zwischen den Schaltkontakten des Schaltgerätes ein Lichtbogen ausgebildet wird, wird ständig die Schaltfestigkeit der Vakuumschaltkammer regeneriert.The rapid switching device according to the invention has the advantage that it can be implemented with inexpensive components, in particular thyristors and capacitors, since there are no high demands on the switching speed and the dynamic properties.
Another advantage is that with this quick-switching device, the galvanic isolating path is not bridged by semiconductor components that could take over an unintentional current flow due to lightning overvoltages. Thus, this arrangement always ensures the plant safety.
Since an arc is formed between the switching contacts of the switching device at the start of the switch-off process, the switching stability of the vacuum interrupter is continuously regenerated.

Durch den erfindungsgemäß ausgeführten Freilaufkreis ist stets gewährleistet, dass auch bei einer durch hohe Spannungsbelastung (z. B. Because of the freewheeling circuit designed according to the invention, it is always ensures that even with a high voltage load (e.g.

Blitzschlag) ausgefallenen Freilaufdiode die Freilauffunktion erhalten bleibt und gleichzeitig der Defekt angezeigt wird.Lightning strike) failed freewheeling diode the freewheel function is retained and the defect is displayed at the same time.

Zur Verarbeitung der ermittelten Betriebswerte und Ausgabe der Steuerbefehle ist eine an sich bekannte aber entsprechend der Verfahrensschritte speziell programmierte Steuerbaugruppe vorgesehen.To process the determined operating values and output the Control commands is a known but according to the Process steps specially programmed control module provided.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen stellen dar:

Fig. 1:
Prinzipschaltung der Schnellschalteinrichtung
Fig. 2:
Stromverläufe und Zeitpunkte für Öffnung des Schaltgerätes und Zündung des Löschthyristors für große Ströme
Fig. 3:
Stromverläufe und Zeitpunkte für Öffnung des Schaltgerätes und Zündung des Löschthyristors für kleine Ströme
Fig. 4:
Stromverläufe und Zeitpunkte für Öffnung des Schaltgerätes und Zündung des Löschthyristors für Rückströme
The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment. The associated drawings show:
Fig. 1:
Basic circuit of the quick switching device
Fig. 2:
Current curves and times for opening the switching device and ignition of the quenching thyristor for large currents
Fig. 3:
Current curves and times for opening the switching device and ignition of the quenching thyristor for small currents
Fig. 4:
Current profiles and times for opening the switching device and ignition of the quenching thyristor for reverse currents

Die Fig. 1 zeigt die prinzipielle Schaltungsanordnung für die Schnellschalteinrichtung, wobei als Schaltgerät ein Vakuumschalter VS eingesetzt ist. Die Schnellschalteinrichtung ist über einen zweipoligen Trennschalter SBT einerseits mit der Sammelschiene SS der Bahnstromversorgung und andererseits mit der Strecke ST verbunden. Im abgeschalteten Zustand wird die Strecke mittels des zweipoligen Trennschalters SBT galvanisch von der Sammelschiene getrennt.1 shows the basic circuit arrangement for the rapid switching device, a vacuum switch VS being used as the switching device. The rapid switching device is connected via a two-pole switch SBT on the one hand to the busbar SS of the traction power supply and on the other hand to the section ST . When switched off, the line is galvanically isolated from the busbar using the SBT two-pole disconnector.

Der Vakuumschalter VS ist zwischen Sammelschiene SS der Bahnstromversorgung und der Strecke ST angeordnet und dient einerseits dem Führen von Betriebsströmen, Last- oder Kurzschlussströmen in beiden Stromrichtungen und andererseits zur schnellen Herstellung einer galvanischen Trennstrecke. Der Antrieb des Vakuumschalters VS erfolgt mittels eines elektromagnetischen Antriebes. The vacuum switch VS is arranged between the busbar SS of the traction power supply and the section ST and serves on the one hand to guide operating currents, load or short-circuit currents in both current directions and on the other hand for the rapid production of a galvanic isolating section. The vacuum switch VS is driven by means of an electromagnetic drive.

Im Strompfad des Vakuumschalters ist ein Stromerfassungsglied T angeordnet, welches die Betriebs- und Fehlerströme erfasst.A current detection element T is arranged in the current path of the vacuum switch and detects the operating and fault currents.

Parallel zum Vakuumschalter VS ist ein Löschkreis zwischen Sammelschiene SS der Bahnstromversorgung und der Strecke ST angeordnet. Dieser Löschkreis besteht aus einem Löschkondensator LK, zwei mit diesem in Reihe liegenden antiparallel angeordnete Löschthyristoren LT1, LT2 und einer in Reihe geschalteten Induktivität L.In parallel to the vacuum switch VS , an extinguishing circuit is arranged between the busbar SS of the traction power supply and the line ST . This quenching circuit consists of a quenching capacitor LK, two quenching thyristors LT1 , LT2 arranged in series with it in antiparallel and an inductor L connected in series.

Ein Prüfkreis ist ebenfalls parallel zum Vakuumschalter VS angeordnet, der vor der Wiederzuschaltung der Strecke diese auf ihren aktuellen Zustand überprüft. Der Prüfkreis besteht aus einer Reihenschaltung von einem Prüfthyristor Vp, einem Strommessglied Tp und einem Prüfwiderstand PW. Zur Streckenprüfung wird der Prüfthyristor Vp gezündet und mit dem Strommessglied Tp der durch den Prüfwiderstand PW fließende Strom erfasst.A test circuit is also arranged in parallel to the vacuum switch VS , which checks the current status of the line before it is switched on again. The test circuit consists of a series connection of a test thyristor Vp , a current measuring element Tp and a test resistor PW . To test the route, the test thyristor Vp is ignited and the current flowing through the test resistor PW is detected with the current measuring element Tp .

Vervollständigt wird die Schnellschalteinrichtung durch einen Freilaufkreis FK, der zwei Zweige aufweist, von denen einer zwischen der Sammelschiene SS der Bahnstromversorgung und dem Rückleiter RL und der andere zwischen der Strecke ST und dem Rückleiter RL angeordnet ist. Der Freilaufkreis FK gewährleistet, dass nach der Herstellung der galvanischen Trennstrecke im Vakuumschalter VS die in den Induktivitäten der Strecke vorhandene Energie durch Freilaufströme IF schnell abgebaut wird. Dieser Freilaufkreis FK ist derart aufgebaut, dass für jeden Zweig, von der Sammelschiene SS zum Rückleiter RL bzw. von der Strecke ST zum Rückleiter RL, jeweils zwei in Reihe geschaltete Freilaufdioden FD1, FD2 bzw. FD3, FD4 angeordnet sind. Parallel zur jeweiligen mit der Sammelschiene SS bzw. bzw. mit der Strecke ST verbundenen Freilaufdiode FD1, FD4, ist jeweils eine Sicherung Si1, Si2 mit Meldung angeordnet. Die Sicherung Si1, Si2 ist so dimensioniert, dass der Spannungsabfall über der parallelen Freilaufdiode FD1, FD4 auch bei maximalem Freilaufstrom IF den Spannungsabfall der Sicherung bei doppeltem Nennstrom nicht überschreitet. Dadurch wird gewährleistet, dass normalerweise nur ca. 0,1 % bis 1 % des Freilaufstromes IF über die jeweilige Sicherung Si1 bzw. Si2 fließt. Der größte Teil des Freilaufstromes IF fließt stets über die Freilaufdiode FD1 bzw. FD4. The high-speed switching device is completed by a freewheeling circuit FK, which has two branches, one of which is arranged between the busbar SS of the traction power supply and the return conductor RL and the other between the path ST and the return conductor RL . The freewheeling circuit FK ensures that, after the galvanic isolating section has been produced in the vacuum switch VS, the energy present in the inductances of the section is rapidly dissipated by freewheeling currents I F. This free-wheeling circuit FK is constructed in such a way that two free-wheeling diodes FD1, FD2 and FD3 , FD4 , FD4 , respectively , are arranged in series for each branch, from the busbar SS to the return conductor RL or from the path ST to the return conductor RL . A fuse Si1, Si2 with a message is arranged in parallel with the respective freewheeling diode FD1, FD4 connected to the busbar SS or to the section ST . The fuse Si1, Si2 is dimensioned such that the voltage drop across the parallel freewheeling diode FD1, FD4 does not exceed the voltage drop of the fuse at twice the nominal current , even with a maximum freewheeling current I F. This ensures that normally only approx. 0.1% to 1% of the freewheeling current I F flows through the respective fuse Si1 or Si2 . Most of the freewheeling current I F always flows through the freewheeling diode FD1 or FD4.

Die Steuerbaugruppe SG verarbeitet die erfassten Messwerte und gibt die entsprechenden Steuerbefehle an den Vakuumschalter VS sowie die Löschthyristoren LT1, LT2 aus. Durch die Auswertung des Stromsignals vom Stromerfassungsglied T und der Stromanstiegsgeschwindigkeit wird entsprechend der eingestellten Grenzwerte der Öffnungsvorgang des Vakuumschalters VS selbsttätig eingeleitet. In Abhängigkeit vom zu schaltenden Betriebsstrom IB, der Dimensionierung des Löschkreises, insbesondere der Kapazität des Löschkondensators LK und der Induktivität L, erfolgt die zeitoptimierte Ansteuerung der Löschthyristoren LT1, LT2. Durch die Steuerbaugruppe SG wird auch die Streckenprüfung durchgeführt, bei der unter Einbeziehung der aktuellen Abgangsspannung die Berechnung des Streckenwiderstandes erfolgt. Eine Zuschaltung der Strecke ST ist nur möglich, wenn der bei der Streckenprüfung ermittelte Streckenwiderstand größer als der vorgegebene Grenzwert ist.
Die Sicherungsüberwachung der Sicherungen Si1, Si2 des Freilaufkreises FK erfolgt auch durch die Steuerbaugruppe SG, die auch weitere sicherheitsrelevante Größen, wie beispielsweise die Ladespannung des Löschkondensators LK überwacht.The control module SG processes the measured values and outputs the corresponding control commands to the vacuum switch VS and the quenching thyristors LT1 , LT2 . By evaluating the current signal from the current detection element T and the current rise speed, the opening process of the vacuum switch VS is initiated automatically in accordance with the set limit values. Depending on the operating current I B to be switched , the dimensioning of the quenching circuit, in particular the capacitance of the quenching capacitor LK and the inductance L , the quenching thyristors LT1 , LT2 are controlled in a time-optimized manner. The control module SG also carries out the route test, in which the route resistance is calculated taking into account the current outgoing voltage. It is only possible to connect the ST section if the section resistance determined during the section test is greater than the specified limit value.
The fuse monitoring of the fuses Si1 , Si2 of the freewheeling circuit FK is also carried out by the control module SG , which also monitors other safety-relevant variables, such as the charging voltage of the quenching capacitor LK .

Nachfolgend soll das erfindungsgemäße Verfahren zur Abschaltung von Betriebs- oder Fehlerströmen mit der zuvor beschriebenen Einrichtung gem. Fig. 1 näher an Hand von drei typischen / kritischen Betriebszuständen beschrieben werden. Dazu werden auch die Stromverläufe gem. der Fig. 2 bis Fig. 4 herangezogen. The method according to the invention for switching off Operating or fault currents according to the device described above. Fig. 1 closer to three typical / critical operating conditions to be discribed. For this purpose, the current profiles according to 2 to Fig. 4 used.

In Fig. 2 ist ein erstes Beispiel gewählt, bei dem ein auftretender Kurzschlussstrom IK in Vorzugsrichtung abgeschaltet werden soll, d. h. ein Kurzschluss auf der Strecke ST wird durch die Bahnstromversorgung über die Sammelschiene SS gespeist. Der ansteigende Kurzschlussstrom IK wird durch das Stromerfassungsglied T im Strompfad des Vakuumschalters VS erfasst. Bei Erreichen eines einstellbaren Betriebsstromes von beispielsweise 4 kA wird zum Zeitpunkt t 1 der Ausschaltbefehl für den Vakuumschalter VS gegeben und der Antrieb beginnt die Kontakte des Vakuumschalters VS nach ca. 0,3 ms zum Zeitpunkt t2 zu öffnen. Die Kontaktöffnung verläuft über den Kontaktweg KW gleichmäßig, der maximale Kontaktabstand beträgt 2 mm. Der Kurzschlussstrom IK fließt über den sich beim Abheben des Kontaktes innerhalb der Vakuumkammer ausbildenden Schaltlichtbogen weiter. Um den Schaltlichtbogen zwischen den Kontakten des Vakuumschalters VS zu löschen, muss der fließende Strom den Wert "Null" annehmen, da der verwendete Vakuumschalter nicht in der Lage ist, einen fließenden Kurzschlussstrom abzuschalten. Um dies zu erreichen wird zum Zeitpunkt t3 der Steuerbefehl zum Zünden des Löschthyristors LT1 gegeben. Dadurch wird die im Löschkondensator LK gespeicherte Energie freigegeben, es fließt ein Löschstrom I L vom Löschkondensator LK über die Schaltstrecke des Vakuumschalters VS entgegen der Stromrichtung des Kurzschlussstromes IK . Da sich in diesem Löschkreis Induktivitäten befinden, weist der Löschstrom IL die Form eines schwingenden Wechselstromes auf. Auf Grund des gewählten Maßstabes ist in der Fig. 2 nicht der gesamte Verlauf des Löschstromes IL dargestellt, sondern lediglich der Ausschnitt, der für die Löschung des Lichtbogens relevant ist. Die beiden Ströme, der Kurzschlussstrom IK und der Löschstrom IL überlagern sich im Strompfad des Vakuumschalters VS und damit über der Schaltstrecke zum resultierenden Schalterstrom IS . Zum Zeitpunkt t4 weisen die beiden Ströme, der Kurzschlussstrom IK und der Löschstrom IL jeweils einen solchen Wert auf, so dass der resultierende Schalterstrom IS den Wert "Null" erreicht. Zu diesem Zeitpunkt t4 erlischt somit auch der Schaltlichtbogen zwischen den Kontakten des Vakuumschalters VS. Mit dem Erlöschen des Schaltlichtbogens steht über der Schaltstrecke die momentan vorhandene Spannung des Löschkondensators LK an. Übersteigt diese Spannung die zu diesem Zeitpunkt t4 bestehende Durchschlagsfestigkeit der Schaltstrecke nicht, zündet der Lichtbogen nicht wieder und der Kurzschlussstrom IK ist abgeschaltet. Ist dagegen zu diesem Zeitpunkt t4 , wie im gewählten Beispiel (der Kontaktabstand beträgt ca. 0,2 mm) die Durchschlagsfestigkeit der Schaltstrecke des Vakuumschalters VS noch nicht gegeben, kommt es zu einer Wiederzündung des Lichtbogens und der Kurzschlussstrom IK fließt weiter über die Schaltstrecke. Der Löschstrom IL vom Löschkondensator LK fließt ebenfalls weiter über die Schaltstrecke des Vakuumschalters VS entgegen der Stromrichtung des Kurzschlussstromes IK . Da der Löschstrom IL einer Sinushalbwelle entspricht, weist der resultierende Schalterstrom IS zum Zeitpunkt t5 zum zweiten Mal den Wert "Null" auf. Zu diesem Zeitpunkt erlischt der Lichtbogen über der Schaltstrecke des Vakuumschalters VS (der Kontaktabstand beträgt nun ca. 1 mm), da jetzt die die erforderliche Durchschlagsfestigkeit besteht, kann kein Lichtbogen wieder gezündet werden. Somit ist der Kurzschlussstrom IK endgültig abgeschaltet. Die noch im Streckennetz vorhandene Energie wird durch einen fließenden Freilaufstrom IF über den entsprechenden Zweig des Freilaufkreises FK, die Freilaufdioden FD3, FD4 in Richtung auf den Rückleiter RL abgebaut.A first example is selected in FIG. 2 in which an occurring short-circuit current I K is to be switched off in the preferred direction, ie a short-circuit on the line ST is fed by the traction current supply via the busbar SS . The rising short-circuit current I K is detected by the current detection element T in the current path of the vacuum switch VS. When an adjustable operating current of, for example, 4 kA is reached, the switch-off command for the vacuum switch VS is given at time t 1 and the drive begins to open the contacts of the vacuum switch VS after approximately 0.3 ms at time t 2 . The contact opening runs evenly over the contact path KW , the maximum contact distance is 2 mm. The short-circuit current I K continues to flow via the switching arc that forms within the vacuum chamber when the contact is lifted. In order to extinguish the switching arc between the contacts of the vacuum switch VS , the flowing current must assume the value "zero" because the vacuum switch used is not able to switch off a flowing short-circuit current. To achieve this, the control command for firing the quenching thyristor LT1 is given at time t 3 . As a result, the energy stored in the quenching capacitor LK is released; an quenching current I L flows from the quenching capacitor LK via the switching path of the vacuum switch VS against the current direction of the short-circuit current I K. Since there are inductors in this quenching circuit, the quenching current I L is in the form of an oscillating alternating current. Due to the selected scale, the entire course of the quenching current I L is not shown in FIG. 2, but only the section that is relevant for the quenching of the arc. The two currents, the short-circuit current I K and the quenching current I L, overlap in the current path of the vacuum switch VS and thus over the switching path to the resulting switch current I S. At time t 4 , the two currents, the short-circuit current I K and the quenching current I L each have such a value that the resulting switch current I S reaches the value "zero". At this point in time t 4 , the switching arc between the contacts of the vacuum switch VS also goes out. When the switching arc goes out, the current voltage of the quenching capacitor LK is present across the switching path. If this voltage does not exceed the dielectric strength of the switching path existing at this point in time t 4 , the arc does not ignite again and the short-circuit current I K is switched off. If, on the other hand, the dielectric strength of the switching path of the vacuum switch VS is not yet given at this time t 4 , as in the selected example (the contact distance is approx. 0.2 mm), the arc is re-ignited and the short-circuit current I K continues to flow via the switching path. The quenching current I L from the quenching capacitor LK also continues to flow over the switching path of the vacuum switch VS against the current direction of the short-circuit current I K. Since the quenching current I L corresponds to a sine half-wave, the resulting switch current I S has the value "zero" for the second time at time t 5 . At this point, the arc extinguishes over the switching path of the vacuum switch VS (the contact distance is now approx. 1 mm), since the required dielectric strength now exists, no arc can be ignited again. The short-circuit current I K is thus finally switched off. The energy still present in the route network is dissipated by a flowing freewheeling current I F via the corresponding branch of the freewheeling circuit FK, the freewheeling diodes FD3, FD4 in the direction of the return conductor RL .

Da die Dimensionierung des Löschkreises bekannt ist, kann auch für jeden zu schaltenden Kurzschlussstrom IK der Löschstrom IL und somit auch der resultierende Schalterstrom IS in Abhängigkeit vom Zündzeitpunkt t3 des Löschkondensators LK ermittelt werden. Der definierte Zeitpunkt t3 zum Zünden des Löschthyristors LT1 ist so gewählt, dass das Maximum des schwingenden Löschstromes IL in jedem Falle größer ist als der zu diesem Zeitpunkt fließende Kurzschlussstrom IK. Dadurch wird gewährleistet, dass der resultierende Schalterstrom IS zweimal den Wert "Null" aufweist. Spätestens zum Zeitpunkt t5, wenn der resultierende Schalterstrom Is zum zweiten Mal den Wert "Null" aufweist, hat die Schaltstrecke die erforderliche Durchschlagsfestigkeit. Da die beiden "Nullwerte" des Schalterstromes IS bei t4 und t5 einen zeitlichen Abstand von maximal 0,6 ms aufweisen, ist die Anlagenbelastung durch ein Abschalten des Kurzschlussstromes IK erst beim zweiten "Nullwert" durchaus zu vertreten.Since the dimensioning of the quenching circuit is known, the quenching current I L and thus also the resulting switch current I S can also be determined for each short-circuit current I K to be switched as a function of the ignition point t 3 of the quenching capacitor LK . The defined time t 3 for firing the quenching thyristor LT1 is selected such that the maximum of the oscillating quenching current I L is in any case greater than the short-circuit current I K flowing at this time . This ensures that the resulting switch current I S has the value "zero" twice. At the latest at time t 5 , when the resulting switch current I s has the value "zero" for the second time, the switching path has the required dielectric strength. Since the two "zero values" of the switch current I S at t 4 and t 5 are at a maximum interval of 0.6 ms, the load on the system by switching off the short-circuit current I K can only be justified at the second "zero value".

In einem weiteren Beispiel gem. Fig. 3 soll ein kleiner Betriebsstrom IB abgeschaltet werden. Beim Abschalten kleiner Ströme besteht die Möglichkeit, dass der Lichtbogen im sich öffnenden Kontakt selbsttätig vor der Einleitung des Löschvorganges abreißt. Dies könnte durch die im Kreis befindlichen Induktivitäten zu einer hohen Spannungsbelastung der Anlage führen, darüber hinaus würde dann mit Zünden des Löschthyristors LT1 über der Trennstrecke zusätzlich die Kondensatorspannung anstehen. Damit würde über der Trennstrecke bis zum Umladen des Löschkondensators LK über die Strecke ST eine im Betrag der Addition von Sammelschienenspannung und Kondensatorspannung entsprechende Spannung anliegen. Um dies zu verhindern wird der Zündimpuls zum Zünden des Löschthyristors LT1 im Zeitpunkt t3 bereits vor dem Zeitpunkt t2, dem Beginn der Kontaktöffnung gegeben, so dass keine galvanische Trennstrecke im Vakuumschalter VS entstehen kann. Somit erfolgt eine definierte Umladung des Löschkondensators LK über die noch geschlossene Kontaktstrecke bzw. den sich ausbildenden Lichtbogen zwischen den Kontakten des Vakuumschalters VS und die Überspannung wird vermieden. Zum Abschalten eines kleinen Betriebsstromes wird zum Zeitpunkt t1 der Ausschaltbefehl für den Vakuumschalter VS gegeben und der Antrieb beginnt die Kontakte des Vakuumschalters VS zum Zeitpunkt t2 zu öffnen, wobei der Löschstrom IL vom Löschkondensator LK bereits fließt. Analog zum vorigen Beispiel fließt der Löschstrom I L vom Löschkondensator LK ebenfalls in entgegengesetzter Richtung zum Betriebsstrom IB durch die Schaltstrecke des Vakuumschalters VS. Da in diesem Fall der erste "Nullwert" zum Zeitpunkt t4 erreicht wird, der vor dem Zeitpunkt t2 liegt, d. h. die Kontaktöffnung hat noch nicht begonnen, ist die Schaltstrecke noch leitend. Daraus folgt, dass der Lichtbogen erst zum Zeitpunkt t5, die Durchschlagsfestigkeit der Schaltstrecke ist jetzt auch gewährleistet, beim Erreichen des zweiten "Nullwertes" des Schalterstromes IS erlischt und der Betriebsstrom IB abgeschaltet ist. Jetzt beginnt der Freilaufstrom I F zu fließen.In another example. 3, a small operating current I B is to be switched off. When switching off small currents, there is the possibility that the arc automatically breaks off in the opening contact before the extinguishing process is initiated. This could lead to a high voltage load on the system due to the inductances in the circuit. In addition, when the quenching thyristor LT1 is ignited, the capacitor voltage would also be present across the isolating path. A voltage corresponding to the addition of the busbar voltage and capacitor voltage would thus be present across the isolating section until the quenching capacitor LK is reloaded via the section ST . In order to prevent this, the firing pulse for firing the quenching thyristor LT1 is given at the time t 3 before the time t 2 , the start of the contact opening, so that no galvanic isolation path can occur in the vacuum switch VS A defined charge reversal of the quenching capacitor LK thus takes place via the still closed contact path or the arcing which forms between the contacts of the vacuum switch VS and the overvoltage is avoided. To switch off a small operating current, the switch-off command for the vacuum switch VS is given at time t 1 and the drive begins to open the contacts of the vacuum switch VS at time t 2 , the quenching current I L already flowing from the quenching capacitor LK . Analogous to the previous example, the quenching current I L flows from the quenching capacitor LK also in the opposite direction to the operating current I B through the switching path of the vacuum switch VS. Since in this case the first "zero value" is reached at time t 4 , which is before time t 2 , ie the contact opening has not yet started, the switching path is still conductive. It follows that the arc only at time t 5 , the dielectric strength of the switching path is now also guaranteed, extinguishes when the second "zero value" of the switch current I S is reached and the operating current I B is switched off. Now the freewheeling current I F begins to flow.

In einem dritten Beispiel gem. Fig. 4 soll ein Rückstrom IR, der von der Strecke ST zur Sammelschiene SS fließt, abgeschaltet werden. Da in diesem Fall ein Strom abgeschaltet werden soll, der entgegen der "Vorzugsrichtung" fließt, wird auch in diesem Fall der Löschthyristor LT1, wiederum zu einem anderen Zeitpunkt gezündet, wodurch ein "Nullwert" des Schalterstromes IS zu einem möglichst frühen Zeitpunkt nach Bestehen der Durchschlagsfestigkeit der Schaltstrecke erreicht wird.
In diesem Fall wird der Zündimpuls im Zeitpunkt t3 für den Löschthyristor LT1 sofort nach dem Zeitpunkt t1, dem Ausschaltbefehl für den Vakuumschalter VS gegeben. Damit erfolgt ein definiertes Umladen des Löschkondensators LK über den geschlossenen Kontakt des Vakuumschalters VS. Der Löschstrom IL des Löschkondensators LK und der Rückstrom IR haben im Vakuumschalter VS für den Zeitraum zwischen den Zeitpunkten t3 und t7, der Zeitdauer des ersten Umschwingvorganges, die gleiche Stromrichtung und addieren sich. Dadurch ergibt sich beim ersten Stromanstieg des Löschstromes IL kein "Nullwert" des resultierenden Schalterstromes Is.
Zum Zeitpunkt t6 wird der Zündimpuls für den zweiten Löschthyristor LT2 gegeben, wodurch zum Zeitpunkt t7 der zweite Umladevorgang des Löschkondensators LK eingeleitet wird. Nun weisen die beiden Ströme, der Löschstrom IL und der Rückstrom IR unterschiedliche Stromrichtungen auf, wodurch der Schalterstrom IS zum Zeitpunkt t4 den Wert "Null" erreicht. Zu diesem Zeitpunkt weist die Schaltstrecke des Vakuumschalters VS die erforderliche Durchschlagsfestigkeit auf, so dass der zwischen den Kontakten des Vakuumschalters VS stehende Lichtbogen gelöscht wird und der Rückstrom ist abgeschaltet. Der Freilaufstrom IF beginnt zu fließen. In a third example acc. 4, a reverse current I R , which flows from the section ST to the busbar SS , is to be switched off. Since in this case a current is to be switched off which flows counter to the “preferred direction”, the quenching thyristor LT1 is also fired at another time in this case as well, as a result of which a “zero value” of the switch current I S occurs as early as possible after it has existed the dielectric strength of the switching path is reached.
In this case, the ignition pulse at time t 3 for the quenching thyristor LT1 is given immediately after time t 1 , the switch-off command for the vacuum switch VS. A defined reloading of the quenching capacitor LK thus takes place via the closed contact of the vacuum switch VS. The quenching current I L of the quenching capacitor LK and the return current I R have the same current direction in the vacuum switch VS for the period between the times t 3 and t 7 , the duration of the first reversing process, and add up. As a result, when the quenching current I L rises for the first time, there is no “zero value” of the resulting switch current I s .
At time t 6 , the ignition pulse for the second quenching thyristor LT2 is given, whereby the second recharging process of the quenching capacitor LK is initiated at time t 7 . Now the two currents, the quenching current I L and the reverse current I R, have different current directions, as a result of which the switch current I S reaches the value "zero" at the instant t 4 . At this point in time, the switching path of the vacuum switch VS has the required dielectric strength, so that the arc between the contacts of the vacuum switch VS is extinguished and the reverse current is switched off. The freewheeling current I F begins to flow.

Die drei zuvor beschriebenen Beispiele entsprechen typischen / kritischen Betriebsströmen, die durch die Gleichstrom-Schnellschalteinrichtung abgeschaltet werden sollen. Entsprechend der Dimensionierung insbesondere des Löschkreises und des verwendeten Vakuumschalters VS können die Zeitpunkte t1 bis t7 in der Steuerbaugruppe SG vordefiniert werden.The three examples described above correspond to typical / critical operating currents which are to be switched off by the DC high-speed switching device. Depending on the dimensions of the extinguishing circuit and the vacuum switch VS used , the times t 1 to t 7 can be predefined in the control module SG .

Damit auch in außergewöhnlichen Situationen ein fließender Gleichstrom sicher und zuverlässig abgeschaltet wird, kann vorgesehen werden, dass die Löschthyristoren LT1, LT2 wiederholt gezündet werden, so dass die Entladung des Löschkondensators LK analog der zuvor beschriebenen Verfahrensschritte wiederholt wird. Da spätestens bei Erreichen eines dritten "Nullwertes" des Schalterstromes IS die Durchschlagsfetigkeit gewährleistet ist, kommt es dann nicht zum Wiederzünden eines Lichtbogens über der Schaltstrecke und der zu schaltende Betriebsstrom ist auch spätestens zu diesem Zeitpunkt abgeschaltet.So that a flowing direct current is switched off safely and reliably even in unusual situations, it can be provided that the quenching thyristors LT1 , LT2 are repeatedly fired, so that the discharge of the quenching capacitor LK is repeated analogously to the previously described method steps. Since the breakdown resistance is guaranteed at the latest when a third "zero value" of the switch current I S is reached, an arc is not re-ignited over the switching path and the operating current to be switched is also switched off at this point in time at the latest.

Abschließend soll die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Freilaufkreises näher erläutert werden. Der Freilaufkreis FK gewährleistet, dass nach der Herstellung der galvanischen Trennstrecke die in den Induktivitäten der Strecke ST vorhandene Energie, durch die fließenden Freilaufströme IF in der einen oder der anderen Richtung, abgebaut wird. Dieser Freilaufkreis FK ist derart aufgebaut, dass er für jede Stromrichtung einen Zweig, von der Sammelschiene SS zum Rückleiter RL bzw. von der Strecke ST zum Rückleiter RL aufweist. In jedem Zweig sind zwei Freilaufdioden FD1, FD2 bzw. FD3, FD4 in Reihe geschaltet. Jeweils einer Freilaufdiode FD1, FD4, ist eine Sicherung Si1, Si2 mit Meldung parallel geschaltet, wobei der größte Teil des Freilaufstromes IF stets über die Freilaufdiode FD1 bzw. FD4 fließt. Durch auftretende sehr hohe Spannungsbelastungen, wie beispielsweise Blitzüberspannungen, werden nur die jeweils nicht beschalteten Freilaufdioden FD2, FD3 beansprucht. Dadurch können sie ihre Sperrfähigkeit verlieren. Da die beiden anderen Freilaufdioden FD1, FD4 durch die jeweilige Sicherung Si1, Si2 quasi kurzgeschlossen sind, werden sie durch die Überspannung nicht beansprucht und bleiben funktionsfähig. Der Ausfall der Freilaufdiode FD2 bzw. FD3 hat einen Kurzschlussstrom über die Sicherung Si1 bzw. Si2 zur Folge, wodurch diese anspricht und diesen Kurzschlussstrom abschaltet. Nach dem Ansprechen der Sicherung Si1 bzw. Si2 ist der Freilaufkreis FK wegen der funktionsfähig gebliebenen Freilaufdioden FD1, FD4 wieder spannungsfest. Die jeweilige Sicherung Si1, Si2 meldet diesen Zustand an die Steuerbaugruppe SG. Somit bleibt der Freilaufkreis FK stets funktionstüchtig.Finally, the mode of operation of the freewheeling circuit according to the invention will be explained in more detail. The freewheeling circuit FK ensures that after the production of the galvanic isolating section, the energy present in the inductances of the ST section is dissipated by the flowing freewheeling currents I F in one direction or the other. This freewheeling circuit FK is constructed in such a way that it has a branch for each current direction, from the busbar SS to the return conductor RL or from the path ST to the return conductor RL . Two free-wheeling diodes FD1, FD2 and FD3, FD4 are connected in series in each branch. In each case one free-wheeling diode FD1, FD4, a fuse Si1, Si2 with a message is connected in parallel, the major part of the free-wheeling current I F always flowing through the free-wheeling diode FD1 or FD4 . As a result of very high voltage loads , such as lightning overvoltages , only the free-wheeling diodes FD2 , FD3 , which are not connected, are stressed. As a result, they can lose their ability to lock. Since the other two free-wheeling diodes FD1, FD4 are virtually short-circuited by the respective fuse Si1, Si2 , they are not used by the overvoltage and remain functional. The failure of the free-wheeling diode FD2 or FD3 results in a short-circuit current via the fuse Si1 or Si2, as a result of which it responds and switches off this short-circuit current. After the response of the fuse Si1 and Si2 the freewheeling circuit FK is because of the functional residual freewheeling diodes FD1, FD4 voltage resistant again. The respective fuse Si1, Si2 reports this state to the control module SG. This means that the FK freewheel circuit always remains functional.

Claims (10)

Verfahren zur Abschaltung von Gleichströmen in einem Gleichrichter-Unterwerk für Bahnstromversorgungen mit einer Gleichstrom-Schnellschalteinrichtung unter Verwendung eines Schaltgerätes und eines parallel zur Schaltstrecke des Schaltgerätes angeordneten Löschkreises, bestehend aus einem Löschkondensator, der mit zwei antiparallel geschalteten Löschthyristoren und einer Induktivität in Reihe geschaltet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Abschaltvorgang durch einen Schaltbefehl zum Öffnen des metallischen Kontakts des Schaltgerätes (VS) zum Zeitpunkt (t1) eingeleitet wird und zu einem definierten Zeitpunkt (t3), der von Betrag und Richtung des zu schaltenden Betriebsstromes (IB) abhängt, der erste Löschthyristor (LT1) und in Abhängigkeit vom zeitlichen Verlauf des Löschstromes (IL) des Löschkondensators (LK) zeitlich verzögert, zum Zeitpunkt (t6), der zweite Löschthyristor (LT2) gezündet wird, wodurch sich der Löschkondensator (LK) über die Schaltstrecke des Schaltgerätes (VS) entlädt, wobei durch die Überlagerung des Betriebsstromes (IB), von der Sammelschiene (SS) und des Löschstromes (IL) vom Löschkondensator (LK) zum resultierenden Schalterstrom (IS) über der Schaltstrecke, bei einer entsprechenden Dimensionierung des Löschkreises, mindestens einmal der Schalterstrom (IS) den Wert "Null" annimmt und der definierte Zeitpunkt (t3) zum Zünden des Löschthyristors (LT1) so gewählt wird, dass ein "Nullwert" des Schalterstromes (IS) zu einem Zeitpunkt (t4, t5) erreicht wird, bei welchem die Durchschlagsfestigkeit der Schaltstrecke im Schaltgerät (VS) gewährleistet ist. Method for switching off direct currents in a rectifier substation for traction current supplies with a direct-current high-speed switching device using a switching device and an extinguishing circuit arranged in parallel with the switching path of the switching device, consisting of an extinguishing capacitor which is connected in series with two antiparallel-connected quenching thyristors and an inductor,
characterized in that
the shutdown process is initiated by a switching command to open the metallic contact of the switching device (VS) at time (t 1 ) and at a defined time (t 3 ), which depends on the amount and direction of the operating current (I B ) to be switched, the first Quenching thyristor (LT1) and depending on the time course of the quenching current (I L ) of the quenching capacitor (LK) with a time delay, at time (t 6 ), the second quenching thyristor (LT2) is ignited, whereby the quenching capacitor (LK) over the switching path of the switching device (VS) discharges, by superimposing the operating current (I B ), from the busbar (SS) and the quenching current (I L ) from the quenching capacitor (LK) to the resulting switch current (I S ) over the switching path, with a corresponding Dimensioning of the quenching circuit, at least once the switch current (I S ) assumes the value "zero" and the defined point in time (t 3 ) for igniting the quenching thyristor (LT1) is selected that a "zero value" of the switch current (I S ) is reached at a time (t 4 , t 5 ) at which the dielectric strength of the switching path in the switching device (VS) is guaranteed. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Löschkondensator (LK) stets so vorgeladen ist, dass mit Zünden des ersten Löschthyristors (LT1) der Löschstrom (IL) des Löschkondensator (LK) beim ersten Umschwingen entgegen der Vorzugsrichtung des Betriebsstromes (IB) fließt.Method according to claim 1,
characterized in that
the quenching capacitor (LK) is always pre-charged in such a way that when the first quenching thyristor (LT1) is ignited, the quenching current (I L ) of the quenching capacitor (LK) flows against the preferred direction of the operating current (I B ) when it swings for the first time. Verfahren nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Abschaltung eines in der Vorzugsrichtung fließenden großen Betriebsstromes (IB), insbesondere eines Kurzschlussstromes (IK), bei Erreichen eines einstellbaren Grenzwertes zum Zeitpunkt (t1) der Ausschaltbefehl für das Schaltgerät (VS) gegeben wird, danach zum Zeitpunkt (t3) der Steuerbefehl zum Zünden des Löschthyristors (LT1) gegeben wird, wodurch der Löschstrom (IL) über die Schaltstrecke des Schaltgerätes (VS) entgegen der Stromrichtung des Kurzschlussstromes (IK) fließt und der Schalterstrom (IS) zu den Zeitpunkten (t4, t5) jeweils den Wert "Null" erreicht, und bei Bestehen der Durchschlagsfestigkeit der Schaltstrecke zu einem der beiden Zeitpunkte (t4, t5) der Betriebsstrom (IB) bzw. der Kurzschlussstrom (IK) zu diesem Zeitpunkt abgeschaltet ist.Method according to claims 1 and 2,
characterized in that
to switch off a large operating current (I B ) flowing in the preferred direction, in particular a short-circuit current (I K ), the switch-off command for the switching device (VS) is given when an adjustable limit value is reached at time (t 1 ), then at time (t 3 ) the control command for firing the quenching thyristor (LT1) is given, whereby the quenching current (I L ) flows over the switching path of the switching device (VS) against the current direction of the short-circuit current (I K ) and the switch current (I S ) at the times (t 4 , t 5 ) each reaches the value "zero", and if the dielectric strength of the switching path exists at one of the two times (t 4 , t 5 ), the operating current (I B ) or the short-circuit current (I K ) is switched off at this time is. Verfahren nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Abschaltung eines kleinen in der Vorzugsrichtung fließenden Betriebsstromes (IB) zum Zeitpunkt t1 der Ausschaltbefehl für das Schaltgerät VS gegeben und der Zündimpuls zum Zünden des Löschthyristors LT1 im Zeitpunkt t3 , vor dem Zeitpunkt t2 , dem Beginn der Kontaktöffnung, gegeben wird, so dass eine definierte Umladung des Löschkondensators LK über die noch geschlossene Kontaktstrecke bzw. den sich ausbildenden Lichtbogen zwischen den Kontakten des Schaltgerätes VS erfolgt, wobei der Löschstrom IL vom Löschkondensator LK entgegengesetzt der Richtung des Betriebsstromes IB über die Schaltstrecke des Schaltgerätes (VS) fließt und der Betriebsstrom (I B) zum Zeitpunkt t4 zum ersten mal den Wert "Null" erreicht zu dem die Schaltstrecke noch leitend ist und der Betriebsstrom (IB) zum Zeitpunkt t5 zum zweiten mal den Wert "Null" erreicht und da jetzt die Durchschlagsfestigkeit der Schaltstrecke gewährleistet ist, der Betriebsstrom IB abgeschaltet ist.Method according to claims 1 and 2,
characterized in that
to switch off a small operating current (I B ) flowing in the preferred direction at time t 1, the switch-off command for switching device VS is given and the ignition pulse for igniting quenching thyristor LT1 is given at time t 3 , before time t 2 , the start of the contact opening , so that a defined charge transfer of the quenching capacitor LK takes place via the still closed contact path or the arcing which forms between the contacts of the switching device VS , the quenching current I L from the quenching capacitor LK being opposite to the direction of the operating current I B via the switching path of the switching device (VS ) flows and the operating current ( I B ) reaches the value "zero" for the first time at time t 4 at which the switching path is still conductive and the operating current (I B ) reaches the value "zero" for the second time at time t 5 and since the dielectric strength of the switching path is now guaranteed, the operating current I B is switched off. Verfahren nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Abschaltung eines entgegen der Vorzugsrichtung fließenden Rückstromes (IR) der Zündimpuls im Zeitpunkt (t3) für den Löschthyristor (LT1) sofort nach dem Zeitpunkt (t1), zu dem der Ausschaltbefehl für das Schaltgerät (VS) gegeben wird, wodurch ein definiertes Umladen des Löschkondensators (LK) über den noch geschlossenen Kontakt des Schaltgerät (VS) erfolgt und sich der Löschstrom (IL) und der Rückstrom (IR), da sie die gleiche Stromrichtung haben im Betrag addieren und zum Zeitpunkt (t6) der Zündimpuls für den zweiten Löschthyristor (LT2) gegeben wird, wodurch der zweite Umladevorgang des Löschkondensators (LK) mit umgekehrter Stromrichtung eingeleitet wird und nun der Löschstrom (IL) entgegen der Stromrichtung des Rückstromes (IR) über die Schaltstrecke des Schaltgerätes (VS) fließt und somit der Schalterstrom (IS) zum Zeitpunkt (t4) den Wert "Null" aufweist, zu dem die Schaltstrecke des Schaltgerätes (VS) die erforderliche Durchschlagsfestigkeit aufweist, so dass der Rückstrom (IR) abgeschaltet ist.Method according to claims 1 and 2,
characterized in that
to switch off a reverse current flowing against the preferred direction (I R ) of the ignition pulse at the time (t 3 ) for the quenching thyristor (LT1) immediately after the time (t 1 ) at which the switch-off command for the switching device (VS) is given, thereby a Defined reloading of the quenching capacitor (LK) takes place via the still closed contact of the switching device (VS) and the quenching current (I L ) and the reverse current (I R ) add up because they have the same current direction and add up at the time (t 6 ) the firing pulse for the second quenching thyristor (LT2) is given, whereby the second recharging process of the quenching capacitor (LK) is initiated with reverse current direction and now the quenching current (I L ) against the current direction of the reverse current (I R ) over the switching path of the switching device (VS ) flows and thus the switch current (I S ) at time (t 4 ) has the value "zero" at which the switching path of the switching device (VS) has the required breakdown resistance activity, so that the reverse current (I R ) is switched off. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
in jedem Fall zum Zeitpunkt (t6), der durch den zeitlichen Verlauf des Umschwingvorganges des Löschstromes (IL) bestimmt ist, der Zündimpuls für den zweiten Löschthyristor (LT2) gegeben wird, wodurch der zweite Umladevorgang des Löschkondensators (LK) mit umgekehrter Stromrichtung eingeleitet wird, sodass nun der Löschstrom (IL) in der Vorzugsrichtung des Betriebsstromes (IB) über die Schaltstrecke des Schaltgerätes (VS) fließt, sofern zu diesem Zeitpunkt nicht bereits der zu schaltende Betriebsstrom (IB) abgeschaltet ist.Method according to claim 1,
characterized in that
in any case at the time (t 6 ), which is determined by the temporal course of the reversing process of the quenching current (I L ), the ignition pulse for the second quenching thyristor (LT2) is given, whereby the second recharging process of the quenching capacitor (LK) with reverse current direction is initiated so that the quenching current (I L ) now flows in the preferred direction of the operating current (I B ) over the switching path of the switching device (VS), unless the operating current (I B ) to be switched is already switched off at this point. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
bei Erreichen eingestellter Grenzwerte des Betriebsstromes (IB) durch das Steuergerät (SG) der Abschaltvorgang selbsttätig ausgelöst wird.Method according to claim 1,
characterized in that
When the set limit values of the operating current (I B ) are reached by the control unit (SG), the switch-off process is triggered automatically. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
zum Abschalten eines Betriebsstromes (IB) unter extremen Bedingungen die Löschthyristoren (LT1, LT2) abwechselnd wiederholt gezündet werden, so dass sich der Löschkondensator (LK) mehrfach hintereinander über die Schaltstrecke des Schaltgerätes (VS) entlädt, bis bei Erreichen eines "Nullwertes" des Schalterstromes (IS) die erforderliche Durchschlagsfestigkeit der Schaltstrecke gewährleistet ist und der Betriebsstrom (IB) endgültig abgeschaltet ist.Method according to claim 1,
characterized in that
to switch off an operating current (I B ) under extreme conditions, the quenching thyristors (LT1, LT2) are repeatedly alternately fired, so that the quenching capacitor (LK) discharges several times in succession across the switching path of the switching device (VS) until a "zero value" is reached of the switch current (I S ) the required dielectric strength of the switching path is guaranteed and the operating current (I B ) is finally switched off. Schnellschalteinrichtung zur Löschung eines Gleichstromes in einem Gleichrichter-Unterwerk für eine Gleichstrom-Bahnstromversorgung unter Verwendung eines Schnellunterbrechers und eines Löschkreises,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen der Strecke (ST) und der Sammelschiene (SS) des Gleichrichter-Unterwerks ein Schaltgerät (VS), das mit einem Stromerfassungsglied (T) in Reihe geschaltet ist, angeordnet ist, zu dem parallel ein Löschkreis, bestehend aus einem Löschkondenstor (LK) zu dem zwei antiparallel angeordnete Löschthyristoren (LT1, LT2) und eine Induktivität (L) in Reihe geschaltet sind, angeordnet ist und zu dem Schaltgerät (VS) ebenfalls parallel ein Prüfzweig angeordnet ist, der aus einer Reihenschaltung von einem Prüfthyristor (Vp), einem Strommessglied (Tp) und einem Prüfwiderstand (PW) besteht und weiterhin ein Freilaufkreis bestehend aus zwei Zweigen, von denen einer zwischen der Sammelschiene SS und dem Rückleiter RL und der andere zwischen der Strecke ST und dem Rückleiter RL angeordnet ist, die jeweils zwei in Reihe geschaltete Freilaufdioden FD1, FD2 bzw. FD3, FD4 aufweisen und parallel zur jeweiligen mit der Sammelschiene SS bzw. mit der Strecke ST verbundenen Freilaufdiode FD1, FD4, jeweils eine Sicherung Si1, Si2 mit Meldung angeordnet ist.High-speed switching device for extinguishing a direct current in a rectifier substation for a direct current traction current supply using a quick breaker and an extinguishing circuit,
characterized in that
Between the section (ST) and the busbar (SS) of the rectifier substation, a switching device (VS), which is connected in series with a current detection element (T), is arranged, to which an extinguishing circuit consisting of an extinguishing capacitor (LK) is connected in parallel. to which two quenching thyristors (LT1, LT2) and an inductor (L) arranged in anti-parallel are connected in series, and to the switching device (VS) a test branch is also arranged in parallel, which consists of a series connection of a test thyristor (Vp), a Current measuring element (Tp) and a test resistor (PW) and a free-wheeling circuit consisting of two branches, one of which is arranged between the busbar SS and the return conductor RL and the other between the path ST and the return conductor RL, the two in series have switched freewheeling diodes FD1, FD2 or FD3, FD4 and parallel to the respective freewheeling diode FD1 connected to the busbar SS or to the path ST, FD4, a fuse Si1, Si2 is arranged with a message. Schnellschalteinrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Dimensionierung der Freilaufdiode (FD1, FD4) und der dazu parallel angeordneten Sicherung (Si1, Si2) dabei so gewählt ist, dass jeweils nur ein geringer Teil des Freilaufstromes (IF) über die jeweilige Sicherung (Si1, Si2) fließt, während der größte Teil des Freilaufstromes (IF) über die zu dieser Sicherung (Si1, Si2) parallel angeordnete Freilaufdiode (FD1, FD4) fließt.High-speed switching device according to claim 9,
characterized in that
the dimensioning of the freewheeling diode (FD1, FD4) and the fuse (Si1, Si2) arranged in parallel with it is selected such that only a small part of the freewheeling current (I F ) flows through the respective fuse (Si1, Si2) during the Most of the freewheeling current (I F ) flows via the freewheeling diode (FD1, FD4) arranged in parallel with this fuse (Si1, Si2).
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