EP2189998A1

EP2189998A1 - Generatorschalteranordnung

Info

Publication number: EP2189998A1
Application number: EP08169795A
Authority: EP
Inventors: Lukas Zehnder
Original assignee: ABB Technology AG
Current assignee: ABB Technology AG
Priority date: 2008-11-24
Filing date: 2008-11-24
Publication date: 2010-05-26

Abstract

Parallel zu einem Hauptstrompfad (1) mit einem als SF6-Schalter mit geschlossenem Volumen ausgebildeten Hauptschalter (2), der Kurzschlussströme bis zu zwischen 140kA und 210kA bei zwischen 20kV und 36kV liegender Nennspannung schalten kann, liegt ein Nebenstrompfad (3) mit, in Reihe, einem Dämpfungswiderstand (4) mit einem Widerstandswert von zwischen 0,10 und 10Ω, vorzugsweise zwischen 1Ω und 5Ω und einem Nebenschalter (5) mit geringerer Schaltleistung, der z.B. als Vakuumschalter oder weiterer geschlossener SF6-Schalter mit einer Nennspannung zwischen 20kV und 42kV ausgebildet ist. Bei einer Abschaltung wird zuerst der Hauptschalter (2) geöffnet und mit einer Verzögerung von zwischen 15ms und 30ms der Nebenschalter (5). So können Kurzschlussströme bis 250kA bei Nennspannungen bis 36kV geschaltet werden.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Generatorschalteranordnung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Anordnungen werden in Kraftwerken zur Herstellung einer trennbaren Verbindung von Generatoren mit dem elektrischen Netz eingesetzt.

Stand der Technik

Gewöhnlich umfassen bekannte Generatorschalteranordnungen einen einzigen SF₆-Schalter. Derartige Anordnungen können etwa Kurzschlusströme bis ca. 210kA bei Nennspannungen bis ca. 30kV schalten. Zunehmend sind jedoch höhere Schaltleistungen insbesondere zur Abschaltung noch höherer Kurzschlussströme erforderlich, die mit solchen Generatorschalteranordnungen nicht erzielt werden können.
Eine Generatorschalteranordnung mit einem Nebenstrompfad, in dem etwa ein aus abschaltbaren Thyristoren aufgebauter Halbleiterschalter und ein PTC-Widerstand in Reihe liegen, ist aus EP 1 014 403 A1 bekannt. EP 1 098 332 A2 zeigt eine ähnliche Anordnung. Wegen der begrenzten Schaltleistung der Halbleiterschalter können mit derartigen Generatorschalteranordnungen jedoch nur Kurzschlussströme von einigen zehn kA bewältigt werden.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gattungsgemässe Generatorschalteranordnung anzugeben, mit der sehr hohe Kurzschlussströme, vorzugsweise von mehr als 210kA, bei Nennspannungen von bis zu 36kV bewältigt werden können.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Mit der erfindungsgemässen Generatorschalteranordnung können bei Einsatz heute verfügbarer Komponenten Kurzschlussströme bis ca. 250kA bei bis zu 36kV Nennspannung bewältigt werden. Die erfindungsgemässe Generatorschalteranordnung ist ausserdem einfach aufgebaut mit einem geschlossenen Gasvolumen und benötigt keine zusätzlichen Aggregate wie Kompressoren. Sie kommt trotz der hohen Schaltleistungen mit einem verhältnismässig klein dimensionierten Antrieb aus. Sie erfordert wenig Wartung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Figur, welche lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellen, näher erläutert.

Fig. 1: zeigt schematisch den grundsätzlichen Aufbau der erfindungsgemässen Generatorschalteranordnung.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Die Generatorschalteranordnung weist einen Hauptstrompfad 1 auf, in dem ein Hauptschalter 2 liegt sowie einen Nebenstrompfad 3, in dem in Reihe ein generatorseitig angeordneter Dämpfungswiderstand 4 und ein Nebenschalter 5 liegen. Im eingeschalteten Zustand der Generatorschalteranordnung sind sowohl der Hauptschalter 2 des Hauptstrompfad 1 als auch Nebenschalter 5 des Nebenstrompfades 3 geschlossen. Damit fliesst im eingeschalteten Zustand auch ein verhältnismäßig kleiner Strom, der durch die Größe des Dämpfungswiderstandes 5 bestimmt wird, durch den Nebenstrompfad 3.
Der Hauptschalter 2 ist als geschlossener SF₆-Schalter, d.h. als SF₆-Schalter mit geschlossenem Gasvolumen ausgebildet mit einer Nennstromkontaktanordnung und einer dazu parallelen Abbrandkontaktanordnung. Es kann sich etwa um einen Schalter des Typs HEC 7, HEC 8 oder HECS der ABB handeln. Diese Schalter können Kurzschlussströme von 140-160kA bei einer Nennspannung von bis zu 30kV bzw. 161-190kA bei 27,5kV bzw. 191-210kA bei 25,2kV unterbrechen. Der Nennstrom beträgt bei 50Hz Netzfrequenz 24kA, 28kA bzw. 18kA. Die Schalter kommen mit Drücken von ca. 6 bar aus und benötigen daher keine großen Antriebe und keine Kompressoren. Da sie ein geschlossenes Gasvolumen aufweisen, gibt es keine Auspuffgase und die Lärmbelastung bei Schaltvorgängen ist mäßig. Die Wartungsanforderungen sind gering. Im allgemeinen sind derartige Schalter mit - je nach den Anforderungen - Nennspannungen zwischen 20kV und 36kV und Nennströmen zwischen 5kA und 30kA oder mit entsprechender Kühlung auch 50kA für die Anwendung gut geeignet. Sie sollten maximale Kurzschlussströme bewältigen, die - wiederum je nach den Anforderungen - zwischen 140kA und 210kA liegen.
Der Nebenschalter 5 braucht keine Nennstromkontaktanordnung aufzuweisen. Es kann sich etwa um einen Vakuumschalter handeln, z.B. VE1 der ABB, der Kurzschlusströme von bis zu 31,5kA bei einer Nennspannung von 36kV abschalten kann. Auch der Einsatz eines weiteren gekapselten SF₆-Schalters, z.B. HD4 der ABB, welcher Kurzschlussströme von bis zu 50kA bei einer Nennspannung von bis 40,5kV bewältigt, ist möglich. Die bei diesem Schalter vorgesehene Nennstromkontaktanordnung kann weggelassen werden. Auch hier stellen die in Frage kommenden Schalter nur geringe Anforderungen bezüglich Antrieb und Wartung. Im allgemeinen eignen sich als Nebenschalter Schalter mit Nennspannungen zwischen 20kV und 42kV und Nennströmen zwischen 2,5kA und 3,6kA, die maximale Kurzschlussströme zwischen 30kA und 50kA bewältigen können.
Der Dämpfungswiderstand 4 muss eine verhältnismässig hohe Leistung aufnehmen können. Vorzugsweise ist er als Drahtwiderstand ausgebildet, der aus mehreren parallelen Widerstandsdrähten aus einem hitzebeständigen Material besteht. Sein Widerstandswert kann zwischen 0,1Ω und 10Ω liegen. Vorzugsweise beträgt er zwischen 1Ω und 5Ω.
Bei einer Abschaltung, insbesondere im Kurzschlussfall, wird zuerst der Hauptschalter 2 geöffnet, wobei der Strom bei Öffnung der Nennstromkontaktanordnung auf den Abbrandpfad mit der Abbrandkontaktanordnung kommutiert. Bei der Trennung der Abbrandkontakte wird zwischen ihnen ein Lichtbogen gezogen, was den Spannungsabfall im Hauptstrompfad 1 vergrößert und eine überwiegende Kommutierung auf den Nebenstrompfad 3 bewirkt, die eine Verringerung des Stroms im Hauptstrompfad 1 zur Folge hat, welche eine Löschung des Lichtbogens im Haupstrompfad 1 zwischen den Abbrandkontakten beim nächsten Stromnulldurchgang gestattet. Nach der Löschung des Lichtbogens im Hauptstrompfad ist der Strom somit vollständig auf den Nebenstrompfad 3 kommutiert.
Zwischen 15ms und 30ms, in der Regel ca. 20ms nach der Öffnung der Abbrandkontaktanordnung des Hauptschalters 2 wird auch die Kontaktanordnung des Nebenschalters 5 geöffnet. Der Dämpfungswiderstand 4 begrenzt nach der Löschung des Lichtbogens im Hauptschalter 2 unter hoher Leistungsaufnahme den Kurzschlussstrom, so dass derselbe durch den verhältnismäßig kleinen Nebenschalter 5 sicher abgeschaltet werden kann.
Auf diese Weise können mit der beschriebenen Generatorschalteranordnung Kurzschlussströme bis zu 250kA bei Nennspannungen bis zu ca. 36kV abgeschaltet werden, womit auch die höchsten derzeitigen Anforderungen erfüllt werden.

Bezugszeichenliste

1: Hauptstrompfad
2: Hauptschalter
3: Nebenstrompfad
4: Dämpfungswiderstand
5: Nebenschalter

Claims

Generatorschalteranordnung mit einem Hauptstrompfad (1), der einen als SF₆-Schalter mit geschlossenem Gasvolumen ausgebildeten Hauptschalter (2) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass zum Hauptstrompfad (1) ein paralleler Nebenstrompfad (3) vorgesehen ist, welcher Nebenstrompfad einen Nebenschalter (5) mit einer Schaltleistung, welche niedriger ist als die des Hauptschalters (2), in Reihe mit einem Dämpfungswiderstand (4) mit einem Widerstandswert zwischen 0,1Ω und 10Ω enthält.
Generatorschalteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungswiderstand (4) einen Widerstandswert zwischen 1Ω und 5Ω aufweist.
Generatorschalteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptschalter (2) eine Nennspannung zwischen 20kV und 36kV und einen Nennstrom zwischen 5kA und 50kA aufweist.
Generatorschalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptschalter (2) so ausgelegt ist, dass Kurzschlussströme bis zu einem Maximalwert von 140kA bis 210kA schaltbar sind.
Generatorschalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenschalter (5) ein Vakuumschalter oder ein SF₆-Schalter ist.
Generatorschalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenschalter (5) eine Nennspannung zwischen 20kV und 40,5kV und einen Nennstrom zwischen 2,5kA und 3,6kA aufweist.
Generatorschalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenschalter (5) so ausgelegt ist, dass Kurzschlussströme bis zu einem Maximalwert von 30kA bis 50kA schaltbar sind.
Generatorschalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungswiderstand (4) mehrere parallele Drahtwiderstände umfasst.
Verfahren zum Betrieb einer Generatorschaltanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Abschaltung zuerst der Hauptschalter (2) geöffnet wird und dann, mit Verzögerung, der Nebenschalter (5) geöffnet wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerung zwischen 15ms und 30ms beträgt.