EP3270397A1 - Schaltanordnung sowie verfahren zur fehlerklärung - Google Patents

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EP3270397A1
EP3270397A1 EP17176306.3A EP17176306A EP3270397A1 EP 3270397 A1 EP3270397 A1 EP 3270397A1 EP 17176306 A EP17176306 A EP 17176306A EP 3270397 A1 EP3270397 A1 EP 3270397A1
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EP
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switching
voltage
switching element
voltage line
pole
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EP17176306.3A
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David DÖRING
Klaus WÜRFLINGER
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Siemens Energy Global GmbH and Co KG
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Siemens AG
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    • H01H2009/546—Contacts shunted by static switch means the static switching means being triggered by the voltage over the mechanical switch contacts

Definitions

  • the invention relates to a switching arrangement for connecting two DC voltage networks.
  • High-voltage direct current (HVDC) transmission technology provides a known technology suitable for transmitting electrical energy over long distances.
  • the current flow takes place via DC voltage lines, which may be present as cable lines or overhead lines.
  • DC voltage lines for example in the form of point-to-point connections can be combined to form a DC voltage network.
  • Such DC voltage networks can be present as so-called multiterminal, radial or meshed DC voltage networks.
  • the DC voltage networks are essentially formed by DC voltage lines that extend between converter stations, node points or a node and a converter station.
  • the DC voltage lines can be realized as bipolar or monopole connections (symmetrical and asymmetrical) known to the person skilled in the art.
  • a symmetrical monopole connection is characterized by a two-pole design of the DC voltage line, for example with a positive and a negative pole, which has no rigid connection to the ground potential.
  • Such a DC voltage switch is for example from the WO 2015/078525 A1 ,
  • the known DC voltage switch is bidirectional, that is to say that it can switch the current independently of the current direction in the DC voltage line.
  • the DC voltage switch is further arranged in one of the two poles of the DC voltage line, which is sufficient for a separation of a grounded DC voltage line.
  • the object of the present invention is to provide a switching arrangement of the above type which is simple and reliable.
  • a switching arrangement for connecting two DC voltage networks comprising a DC voltage line connecting a first DC voltage network to a second DC voltage network, a first unidirectional switching element in a first pole of the DC voltage line, a second unidirectional switching element in the first pole of the DC voltage line, the first A third unidirectional switching element in a second pole of the DC voltage line, and a fourth unidirectional switching element in the second pole of the DC voltage line, which is arranged spaced from the third switching element and its switching direction of a switching direction of the third switching element is directed opposite, wherein the switching elements each have a dielectric strength below a rated voltage (Nennübertra supply voltage) of the DC line is (but it is most above the pole voltage).
  • the switching arrangement according to the invention is suitable for connecting two DC voltage networks, the DC voltage line of the switching arrangement extending between network nodes, power converters and / or similar elements of the DC voltage networks to be connected. In any case, it is also particularly suitable for use with an inverter To connect to a DC power grid or its node or two inverters on the DC side.
  • An advantage of the switching arrangement according to the invention is the possibility of clarifying unbalanced ground faults at only one pole in DC voltage lines without rigid earth connection by the use of unindirectional switching elements.
  • the voltage strengths of the switching elements can be selected lower than in a DC voltage switch, which is arranged only in one pole of the DC voltage line, and therefore must be designed for the full nominal voltage. This can make the switching device easier and possibly cheaper.
  • the rated voltage in the DC voltage line can be more than 100 kV, in many cases more than 600 kV.
  • the DC voltage line may, for example, be connected at at least one end to a DC voltage node.
  • a DC voltage node several DC voltage lines of the corresponding DC voltage network converge.
  • the DC voltage line can also be connected at least one end to a converter of the corresponding DC voltage network.
  • the poles of the DC voltage line are available, for example, as cable or overhead lines.
  • the switching direction of the switching element is that current direction in which the switching element can block the current. It can also be referred to in this context as the trip current direction.
  • the switching elements of the switching arrangement according to the invention are unidirectional. This means that the switching elements generally have an excellent switching direction. If the current flows contrary to the switching direction of a Switching element, so this switching element can not lock the power.
  • the DC voltage line is designed as a monopole connection, expediently a symmetrical monopole connection.
  • a first, positive pole of the DC voltage line lies on a positive electrical potential.
  • a second, negative pole is at a negative electrical potential. Due to the lack of fixed connection to the ground potential, a ground fault in one of the two poles may lead to a potential shift in the DC voltage line. For example, the ground fault can lead to a reloading of the positive pole, so that the positive pole is brought to the zero potential.
  • the nominal voltage that is, the pole-to-pole voltage, ie the potential difference between the positive and the negative pole
  • the nominal voltage that is, the pole-to-pole voltage, ie the potential difference between the positive and the negative pole
  • the nominal voltage that is, the pole-to-pole voltage, ie the potential difference between the positive and the negative pole
  • the nominal voltage that is, the pole-to-pole voltage, ie the potential difference between the positive and the negative pole
  • the two DC voltage networks can be decoupled from one another by means of the switching arrangement according to the invention. In this way, at least one of the DC voltage networks is not affected by the fault or ground fault. If the fault location lies between the switching elements, then even both DC voltage grids can be kept harmless. Furthermore, in the case of an internal switch fault, network coupling and fault isolation can be realized.
  • the dielectric strength of the switching elements preferably corresponds to a maximum voltage value of one of the poles of the DC voltage line.
  • the switching elements are thus designed approximately to half the rated voltage.
  • the design may include an additional tolerance range of the dielectric strength of about 10% to 70%.
  • the switching elements do not have to be designed for the full nominal voltage.
  • the first and the third switching element are close to the location on the first DC voltage network and the second and the fourth switching element are arranged close to the location on the second DC voltage network.
  • the switching direction of the third switching element is preferably directed counter to the switching direction of the first switching element.
  • the term local refers to a distance of less than 10 km.
  • the switching directions of the first and third switching element to each other are also directed opposite.
  • a preferred configuration is given when the switching direction of the first switching element, which is located close to the first DC voltage network, in the direction of the second switching element, the switching direction of the second switching element, which is located close to the second DC voltage network, in the direction of the first switching element, the Switching direction of the third switching element, which is located close to the first DC voltage network, pointing in the direction of the first DC voltage network and the switching direction of the fourth switching element, which is located close to the second DC voltage network, in the direction of the second DC voltage network.
  • the first DC voltage network is referred to as Netz1
  • the second DC voltage network as Netz2
  • the ith (first to fourth) switching element according to SEi Further, the normal operating state is called OK and the fault state is called Fail.
  • the suffix p or n indicates whether the error occurs in the positive (p) or negative (n) pole.
  • the DC power line is labeled between the switching elements as GL.
  • the switching elements each comprise at least one controllable switching device, wherein the controllable switching devices of Switching elements are independently controllable.
  • the switching device may comprise, for example, a controllable power semiconductor switch or a series circuit thereof.
  • the design of the switching device is basically arbitrary and can be realized by one of the known concepts of the DC voltage switch.
  • the switching element may comprise a current limiting inductor.
  • the throttle may be arranged in a parallel circuit or series connection to the switching device.
  • a surge arrester is arranged parallel to each switching device.
  • the voltage across the switching element can be limited.
  • a parallel connection of a plurality of parallel-connected surge arresters is arranged parallel to at least one of the switching devices.
  • a response voltage of the surge arrester can be controlled or adjusted to a value suitable for the particular application.
  • a measuring device for detecting a potential shift in the DC voltage line. Accordingly, during the operation of the switching arrangement, the measuring device detects a possible shift of at least one of the potentials in the first and second pole of the DC voltage line. It is also conceivable to record a sum of the two potentials or their displacement. A potential shift can be interpreted as an indication of a ground fault. If the displacement exceeds a predetermined value, for example, then the measuring device preferably generates a corresponding triggering signal, which is sent to a monitoring device or to a control unit, for example. The control unit can control the switching elements accordingly to open.
  • the capture of Potential shift advantageously also allows an opening of the switching elements for faulty explanation, if a fault current in case of failure does not significantly exceed a rated current during normal operation. It may also be advantageous if the switching arrangement comprises at least one current measuring device for measuring the current in the DC voltage line and at least one voltage measuring device for measuring the voltage in the poles of the DC voltage line. It is also conceivable to detect an overcurrent and / or a current increase.
  • the invention further relates to a method for faulty explanation by means of the switching arrangement.
  • a faulty explanation is necessary in particular with short circuits, which can occur in a DC voltage line.
  • the purpose of a faulty declaration is to locally limit the effects of a short circuit.
  • a short circuit can be, for example, a ground fault, ie an electrical contact between a pole of the DC voltage line and ground.
  • the object of the invention is to propose such a method that is as simple and reliable as possible.
  • the object is achieved by a similar method in which two unidirectional switching elements are opened during a short circuit in a DC voltage line or in a DC voltage line connected to the DC voltage line, wherein a first unidirectional switching element is arranged in a first pole of the DC voltage line, a second unidirectional switching element in first pole of the DC voltage line, is arranged spaced from the first switching element, wherein the switching direction of a switching direction of the first switching element is directed opposite, a third unidirectional switching element is arranged in a second pole of the DC voltage line, and a fourth unidirectional switching element in the second pole of the DC voltage line, spaced from the third switching element is arranged, wherein the switching direction of a switching direction of the third switching element is directed opposite.
  • Which of the switching elements are opened depends in particular on the location of the error to be clarified as well as its nature. An example of a possible procedure is shown in the table above.
  • the switching elements can be opened simultaneously or with a suitable time delay.
  • a switch is referred to as open in this context if it blocks a current flow in the given current direction.
  • the switching arrangement 1 comprises a DC voltage line 2 with a first pole 3 and a second pole 4.
  • the DC voltage line 2 is a symmetrical monopole connection, in which the first pole 3 is a positive pole and the second pole 4 is a negative pole. Both poles 3 and 4 are realized as cable connections.
  • the DC voltage line 2 extends between an arbitrarily configured first DC voltage network 5 and a second DC voltage network 6 likewise configured as desired FIG. 1 is indicated that the first DC voltage network is connected to two inverter stations 7 and 8 respectively. Accordingly, the second DC voltage network is connected to two further converter stations 9 and 10, respectively.
  • the converter stations 7-10 can in turn be connected to the AC side in FIG. 1 not shown explicitly connected AC networks.
  • a rated voltage between the two poles 3, 4 is in the illustrated embodiment 2 * 320 kV.
  • the switching arrangement 1 further comprises a first switching element SE1, which is arranged locally close to the first DC voltage network 5 in the first pole 3 of the DC voltage line 2.
  • the first switching element SE1 has a parallel circuit of a controllable switching device 12, a diode 13 and a surge arrester 14.
  • the switching device 12 is in the illustrated embodiment, a turn-off power semiconductor switch. Instead of the diode 13, a series connection of a plurality of diodes may be provided. Also, instead of the switching device 12, a series connection of a plurality of switching devices or a plurality of power semiconductor switches may be provided.
  • each switching unit has a power semiconductor switch (such as an IGBT) and a freewheeling diode antiparallel thereto.
  • the first switching element SE1 has a switching direction which points to the second direct voltage network 6.
  • a second switching element SE2 is arranged close to the location on the second DC voltage network 6 in the first pole 3.
  • the structure of the second switching element SE2 corresponds to that of the first switching element SE1 with the difference that a switching direction of the second switching element SE2 is opposite to that of the first switching element SE1.
  • a third switching element SE3 is arranged close to the location on the first DC voltage network 5 in the second pole 4.
  • the structure of the third switching element SE3 corresponds to that of the first switching element SE1.
  • a switching direction of the third switching element SE3 points in the direction of the first DC voltage network 5.
  • a fourth switching element SE4 is arranged close to the location on the second DC voltage network 6 in the second pole 4.
  • the structure of the fourth switching element SE4 also corresponds to that of the first switching element SE1.
  • a switching direction of the fourth switching element SE4 is opposite to that of the third switching element SE3.
  • the switching arrangement 1 comprises a control unit 15, which is suitable for driving the power semiconductors of the switching elements SE1-SE4, so that they block, for example.
  • a first measuring device 16 and a second measuring device 17 detect current, voltage and / or potential shifts in the poles 3, 4 of the DC voltage line 2.
  • the measuring devices 16, 17 are connected on the output side to the control unit 15.
  • a corresponding signal is given to the control unit 15, so that a suitable for incorrect explanation control of the switching elements can be made.
  • the third and the fourth switching element SE3 or SE4 are actuated to be blocked.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the switching arrangement 1.
  • FIGS. 1 and 2 are identical and similar components and elements provided with the same reference numerals.
  • FIG. 2 the DC voltage line 2 of the switching arrangement 1 is shown, which extends between a network node 18, 19 of the first DC voltage network 5 and a converter 20, which belongs to the second DC voltage network 6. Otherwise corresponds to the structure of the switching arrangement 1 of FIG. 2 the one who FIG. 1 ,
  • FIG. 2 an example of a ground fault in the second DC voltage network 6 between the positive pole 3 and earth 22 is shown.
  • the earth fault is figuratively indicated in the form of a lightning sign 21.
  • the ground fault causes an earth fault current or a potential shift with compensation current, which is shown as arrow 23 and flows between the positive pole 3 and earth 22.
  • the ground fault causes a current flow, which is indicated in the two poles 3, 4 with the arrows 24 and 25.
  • the potential in positive pole 3 drops to zero due to the ground fault. Since the inverter 20 maintains its DC side voltage difference, the potential in the second pole 4 shifts by an amount depending on the particular configuration of the inverter 20.
  • control unit 15 controls the first switching element SE1 and the fourth switching element SE4, open. This causes a disconnection of the circuit. The potential shift thus does not affect the network nodes 18, 19.
  • FIG. 3 The potential distribution along the DC voltage line 2 of the switching arrangement 1 of FIG. 2 is in FIG. 3 shown. It is from the in FIG. 2 shown example of the ground fault in the second DC network 6.
  • diagram axis labeled Z represents the location along the DC voltage line 2.
  • diagram axis labeled U shows the electrical potentials at the given location.
  • the location of the two switching elements SE1 and SE3 is provided with the reference numeral 31. Accordingly, the location of the switching elements SE2 and SE4 is provided with the reference numeral 32.
  • FIG. 3 illustrated potential curves represent the situation after the blocking of the first and fourth switching element SE1 or SE4, ie after the error explanation.
  • the potential curve in the positive pole 3 is provided with the reference numeral 33.
  • the potential curve in the negative pole 4 is provided with the reference numeral 34.
  • the location of the ground fault is identified by the reference numeral 35.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung (1) zum Verbinden zweier Gleichspannungsnetze (5,6). Die erfindungsgemäße Schaltanordnung umfasst eine Gleichspannungsleitung (2), die ein erstes Gleichspannungsnetz mit einem zweiten Gleichspannungsnetz verbindet, ein erstes unidirektionales Schaltelement (SE1) in einem ersten Pol der Gleichspannungsleitung, ein zweites unidirektionales Schaltelement (SE2) im ersten Pol der Gleichspannungsleitung, das vom ersten Schaltelement beabstandet angeordnet ist und dessen Schaltrichtung einer Schaltrichtung des ersten Schaltelements entgegen gerichtet ist, ein drittes unidirektionales Schaltelement (SE3) in einem zweiten Pol der Gleichspannungsleitung, ein viertes unidirektionales Schaltelement (SE4) im zweiten Pol der Gleichspannungsleitung, das vom dritten Schaltelement beabstandet angeordnet ist und dessen Schaltrichtung einer Schaltrichtung des dritten Schaltelements entgegen gerichtet ist, wobei die Schaltelemente jeweils eine Spannungsfestigkeit aufweisen, die unterhalb einer Nennspannung der Gleichspannungsleitung liegt. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Entkoppeln zweier Gleichspannungsnetze mittels der Schaltanordnung, bei dem bei einem Kurzschluss in der Gleichspannungsleitung oder in einem der Gleichspannungsnetze zwei der Schaltelemente geöffnet werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung zum Verbinden zweier Gleichspannungsnetze.
  • Mit der Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ) ist eine bekannte Technologie bereitgestellt, die dazu geeignet ist, elektrische Energie über lange Distanzen zu übertragen. Der Stromfluss erfolgt dabei über Gleichspannungsleitungen, die als Kabelleitungen oder Freileitungen vorliegen können. Mehrere Gleichspannungsleitungen beispielsweise in Form von Punkt-zu-Punkt-Verbindungen können dabei zu einem Gleichspannungsnetz zusammengefügt werden. Solche Gleichspannungsnetze können als sogenannte Multiterminal-, radiale oder vermaschte Gleichspannungsnetze vorliegen. Die Gleichspannungsnetze sind im Wesentlichen aus Gleichspannungsleitungen gebildet, die sich zwischen Umrichterstationen, Knotenpunten oder einem Knotenpunkt und einer Umrichterstation erstrecken.
  • Die Gleichspannungsleitungen können als dem Fachmann bekannte Bipol- oder Monopol-Verbindungen (symmetrische und asymmetrische) realisiert sein. Eine symmetrische Monopol-Verbindung zeichnet sich durch eine zweipolige Ausführung der Gleichspannungsleitung aus, beispielsweise mit einem positiven und einem negativen Pol, die über keine starre Anbindung zum Erdpotenzial verfügt.
  • Wenn zwei Gleichspannungsnetze miteinander verbunden werden sollen, ist es in der Regel notwendig, die Auswirkungen eines Erdfehlers oder eines Pol-zu-Pol-Fehlers in einem der beiden Gleichspannungsnetze auf das andere Gleichspannungsnetz zu minimieren. Zum Entkoppeln der beiden Gleichspannungsnetze werden üblicherweise Gleichspannungsschalter verwendet. Ein gleichartiges Problem kann auch bei einer gleichspannungsseitigen Verbindung zweier Stromrichter auftreten.
  • Ein solcher Gleichspannungsschalter ist beispielsweise aus der WO 2015/078525 A1 . Der bekannte Gleichspannungsschalter ist bidirektional, das heißt, dass er unabhängig von der Stromrichtung in der Gleichspannungsleitung den Strom schalten kann. Der Gleichspannungsschalter ist ferner in einem der beiden Pole der Gleichspannungsleitung angeordnet, was für eine Trennung einer geerdeten Gleichspannungsleitung ausreichend ist.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Schaltanordnung der obigen Art anzugeben, die einfach und zuverlässig ist.
  • Die Aufgabe wird durch eine Schaltanordnung zum Verbinden zweier Gleichspannungsnetze gelöst, umfassend eine Gleichspannungsleitung, die ein erstes Gleichspannungsnetz mit einem zweiten Gleichspannungsnetz verbindet, ein erstes unidirektionales Schaltelement in einem ersten Pol der Gleichspannungsleitung, ein zweites unidirektionales Schaltelement im ersten Pol der Gleichspannungsleitung, das vom ersten Schaltelement beabstandet angeordnet ist und dessen Schaltrichtung einer Schaltrichtung des ersten Schaltelements entgegen gerichtet ist, ein drittes unidirektionales Schaltelement in einem zweiten Pol der Gleichspannungsleitung, sowie ein viertes unidirektionales Schaltelement im zweiten Pol der Gleichspannungsleitung, das vom dritten Schaltelement beabstandet angeordnet ist und dessen Schaltrichtung einer Schaltrichtung des dritten Schaltelements entgegen gerichtet ist, wobei die Schaltelemente jeweils eine Spannungsfestigkeit aufweisen, die unterhalb einer Nennspannung (Nennübertragungsspannung) der Gleichspannungsleitung liegt (sie liegt jedoch meinst oberhalb der Polspannung). Die erfindungsgemäße Schaltanordnung eignet sich zum Verbinden zweier Gleichspannungsnetze, wobei die Gleichspannungsleitung der Schaltanordnung sich zwischen Netzknoten, Stromrichtern und/oder dergleichen Elementen der zu verbindenden Gleichspannungsnetze erstreckt. Sie eignet sich jedenfalls insbesondere auch dazu, einen Umrichter an ein Gleichspannungsnetz beziehungsweise dessen Knotenpunkt oder zwei Umrichter gleichspannungsseitig miteinander zu verbinden.
  • Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltanordnung ist die Möglichkeit der Klärung von unsymmetrischen Erdschlüssen an nur einem Pol in Gleichspannungsleitungen ohne starre Erdanbindung durch die Verwendung unindirektionaler Schaltelemente.
  • Zudem können die Spannungsfestigkeiten der Schaltelemente niedriger gewählt werden als bei einem Gleichspannungsschalter, der nur in einem Pol der Gleichspannungsleitung angeordnet ist, und daher auf die volle Nennspannung ausgelegt werden muss. Dies kann die Schaltvorrichtung einfacher und unter Umständen auch günstiger machen. Die Nennspannung in der Gleichspannungsleitung kann mehr als 100 kV, in vielen Fällen mehr als 600 kV betragen.
  • Die Gleichspannungsleitung kann beispielsweise an wenigstens einem Ende mit einem Gleichspannungsknoten verbunden sein. In einem Gleichspannungsknoten laufen mehrere Gleichspannungsleitungen des entsprechenden Gleichspannungsnetzes zusammen. Ferner kann die Gleichspannungsleitung auch an wenigstens einem Ende mit einem Umrichter des entsprechenden Gleichspannungsnetzes verbunden sein.
  • Die Pole der Gleichspannungsleitung liegen beispielsweise als Kabel- oder Freileitungen vor.
  • Die Schaltrichtung des Schaltelements ist diejenige Stromrichtung, in der das Schaltelement den Strom sperren kann. Sie kann in diesem Zusammenhang auch als Auslösestromrichtung bezeichnet werden. Die Schaltelemente der erfindungsgemäßen Schaltanordnung sind unidirektional. Das bedeutet, dass die Schaltelemente im Allgemeinen eine ausgezeichnete Schaltrichtung haben. Fließt der Strom entgegen der Schaltrichtung eines Schaltelementes, so kann dieses Schaltelement den Strom nicht sperren.
  • Als besonders vorteilhaft wird angesehen, wenn die Gleichspannungsleitung als eine Monopol-Verbindung, zweckmäßigerweise eine symmetrische Monopol-Verbindung, ausgebildet ist. Ein erster, positiver Pol der Gleichspannungsleitung liegt hierbei auf einem positiven elektrischen Potenzial. Entsprechend liegt ein zweiter, negativer Pol auf einem negativen elektrischen Potenzial. Aufgrund der fehlenden festen Anbindung an das Erdpotenzial führt ein Erdschluss in einem der beiden Pole unter Umständen zu einer Potenzialverschiebung in der Gleichspannungsleitung. Beispielsweise kann der Erdschluss zu einem Umladen des positiven Pols führen, so dass der positive Pol auf das Potenzial null gebracht wird. Zugleich bleibt unter Umständen die Nennspannung, dass heißt die Pol-zu-Pol-Spannung, also die Potenzialdifferenz zwischen dem positiven und dem negativen Pol erhalten, so dass der negative Pol in diesem Fall auf das zweifache Potenzial abgesenkt wird. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn die Gleichspannungsleitung mit einem Umrichter verbunden ist, der eine konstante Spannung an einem Ende der Gleichspannungsleitung aufrechterhält. Mittels der erfindungsgemäßen Schaltanordnung kann verhindert werden, dass eine solche Potenzialverschiebung beide Gleichspannungsnetze betrifft.
  • Tritt der Erdschluss an einem Ort der Gleichspannungsleitung zwischen einem der Schaltelemente und dem nächstliegenden Gleichspannungsnetz ein, so können mittels der erfindungsgemäßen Schaltanordnung die beiden Gleichspannungsnetze voneinander entkoppelt werden. Auf diese Weise ist zumindest eines der Gleichspannungsnetze vom Fehler bzw. Erdschluss nicht betroffen. Liegt der Fehlerort zwischen den Schaltelementen, so können sogar beide Gleichspannungsnetze schadlos gehalten werden. Weiterhin kann bei einem schalterinternen Fehler eine Netzkopplung und Fehlereingrenzung realisiert werden.
  • Bevorzugt entspricht die Spannungsfestigkeit der Schaltelemente einem maximalen Spannungswert eines der Pole der Gleichspannungsleitung. Im Falle einer symmetrischen Monopol-Verbindung sind die Schaltelemente somit etwa auf die halbe Nennspannung ausgelegt. Die Auslegung kann dabei einen zusätzlichen Toleranzbereich der Spannungsfestigkeit von ca. 10% bis 70% umfassen. Vorteilhaft müssen die Schaltelemente damit nicht auf die volle Nennspannung ausgelegt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind das erste und das dritte Schaltelement ortsnah am ersten Gleichspannungsnetz und das zweite und das vierte Schaltelement ortsnah am zweiten Gleichspannungsnetz angeordnet. Die Schaltrichtung des dritten Schaltelements ist bevorzugt der Schaltrichtung des ersten Schaltelementes entgegen gerichtet. Der Begriff ortsnah bezeichnet dabei eine Entfernung von weniger als 10 km.
  • Bevorzugt weisen die Schaltrichtungen des ersten und dritten Schaltelementes zueinander. Vorteilhaft ist es ferner, wenn die Schaltrichtungen des zweiten und vierten Schaltelementes ebenfalls entgegen gerichtet sind.
  • Eine bevorzugte Konfiguration ist gegeben, wenn die Schaltrichtung des ersten Schaltelementes, das ortsnah am ersten Gleichspannungsnetz angeordnet ist, in Richtung des zweiten Schaltelementes weist, die Schaltrichtung des zweiten Schaltelementes, das ortsnah am zweiten Gleichspannungsnetz angeordnet ist, in Richtung des ersten Schaltelementes weist, die Schaltrichtung des dritten Schaltelementes, das ortsnah am ersten Gleichspannungsnetz angeordnet ist, in Richtung zum ersten Gleichspannungsnetz weist und die Schaltrichtung des vierten Schaltelementes, das ortsnah am zweiten Gleichspannungsnetz angeordnet ist, in Richtung zum zweiten Gleichspannungsnetz weist. Eine schematische Übersicht der möglichen Fehlerorte und der zugehörigen Fehlerklärung für diese Konfiguration ist in der folgenden Tabelle dargestellt. Dabei werden die folgenden Bezeichnungen verwendet: das erste Gleichspannungsnetz wird als Netz1, das zweiten Gleichspannungsnetz als Netz2, das i-te (erste bis vierte) Schaltelement entsprechend als SEi bezeichnet. Ferner werden der normale Betriebszustand als OK und der Fehlerzustand als Fail bezeichnet. Zudem wird mittels des Suffixes p bzw. n gekennzeichnet, ob der Fehler in dem positiven (p) oder negativen (n) Pol auftritt. Die Gleichspannungsleitung wird zwischen den Schaltelementen als GL gekennzeichnet.
    Fehlerort Öffnende Schaltelemente Zustand Netz2 Zustand Netz1
    Netz2p SE2, SE3 Fail OK
    Netz2n SE1, SE4 Fail OK
    Netz1p SE1, SE4 OK Fail
    Netz1n SE2, SE3 OK Fail
    GLp SE1, SE2 OK OK
    GLn SE3, SE4 OK OK
    SE1 SE2, SE3 Fail OK
    SE3 SE1, SE4 Fail OK
    SE2 SE1, SE4 OK Fail
    SE4 SE2, SE3 OK Fail
  • Anhand der obigen Tabelle ist erkennbar, dass unabhängig vom Fehlerort zumindest eines der beiden Gleichspannungsnetze trotz Fehler weiter betrieben werden kann.
  • Eine vorteilhafte Anwendung der Schaltanordnung ist gegeben, wenn das erste und das zweite Schaltelement in mehr als 1 km Abstand voneinander angeordnet sind. In einem solchen Fall ist eine Möglichkeit der Fehlerklärung bei Erdschlüssen besonders wichtig, weil bei langen Übertragungsleitungen die Wahrscheinlichkeit eines Erdschlusses besonders hoch ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfassen die Schaltelemente jeweils wenigstens eine steuerbare Schaltvorrichtung, wobei die steuerbaren Schaltvorrichtungen der Schaltelemente voneinander unabhängig ansteuerbar sind. Die Schaltvorrichtung kann beispielsweise einen steuerbaren Leistungshalbleiterschalter oder eine Reihenschaltung solcher umfassen. Die Ausgestaltung der Schaltvorrichtung ist grundsätzlich beliebig und kann durch eine der bekannten Konzepte der Gleichspannungsschalter realisiert sein. Geeigneterweise kann das Schaltelement eine Drossel zur Strombegrenzung umfassen. Die Drossel kann in einer Parallelschaltung oder Reihenschaltung zur Schaltvorrichtung angeordnet sein.
  • Bevorzugt ist parallel zu jeder Schaltvorrichtung ein Überspannungsableiter angeordnet. Mittels des Überspannungsableiters kann die Spannung über dem Schaltelement begrenzt werden.
  • Besonders bevorzugt ist parallel zu wenigstens einer der Schaltvorrichtungen eine Parallelschaltung aus mehreren parallel geschalteten Überspannungsableitern angeordnet. Durch die Parallelschaltung kann eine Ansprechspannung der Überspannungsableiter gesteuert bzw. auf einen für die jeweilige Anwendung geeigneten Wert eingestellt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Messvorrichtung zur Erfassung einer Potenzialverschiebung in der Gleichspannungsleitung vorgesehen. Die Messvorrichtung erfasst demnach während des Betriebes der Schaltanordnung eine mögliche Verschiebung wenigstens eines der Potenziale im ersten bzw. zweiten Pol der Gleichspannungsleitung. Denkbar ist auch eine Erfassung einer Summe der beiden Potenziale beziehungsweise deren Verschiebung. Eine Potenzialverschiebung kann als ein Hinweis auf einen Erdschluss interpretiert werden. Wenn die Verschiebung beispielsweise einen vorbestimmten Wert überschreitet, dann generiert die Messvorrichtung bevorzugt ein entsprechendes Auslösesignal, das beispielsweise an eine Überwachungseinrichtung beziehungsweise an eine Steuereinheit gesendet wird. Die Steuereinheit kann die Schaltelemente entsprechend ansteuern, zu öffnen. Die Erfassung der Potenzialverschiebung erlaubt vorteilhaft auch dann eine Öffnung der Schaltelemente zur Fehlerklärung, wenn ein Fehlerstrom im Fehlerfall einen Nennstrom bei Normalbetrieb nicht wesentlich überschreitet. Es kann zudem von Vorteil sein, wenn die Schaltanordnung wenigstens eine Strommessvorrichtung zum Messen des Stromes in der Gleichspannungsleitung und wenigstens eine Spannungsmessvorrichtung zum Messen der Spannung in den Polen der Gleichspannungsleitung umfasst. Denkbar ist ebenfalls eine Erkennung eines Überstroms und/oder eines Stromanstiegs.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Fehlerklärung mittels der Schaltanordnung.
  • Eine Fehlerklärung ist insbesondere bei Kurzschlüssen notwendig, die in einer Gleichspannungsleitung auftreten können. Eine Fehlerklärung hat dabei zum Ziel, die Auswirkungen eines Kurzschlusses lokal zu begrenzen. Ein Kurzschluss kann beispielsweise ein Erdschluss sein, also ein elektrischer Kontakt zwischen einem Pol der Gleichspannungsleitung und Erde.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist besteht darin, ein solches Verfahren vorzuschlagen, dass möglichst einfach und zuverlässig ist.
  • Die Aufgabe wird durch ein artgemäßes Verfahren gelöst, bei dem bei einem Kurzschluss in einer Gleichspannungsleitung oder in einem mit der Gleichspannungsleitung verbundenen Gleichspannungsnetz zwei unidirektionale Schaltelemente geöffnet werden, wobei ein erstes unidirektionales Schaltelement in einem ersten Pol der Gleichspannungsleitung angeordnet ist, ein zweites unidirektionales Schaltelement im ersten Pol der Gleichspannungsleitung, vom ersten Schaltelement beabstandet angeordnet ist, wobei dessen Schaltrichtung einer Schaltrichtung des ersten Schaltelements entgegen gerichtet ist, ein drittes unidirektionales Schaltelement in einem zweiten Pol der Gleichspannungsleitung angeordnet ist, und ein viertes unidirektionales Schaltelement im zweiten Pol der Gleichspannungsleitung, vom dritten Schaltelement beabstandet angeordnet ist, wobei dessen Schaltrichtung einer Schaltrichtung des dritten Schaltelements entgegen gerichtet ist.
  • Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den entsprechenden Vorteilen der erfindungsgemäßen Schaltanordnung.
  • Welche der Schaltelemente geöffnet werden, hängt insbesondere vom Ort des zu klärenden Fehlers als auch dessen Art ab. Ein Beispiel einer möglichen Vorgehensweise ist in der zuvor angeführten Tabelle dargestellt. Die Schaltelemente können dabei gleichzeitig oder mit einer geeigneten Zeitverzögerung geöffnet werden. Ein Schalter wird in diesem Zusammenhang als geöffnet bezeichnet, wenn er einen Stromfluss in der gegebenen Stromrichtung sperrt.
  • Im Übrigen können alle zuvor beschriebenen Varianten und Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Schaltanordnung ihre Entsprechung im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren finden.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren 1 bis 3 näher erläutert.
    • Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltanordnung in einer schematischen Darstellung;
    • Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltanordnung in einer schematischen Darstellung;
    • Figur 3 zeigt einen Potenzialverlauf über Distanz in der Schaltanordnung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 2.
  • Im Einzelnen zeigt Figur 1 eine Schaltanordnung 1. Die Schaltanordnung 1 umfasst eine Gleichspannungsleitung 2 mit einem ersten Pol 3 und einem zweiten Pol 4. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Gleichspannungsleitung 2 eine symmetrische Monopol-Verbindung, bei der der erste Pol 3 ein positiver Pol und der zweite Pol 4 ein negativer Pol sind. Beide Pole 3 bzw. 4 sind als Kabelverbindungen realisiert.
  • Die Gleichspannungsleitung 2 erstreckt sich zwischen einem beliebig ausgestalteten ersten Gleichspannungsnetz 5 und einem ebenfalls beliebig ausgestalteten zweiten Gleichspannungsnetz 6. In Figur 1 ist angedeutet, dass das erste Gleichspannungsnetz mit zwei Umrichterstationen 7 bzw. 8 verbunden ist. Entsprechend ist das zweite Gleichspannungsnetz mit zwei weiteren Umrichterstationen 9 bzw. 10 verbunden. Die Umrichterstationen 7-10 können ihrerseits wechselspannungsseitig mit in Figur 1 nicht explizit gezeigten Wechselspannungsnetzen verbunden sein. Eine Nennspannung zwischen den beiden Polen 3, 4 beträgt im dargestellten Ausführungsbeispiel 2 * 320 kV.
  • Die Schaltanordnung 1 umfasst ferner ein erstes Schaltelement SE1, das ortsnah am ersten Gleichspannungsnetz 5 im ersten Pol 3 der Gleichspannungsleitung 2 angeordnet ist. Das erste Schaltelement SE1 weist eine Parallelschaltung aus einer steuerbarer Schaltvorrichtung 12, einer Diode 13 und einem Überspannungsableiter 14 auf. Die Schaltvorrichtung 12 ist im dargestellten Ausführungsbespiel ein abschaltbarer Leistungshalbleiterschalter. Anstelle der Diode 13 kann eine Reihenschaltung mehrerer Dioden vorgesehen sein. Auch kann anstelle der Schaltvorrichtung 12 eine Reihenschaltung mehrerer Schaltvorrichtungen bzw. mehrerer Leistungshalbleiterschalter vorgesehen sein. Denkbar ist zudem eine Reihenschaltung von Schalteinheiten, wobei jede Schalteinheit einen Leistungshalbleiterschalter (wie beispielsweise einen IGBT) und eine dazu antiparallele Freilaufdiode aufweist. Das erste Schaltelement SE1 hat eine Schaltrichtung, die zum zweiten Gleichspannungsnetz 6 weist.
  • Ein zweites Schaltelement SE2 ist ortsnah am zweiten Gleichspannungsnetz 6 im ersten Pol 3 angeordnet. Der Aufbau des zweiten Schaltelementes SE2 entspricht demjenigen des ersten Schaltelementes SE1 mit dem Unterschied, dass eine Schaltrichtung des zweiten Schaltelementes SE2 derjenigen des ersten Schaltelementes SE1 entgegengesetzt ist.
  • Ein drittes Schaltelement SE3 ist ortsnah am ersten Gleichspannungsnetz 5 im zweiten Pol 4 angeordnet. Der Aufbau des dritten Schaltelementes SE3 entspricht demjenigen des ersten Schaltelementes SE1. Eine Schaltrichtung des dritten Schaltelementes SE3 zeigt in Richtung des ersten Gleichspannungsnetzes 5.
  • Ein viertes Schaltelement SE4 ist ortsnah am zweiten Gleichspannungsnetz 6 im zweiten Pol 4 angeordnet. Der Aufbau des vierten Schaltelementes SE4 entspricht ebenfalls demjenigen des ersten Schaltelementes SE1. Eine Schaltrichtung des vierten Schaltelementes SE4 ist derjenigen des dritten Schaltelementes SE3 entgegengesetzt.
  • Darüber hinaus umfasst die Schaltanordnung 1 eine Steuereinheit 15, die dazu geeignet ist, die Leistungshalbleiter der Schaltelemente SE1-SE4 anzusteuern, so dass diese beispielsweise sperren. Eine erste Messvorrichtung 16 und eine zweite Messvorrichtung 17 erfassen Strom, Spannung und/oder Potenzialverschiebungen in den Polen 3, 4 der Gleichspannungsleitung 2. Die Messvorrichtungen 16, 17 sind ausgangsseitig mit der Steuereinheit 15 verbunden. Bei Erkennung eines Kurzschlusses in der Gleichspannungsleitung 2 wird ein entsprechendes Signal an die Steuereinheit 15 gegeben, so dass eine zur Fehlerklärung geeignete Ansteuerung der Schaltelemente vorgenommen werden kann. Beispielsweise werden bei einem Erdschluss im negativen Pol 4 an einem Ort zwischen den beiden Schaltelemente SE3 und SE4 das dritte und das vierte Schaltelement SE3 bzw. SE4 angesteuert, zu sperren. Auf diese Weise kann der Erdschluss lokal eingegrenzt werden, so dass er keine Auswirkungen auf die beiden Gleichspannungsnetze 5 bzw. 6 hat. Im Falle eines Kurzschlusses im positiven Pol 3 im ersten Gleichspannungsnetz 5 werden das zweite und das dritte Schaltelement SE2 und SE3 angesteuert, zu sperren. Auf diese Weise bleibt der Fehler ohne Wirkung auf das zweite Gleichspanungsnetz 6.
  • Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Schaltanordnung 1. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind in den Figuren 1 und 2 gleiche und gleichartige Bauteile und Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • In Figur 2 ist die Gleichspannungsleitung 2 der Schaltanordnung 1 gezeigt, die sich zwischen einem Netzknoten 18, 19 des ersten Gleichspannungsnetzes 5 und einem Umrichter 20 erstreckt, die zum zweiten Gleichspannungsnetz 6 gehört. Ansonsten entspricht der Aufbau der Schaltanordnung 1 der Figur 2 demjenigen der Figur 1.
  • In Figur 2 ist ein Beispiel eines Erdschlusses im zweiten Gleichspannungsnetz 6 zwischen dem positiven Pol 3 und Erde 22 dargestellt. Der Erdschluss ist figürlich in Form eines Blitz-Zeichens 21 angedeutet. Der Erdschluss bewirkt einen Erdschlussstrom beziehungsweise eine Potenzialverschiebung mit Ausgleichsstrom, der als Pfeil 23 dargestellt ist und zwischen dem positiven Pol 3 und Erde 22 fließt. In der Gleichspannungsleitung bewirkt der Erdschluss einen Stromfluss, der in den beiden Polen 3, 4 mit den Pfeilen 24 und 25 kenntlich gemacht ist. Das Potenzial im positiven Pol 3 sinkt aufgrund des Erdschlusses auf null. Da der Umrichter 20 seine gleichspannungsseitige Spannungsdifferenz aufrechterhält, verschiebt sich das Potenzial im zweiten Pol 4 um einen von der jeweiligen Konfiguration des Umrichters 20 abhängigen Betrag.
  • Sobald der Fehler erkannt worden ist, steuert die Steuereinheit 15 das erste Schaltelement SE1 und das vierte Schaltelement SE4, zu öffnen. Dies bewirkt eine Trennung des Stromkreises. Die Potenzialverschiebung wirkt sich damit nicht auf den Netzknoten 18, 19 aus.
  • Die Potenzialverteilung entlang der Gleichspannungsleitung 2 der Schaltanordnung 1 der Figur 2 ist in Figur 3 dargestellt. Dabei wird von dem in Figur 2 gezeigten Beispiel des Erdschlusses in dem zweiten Gleichspannungsnetz 6 ausgegangen.
  • In Figur 3 stellt die mit Z bezeichnete Diagrammachse den Ort entlang der Gleichspannungsleitung 2. Auf der mit U bezeichneten Diagrammachse sind die elektrischen Potenziale am gegebenen Ort dargestellt.
  • Der Ort der beiden Schaltelemente SE1 und SE3 ist mit dem Bezugszeichen 31 versehen. Entsprechend ist der Ort der Schaltelemente SE2 und SE4 mit dem Bezugszeichen 32 versehen.
  • Die in Figur 3 dargestellten Potenzialverläufe stellen die Situation nach dem Sperren des ersten und vierten Schaltelementes SE1 bzw. SE4, also nach der Fehlerklärung, dar. Der Potenzialverlauf im positiven Pol 3 ist mit dem Bezugszeichen 33 versehen. Der Potenzialverlauf im negativen Pol 4 ist mit dem Bezugszeichen 34 versehen. Der Ort des Erdschlusses ist mit dem Bezugszeichen 35 gekennzeichnet.
  • Es ist erkennbar, dass die Spannung zwischen dem positiven Pol und Erde am Ort 35 des Erdschlusses auf null gesunken ist. Das Potenzial dort liegt bei null. Zugleich hat eine Potenzialverschiebung des ersten und zweiten Pols 3 bzw. 4 stattgefunden, so dass zwischen den beiden Polen 3, 4 eine Spannungsdifferenz Uk vorliegt, die im Allgemeinen ungleich der Nennspannung Un ist. Durch die Sperrung der Schaltelemente SE1 und SE4 kann jedoch erreicht werden, dass am Ort 36 des ersten Gleichspannungsnetzes die Potenziale der beiden Pole 3, 4 symmetrisch um null liegen. Die Pol-zu-Pol-Spannung am Ort 36 ist gleich der Nennspannung Un in einem Normalbetrieb. Es ist demnach erkennbar, dass der Erdschluss am Ort 35 den Betrieb im ersten Gleichspannungsnetz 5 nicht negativ beeinflusst.

Claims (11)

  1. Schaltanordnung (1) zum Verbinden zweier Gleichspannungsnetze (5,6) umfassend
    - eine Gleichspannungsleitung (2), die ein erstes Gleichspannungsnetz (5) mit einem zweiten Gleichspannungsnetz (6) verbindet,
    - ein erstes unidirektionales Schaltelement (SE1) in einem ersten Pol (3) der Gleichspannungsleitung (2),
    - ein zweites unidirektionales Schaltelement (SE2) im ersten Pol (3) der Gleichspannungsleitung (2), das vom ersten Schaltelement (SE1) beabstandet angeordnet ist und dessen Schaltrichtung einer Schaltrichtung des ersten Schaltelements (SE1) entgegen gerichtet ist,
    - ein drittes unidirektionales Schaltelement (SE3) in einem zweiten Pol (4) der Gleichspannungsleitung (2),
    - ein viertes unidirektionales Schaltelement (SE4) im zweiten Pol (4) der Gleichspannungsleitung (2), das vom dritten Schaltelement (SE3) beabstandet angeordnet ist und dessen Schaltrichtung einer Schaltrichtung des dritten Schaltelements (SE3) entgegen gerichtet ist, wobei die Schaltelemente (SE1-4) jeweils eine Spannungsfestigkeit aufweisen, die unterhalb einer Nennspannung (Un) der Gleichspannungsleitung (2) liegt.
  2. Schaltanordnung (1) nach Anspruch 1, wobei die Gleichspannungsleitung (2) als eine symmetrische Monopol-Verbindung ausgebildet ist.
  3. Schaltanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Spannungsfestigkeit der Schaltelemente (SE1-4) einem maximalen Spannungswert eines der Pole (3,4) der Gleichspannungsleitung (2) entspricht.
  4. Schaltanordnung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schaltrichtung des dritten Schaltelements (SE3) der Schaltrichtung des ersten Schaltelementes (SE1) entgegen gerichtet ist.
  5. Schaltanordnung (1) nach Anspruch 4, wobei die Schaltrichtungen der beiden Schaltelemente (SE1,2) in einem positiven Pol (3) der Gleichspannungsleitung (2) zueinander weisen.
  6. Schaltanordnung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste und das zweite Schaltelement (SE1,2) in mehr als 1 km Abstand voneinander angeordnet sind.
  7. Schaltanordnung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schaltelemente (SE1-4) jeweils wenigstens eine steuerbare Schaltvorrichtung (12) umfassen, wobei die steuerbaren Schaltvorrichtungen (12) der Schaltelemente (SE1,4) voneinander unabhängig ansteuerbar sind.
  8. Schaltanordnung (1) nach Anspruch 7, wobei parallel zu jeder Schaltvorrichtung (12) ein Überspannungsableiter (14) angeordnet ist.
  9. Schaltanordnung (1) nach Anspruch 8, wobei parallel zu jeder der Schaltvorrichtungen (12) eine Parallelschaltung aus mehreren parallel geschalteten Überspannungsableitern (14) angeordnet ist.
  10. Schaltanordnung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Messvorrichtung (16,17) zur Erfassung einer Potenzialverschiebung in der Gleichspannungsleitung (2) vorgesehen ist.
  11. Verfahren zur Fehlerklärung mittels einer Schaltanordnung (1) , bei dem
    bei einem Kurzschluss in einer Gleichspannungsleitung (2) oder in einem mit der Gleichspannungsleitung (2) verbundenen Gleichspannungsnetz (5,6) zwei unidirektionale Schaltelemente (SE1-4) geöffnet werden, wobei
    - ein erstes unidirektionales Schaltelement (SE1) in einem ersten Pol (3) der Gleichspannungsleitung (2) angeordnet ist,
    - ein zweites unidirektionales Schaltelement (SE2) im ersten Pol (3) der Gleichspannungsleitung (2), vom ersten Schaltelement (SE1) beabstandet angeordnet ist, wobei dessen Schaltrichtung einer Schaltrichtung des ersten Schaltelements (SE1) entgegen gerichtet ist,
    - ein drittes unidirektionales Schaltelement (SE3) in einem zweiten Pol (4) der Gleichspannungsleitung (2) angeordnet ist, und
    - ein viertes unidirektionales Schaltelement (SE4) im zweiten Pol (4) der Gleichspannungsleitung (2), vom dritten Schaltelement (SE3) beabstandet angeordnet ist, wobei dessen Schaltrichtung einer Schaltrichtung des dritten Schaltelements (SE3) entgegen gerichtet ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11757276B2 (en) 2020-03-10 2023-09-12 Abb Schweiz Ag Fault current limiter circuit breaker

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018219376A1 (de) 2018-11-13 2020-05-14 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Auswählen und beschleunigten Ausführen von Handlungsreaktionen

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014053554A1 (en) * 2012-10-05 2014-04-10 Abb Technology Ag Circuit breaker with stacked breaker modules
WO2014117807A1 (de) * 2013-01-29 2014-08-07 Siemens Aktiengesellschaft Gleichspannungsschalter zum schalten einer kurzunterbrechung
DE102013114259A1 (de) * 2013-12-17 2015-06-18 Eaton Electrical Ip Gmbh & Co. Kg Schaltvorrichtung zum Führen und Trennen von elektrischen Strömen

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8717716B2 (en) 2009-11-16 2014-05-06 Abb Technology Ag Device and method to break the current of a power transmission or distribution line and current limiting arrangement
DE102010052136A1 (de) * 2010-11-22 2012-05-24 Siemens Aktiengesellschaft Schaltungsanordnungen für elektronisch gesteuerte DC-Netze
WO2013115915A1 (en) * 2012-01-31 2013-08-08 Atlantic Grid Operations A., Llc Control and protection of a dc power grid
GB201209110D0 (en) * 2012-05-24 2012-07-04 Alstom Technology Ltd Method of fault clearance
EP3053179B1 (de) 2013-11-29 2017-10-18 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung und verfahren zum schalten eines gleichstromes
KR101658539B1 (ko) * 2014-10-10 2016-09-22 엘에스산전 주식회사 직류 차단기 및 이를 이용하는 방법
EP3026803A1 (de) * 2014-11-25 2016-06-01 Alstom Technology Ltd Anfahren von HVDC-Wandlern
EP3032677B1 (de) 2014-12-12 2021-05-05 General Electric Technology GmbH Gleichstromnetzwerk
DE102015211339A1 (de) * 2015-06-19 2016-12-22 Siemens Aktiengesellschaft Gleichstromleistungsschalter
DE202016102119U1 (de) * 2016-04-21 2016-05-09 Abb Technology Ltd. Hochgeschwindigkeitsschalter, der einen Einschaltwiderstand umfasst

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014053554A1 (en) * 2012-10-05 2014-04-10 Abb Technology Ag Circuit breaker with stacked breaker modules
WO2014117807A1 (de) * 2013-01-29 2014-08-07 Siemens Aktiengesellschaft Gleichspannungsschalter zum schalten einer kurzunterbrechung
DE102013114259A1 (de) * 2013-12-17 2015-06-18 Eaton Electrical Ip Gmbh & Co. Kg Schaltvorrichtung zum Führen und Trennen von elektrischen Strömen

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11757276B2 (en) 2020-03-10 2023-09-12 Abb Schweiz Ag Fault current limiter circuit breaker

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