EP3815121A1 - Anordnung mit hochspannungsschaltern - Google Patents

Anordnung mit hochspannungsschaltern

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Publication number
EP3815121A1
EP3815121A1 EP18769055.7A EP18769055A EP3815121A1 EP 3815121 A1 EP3815121 A1 EP 3815121A1 EP 18769055 A EP18769055 A EP 18769055A EP 3815121 A1 EP3815121 A1 EP 3815121A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
resistor
voltage
voltage switch
capacitor
switch
Prior art date
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Pending
Application number
EP18769055.7A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Dominik ERGIN
Dennie Lange
Norbert Wenzel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Energy Global GmbH and Co KG filed Critical Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Publication of EP3815121A1 publication Critical patent/EP3815121A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • 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
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    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/14—Multiple main contacts for the purpose of dividing the current through, or potential drop along, the arc
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    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/14—Multiple main contacts for the purpose of dividing the current through, or potential drop along, the arc
    • H01H2033/146—Multiple main contacts for the purpose of dividing the current through, or potential drop along, the arc using capacitors, e.g. for the voltage division over the different switches
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/42—Impedances connected with contacts
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to an arrangement with a first
  • High voltage switches which are electrically connected in series.
  • the invention further relates to a method for switching off a direct current by means of a first one
  • the invention has for its object to provide an arrangement and a method with which the applied to the individual high-voltage switches of the series circuit
  • Voltage can be influenced in a targeted manner.
  • High voltage switch and a second High-voltage switches which are electrically connected in series (ie in a series connection, in a high-voltage switch series connection), the first
  • High-voltage switch is connected to a first resistor and a first capacitor and the second
  • High-voltage switch is connected to a second resistor and a second capacitor.
  • Voltage can be influenced or set in a targeted manner. It has been found that wiring with only one capacitor is often not sufficient to influence the voltage sufficiently. With a resistive-capacitive circuit, significantly better results were achieved.
  • the arrangement can be designed such that the first high-voltage switch has a (first) series circuit comprising the first resistor and the first capacitor
  • the high-voltage switches can each be configured as a gas-insulated switch or as a vacuum-insulated switch. Both with gas-insulated
  • High-voltage switches can (by means of the first resistor and the first capacitor and the second resistor and the second capacitor) advantageously over the Switches applied voltage are influenced or set.
  • the high-voltage switches can also each be designed as a vacuum interrupter
  • Vacuum interrupters are often electrically connected in series when large
  • Vacuum interrupter is subject to a saturation effect. This means that if a further increase in the dielectric strength is desired, a point is reached at which the dielectric strength of the vacuum switch tube can no longer be achieved with reasonable effort
  • Vacuum interrupter can enlarge. A further increase in the dielectric strength of the vacuum interrupter then advantageously takes place through the series connection of several vacuum interrupters. A series connection of
  • Vacuum interrupters are also advantageous because, with increasing voltage applied to a vacuum interrupter, there is an increased emission of ionizing radiation
  • AMF axial magnetic field
  • the arrangement can be designed in such a way that the resistance and the resistance in at least one of the series circuits
  • the arrangement can also be designed so that the
  • the arrangement can be configured such that the first high-voltage switch has a third resistor
  • the arrangement can also be designed such that the third resistor and the fourth resistor each have a larger (ohmic) resistance value than the first resistor and / or the second resistor.
  • the third resistor and the fourth resistor can each have a resistance value greater than 1 MQ. With such a large resistance it is advantageous that this
  • Direct currents are advantageous because an arrangement with high-voltage switches connected in series is advantageous.
  • This DC circuit breaker can be designed to flow into the current path of the current flowing in the opposite direction to the DC current to be switched off (countercurrent)
  • Such a DC circuit breaker is also called
  • a method for switching off a direct current (in particular in the case of high-voltage direct current transmission) is disclosed by means of a series connection a first high voltage switch and a second
  • High-voltage switch and the second high-voltage switch is divided by means of a series circuit comprising a first resistor and a first capacitor, which is connected in parallel to the first high-voltage switch, and by means of a series circuit of a second resistor and a second capacitor, which is the second
  • High voltage switch is connected in parallel.
  • the procedure can also be such that
  • High-voltage switch is divided by means of a third resistor, the first high-voltage switch is connected in parallel, and by means of a fourth resistor, the second high-voltage switch
  • DC voltage applied to high-voltage switches can be specifically distributed to the individual high-voltage switches.
  • the procedure can also be such that
  • the procedure can also be such that
  • the high-voltage switches are each gas-insulated
  • Switches or a vacuum-insulated switch are Switches or a vacuum-insulated switch.
  • the procedure can also be such that
  • the high-voltage switches are each a vacuum interrupter, in particular a vacuum interrupter with an AMF contact system or a plate-shaped contact system.
  • the procedure can be such that
  • the resistor and the capacitor are selected so that for the
  • the procedure can also be such that
  • the arrangement, the DC circuit breaker and the method have the same or similar
  • Figure 1 shows a first embodiment of a
  • Figure 2 shows a second embodiment of a
  • FIG 3 shows an exemplary process flow for
  • FIG. 1 shows an embodiment of an arrangement 1 with a first high-voltage switch S1 and a second
  • High-voltage switch is understood here to be an electrical switch for voltages above 1 kV, in particular for voltages above 5 kV.
  • the first high voltage switch S1 and the second high voltage switch S2 are under the formation of one
  • Connection point 4 electrically connected in row 2
  • High-voltage switch S1 a first connection 8 of the arrangement 1 is arranged; at the connection point 4
  • a second connection 12 of the arrangement 1 is arranged opposite the side of the second high-voltage switch S2.
  • the first connection 8 and the second connection 12 form the connections of the series connection 2 of the high-voltage switches S1 and S2.
  • High-voltage switch S2 wired with a resistor and a capacitor.
  • the first resistor RI and the first capacitor CI are arranged in particular in a first electrical series circuit 16.
  • This first series circuit 16 is connected in parallel to the first high-voltage switch S1.
  • the first series circuit 16 forms an electrical parallel branch 16 to the first high-voltage switch S1.
  • the second resistor R2 and the second capacitor C2 are arranged in particular in a second electrical series circuit 20.
  • This second electrical series circuit 20 is connected in parallel to the second high-voltage switch S2.
  • the second Series connection 20 forms an electrical parallel branch 20 to the second high-voltage switch S2.
  • the first high-voltage switch S1 and the second high-voltage switch S2 are each designed as a vacuum-insulated switch.
  • the first high-voltage switch S1 and the second high-voltage switch S2 can each be a vacuum interrupter, preferably a vacuum interrupter with an AMF contact system or a plate-shaped contact system.
  • other switches can also be used, in particular gas-insulated ones
  • Ri is the ohmic resistance value of the
  • Resistor component RI in ohms and Ci the capacitance of the capacitor CI in F.
  • the second resistor R2 and the second capacitor C2 are the same
  • first electrical series circuit 16 and the second electrical series circuit 20 in particular changing voltages (for example voltages with high dynamics) can be divided between the first high-voltage switch S1 and the second high-voltage switch S2.
  • changing voltages for example voltages with high dynamics
  • High voltage switch may be present) is however not satisfactorily possible by means of the first electrical series circuit 16 and the second electrical series circuit 20.
  • the arrangement shown in FIG. 2 can advantageously be used to divide such a (static) DC voltage between the two high-voltage switches.
  • FIG. 2 shows a further arrangement 200 with the first high-voltage switch S1 and the second
  • This arrangement 200 differs from arrangement 1 in FIG. 1 in that a third resistor R3 is connected in parallel with the first electrical series circuit 16 and a fourth in parallel with the second electrical series circuit 20
  • Resistor R3 is therefore parallel to the first one
  • High-voltage switch S1 switched and forms a further parallel branch 205 to the first high-voltage switch S1.
  • the fourth electrical resistor R4 is therefore connected in parallel to the second high-voltage switch S2 and forms a further parallel branch 210 to the second
  • High voltage switch S2 In the case of a (static) DC voltage applied to the arrangement 200, the first is
  • the third resistor R3 and the fourth resistor R4 are advantageously each designed with higher impedance than the first resistor RI and / or the second resistor R2. This advantageously flows through the third
  • Resistor R3 and the fourth resistor R4 (in the case of a static DC voltage applied to the arrangement 200) only a relatively small current. As a result, only small electrical losses occur.
  • the third resistor R3 and / or the fourth resistor R4 advantageously each have a resistance value of at least 1 MQ. Electrical resistances between 1 MQ and for example 10 MQ are conceivable here.
  • FIG. 1 While the arrangement 1 shown in FIG. 1 can preferably be used to divide changing voltages between the two high-voltage switches S1 and S2, the arrangement 200 according to FIG.
  • statically applied voltages in particular direct voltages
  • FIG. 3 shows an exemplary sequence of a method 300 for switching off a direct current.
  • High voltage switches S1 and S2 open. An arc then arises between the switching contacts of the open high-voltage switch / the open high-voltage switch.
  • a third method step 330 one is made of the first in this disconnection process on the series circuit
  • High-voltage switch S1 and second high-voltage switch S2 present (dynamically) changing voltage on the first high-voltage switch S1 and the second
  • step 340 after the changing voltage on the
  • the current zero crossing can be generated with a current rate of change between 100 and 500 A per ys. Because of this high
  • Switched high-voltage switch The total voltage applied to the high-voltage switches connected in series can be specifically distributed to the individual high-voltage switches. This can reduce the voltage load
  • dielectric load of the individual high-voltage switches can be limited.
  • Vacuum interrupter each shows a different electrical behavior.
  • Vacuum switching tube which is driven by the transiently recurring voltage (recurring voltage).
  • the behavior of the vacuum interrupter is predominantly resistive, i.e. the vacuum isolating section behaves electrically like a time-varying ohmic resistance R (t) that changes from highly conductive values (a few ohms) to highly resistive values (corresponding to the dielectric capacity of the switching path) increases.
  • the voltage can be divided effectively and reliably between the individual vacuum interrupters using the first electrical series circuit 16 and second electrical series circuit 20 described. For example, this is not the case when trying to tension only with a first
  • Capacitor CI and a second capacitor C2 (under
  • Vacuum interrupters with pure capacities are therefore disclosed using an R-C combination.
  • the resistors RI and R2 stabilize the voltage distribution in the post-arc phase.
  • the capacitance of the capacitors CI or C2 is chosen so large that there is no significant charging of the capacitors CI in the phase of the post-arc current (post-arc phase)
  • the post-arc phase has a duration of approx. 1 - 40 ys depending on the parameters of the switch-off process.
  • DC circuit breakers this arrangement and the method can be used with advantage, because here (unlike AC circuit breakers which are operated at frequencies of 50 Hz or 60 Hz) high Current change rates can occur.
  • Such DC circuit breakers can be used in particular for high-voltage DC transmission.
  • the arrangement and the method can also

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (200) mit einem ersten Hochspannungsschalter (S1) und einem zweiten Hochspannungsschalter (S2), welche elektrisch in Reihe (2) geschaltet sind. Dabei ist der erste Hochspannungsschalter (S1) mit einem ersten Widerstand (R1) und einem ersten Kondensator (C1) beschaltet, und der zweite Hochspannungsschalter (S2) ist mit einem zweiten Widerstand (R2) und einem zweiten Kondensator (C2) beschaltet.

Description

Beschreibung
Anordnung mit Hochspannungsschaltern
Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem ersten
Hochspannungsschalter und einem zweiten
Hochspannungsschalter, welche elektrisch in Reihe geschaltet sind. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Abschalten eines Gleichstroms mittels eines ersten
Hochspannungsschalters und eines zweiten
Hochspannungsschalters, die elektrisch in Reihe geschaltet sind .
Wenn sehr hohe Spannungen zu schalten sind, dann werden oftmals mehrere Hochspannungsschalter in Reihe geschaltet, um die erforderliche Spannungsfestigkeit zu erreichen. Bei dieser Reihenschaltung von Hochspannungsschaltern ergibt sich das Problem, dass sich die an der Reihenschaltung anliegende Spannung nicht immer gleichmäßig bzw. symmetrisch auf die einzelnen Hochspannungsschalter aufteilt. Dadurch werden einzelne Hochspannungsschalter unter Umständen stärker elektrisch belastet als andere Hochspannungsschalter der Reihenschaltung .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung und ein Verfahren anzugeben, mit denen die an den einzelnen Hochspannungsschaltern der Reihenschaltung anliegende
Spannung gezielt beeinflusst werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine
Anordnung und durch ein Verfahren nach den unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Anordnung und des Verfahrens sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben .
Offenbart wird eine Anordnung mit einem ersten
Hochspannungsschalter und einem zweiten Hochspannungsschalter, welche elektrisch in Reihe (d.h. in einer Reihenschaltung, in einer Hochspannungsschalter- Reihenschaltung) geschaltet sind, wobei der erste
Hochspannungsschalter mit einem ersten Widerstand und einem ersten Kondensator beschältet ist und der zweite
Hochspannungsschalter mit einem zweiten Widerstand und einem zweiten Kondensator beschältet ist. Bei dieser Anordnung ist vorteilhaft, dass mittels der Beschaltung des
Hochspannungsschalters mit jeweils einem Widerstand und einem Kondensator die an dem Hochspannungsschalter anliegende
Spannung gezielt beeinflusst bzw. eingestellt werden kann. Es hat sich nämlich herausgestellt, dass eine Beschaltung mit lediglich einem Kondensator oftmals nicht ausreicht, um die Spannung ausreichend zu beeinflussen. Mittels einer resistiv- kapazitiven Beschaltung wurden deutlich bessere Ergebnisse erzielt .
Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass dem ersten Hochspannungsschalter eine (erste) Reihenschaltung aus dem ersten Widerstand und dem ersten Kondensator
parallelgeschaltet ist und dem zweiten Hochspannungsschalter eine (zweite) Reihenschaltung aus dem zweiten Widerstand und dem zweiten Kondensator parallelgeschaltet ist. Mit
derartigen Reihenschaltungen kann die über den
Hochspannungsschaltern anliegende Spannung vorteilhafterweise auch dann wirkungsvoll beeinflusst bzw. eingestellt werden, wenn der Hochspannungsschalter in einer Phase des
Schaltvorgangs ein überwiegend resistives Verhalten und in einer anderen Phase des Schaltvorgangs ein überwiegend kapazitives Verhalten aufweist.
Bei der Anordnung können die Hochspannungsschalter jeweils als ein gasisolierter Schalter oder als ein vakuumisolierter Schalter ausgestaltet sein. Sowohl bei gasisolierten
Hochspannungsschaltern als auch bei vakuumisolierten
Hochspannungsschaltern kann (mittels des ersten Widerstands und des ersten Kondensators und des zweiten Widerstands und des zweiten Kondensators) vorteilhafterweise die über den Schaltern anliegende Spannung beeinflusst bzw. eingestellt werden .
Bei der Anordnung können die Hochspannungsschalter auch jeweils als eine Vakuumschaltröhre ausgestaltet sein,
insbesondere als eine Vakuumschaltröhre mit einem AMF- Kontaktsystem oder mit einem plattenförmigen Kontaktsystem. Bei Vakuumschaltröhren lässt sich die Spannung besonders vorteilhaft beeinflussen. Vakuumschaltröhren werden nämlich oftmals elektrisch in Reihe geschaltet, wenn große
elektrische Spannungen zu schalten sind. Der Grund dafür ist, dass die dielektrische Festigkeit einer Vakuumschaltröhre im Hochspannungsbereich bezogen auf die Größe der
Vakuumschaltröhre einem Sättigungseffekt unterliegt. Das bedeutet, dass bei einer gewünschten weiteren Erhöhung der dielektrischen Festigkeit ein Punkt erreicht wird, an dem man nicht mehr mit vertretbarem Aufwand durch Vergrößerung der Vakuumschaltröhre die dielektrische Festigkeit der
Vakuumschaltröhre vergrößern kann. Eine weitere Steigerung der Spannungsfestigkeit der Vakuumschaltröhre erfolgt dann vorteilhafterweise durch die Reihenschaltung von mehreren Vakuumschaltröhren. Eine Reihenschaltung von
Vakuumschaltröhren ist auch deshalb vorteilhaft, weil es mit an einer Vakuumschaltröhre anliegender steigender Spannung zu einer erhöhten Emission von ionisierender Strahlung
(Röntgenstrahlung) kommt. Daher ist es wünschenswert, die jeweils an der Vakuumschaltröhre anliegende Spannung zu begrenzen. Weiterhin ist eine Reihenschaltung von mehreren Vakuumschaltröhren deshalb vorteilhaft, weil eine einzige in ihren Abmessungen größere Vakuumschaltröhre aufgrund eines entsprechend schwereren bewegten Kontaktstücks
(Bewegkontakts) und eines entsprechend größeren Kontakthubes langsamer schalten würde, das heißt, eine größere
Schaltertotzeit aufweisen würde. Auch deshalb ist es
vorteilhaft, bei hohen Spannungen mehrere Vakuumschaltröhren elektrisch in Reihe zu schalten. Es hat sich herausgestellt, dass die Beeinflussung der an den einzelnen
Vakuumschaltröhren anliegenden Spannungen besonders vorteilhaft bei Vakuumschaltröhren mit einem AMF- Kontaktsystem (AMF = axiales Magnetfeld) oder mit einem plattenförmigen Kontaktsystem funktioniert.
Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass in mindestens einer der Reihenschaltungen der Widerstand und der
Kondensator so gewählt sind, dass für die Zeitkonstante R C der Reihenschaltung gilt: 5ys <= R C <= 80 ys, insbesondere 5 ys <= R C <= 20 ys . Dabei ist R der ohmsche Widerstandswert des Widerstands in Q und C die Kapazität des Kondensators in F. Bei einer derartig gewählten Zeitkonstante t = R C lässt sich die über den einzelnen Hochspannungsschaltern
auftretende Spannung besonders gut einstellen bzw.
symmetrieren .
Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass die
Reihenschaltung aus dem ersten Widerstand und dem ersten Kondensator und die Reihenschaltung aus dem zweiten
Widerstand und dem zweiten Kondensator gleich große
Zeitkonstanten t = R C aufweisen. Dann wird die Spannung vorteilhafterweise gleichmäßig auf die Hochspannungsschalter aufgeteilt .
Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass dem ersten Hochspannungsschalter ein dritter Widerstand
parallelgeschaltet ist und dem zweiten Hochspannungsschalter ein vierter Widerstand parallelgeschaltet ist.
Die Beschaltung der Hochspannungsschalter mittels der
Reihenschaltung aus Widerstand und Kondensator ist
vorteilhaft für eine Aufteilung von sich (dynamisch)
verändernden Spannungen auf die einzelnen
Hochspannungsschalter. Im Unterschied dazu ist die
Beschaltung mit dem dritten und dem vierten Widerstand vorteilhaft für die Aufteilung einer (statisch) an der
Reihenschaltung der beiden Hochspannungsschalter anliegenden Spannung (insbesondere einer Gleichspannung) auf die
einzelnen Hochspannungsschalter. Eine derartige Gleichspannung könnte nämlich mittels der Kondensator- Widerstands-Kombination nicht zuverlässig aufgeteilt werden.
Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass der dritte Widerstand und der vierte Widerstand jeweils einen größeren (ohmschen) Widerstandswert aufweisen als der erste Widerstand und/oder der zweite Widerstand. Insbesondere können der dritte Widerstand und der vierte Widerstand jeweils einen Widerstandswert größer als 1 MQ aufweisen. Bei einem derartig großen Widerstand ist vorteilhaft, dass durch diesen
Widerstand im statischen Betriebszustand nur ein relativ geringer Strom fließt (geringe elektrische Verluste) .
Offenbart wird weiterhin ein Gleichstromleistungsschalter mit einer Anordnung nach einer der vorstehend beschriebenen
Varianten. Insbesondere zum Abschalten von hohen
Gleichströmen ist nämlich der Einsatz einer Anordnung mit in Reihe geschalteten Hochspannungsschaltern vorteilhaft.
Gleichstromleistungsschalter als solche sind aus dem Stand der Technik bekannt; insbesondere mechanische Schaltelemente solcher Gleichstromleistungsschalter können
vorteilhafterweise durch die beschriebene Anordnung
realisiert sein.
Dieser Gleichstromleistungsschalter kann dazu ausgebildet sein, einen dem abzuschaltenden Gleichstrom entgegengesetzt fließenden Strom (Gegenstrom) in den Strompfad des
abzuschaltenden Gleichstroms einzuspeisen, um einen
(künstlichen) Stromnulldurchgang in dem Strompfad zu
erzeugen, wodurch ein beim Abschalten des Gleichstroms entstehender Lichtbogen zum Verlöschen gebracht wird. Ein derartiger Gleichstromleistungsschalter wird auch als
Gleichstromleistungsschalter mit Gegenstrominjektion
bezeichnet .
Offenbart wird weiterhin ein Verfahren zum Abschalten eines Gleichstroms (insbesondere bei einer Hochspannungs- Gleichstrom-Übertragung) mittels einer Reihenschaltung aus einem ersten Hochspannungsschalter und einem zweiten
Hochspannungsschalter, wobei bei dem Verfahren
- zum Abschalten des durch die Reihenschaltung fließenden Gleichstroms mindestens einer der Hochspannungsschalter geöffnet wird, woraufhin ein Lichtbogen zwischen
Schaltkontakten dieses Hochspannungsschalters entsteht,
- mittels einer Einspeisung eines dem Gleichstrom
entgegengesetzt fließenden elektrischen Stroms (Gegenstrom) ein Stromnulldurchgang des durch diesen Hochspannungsschalter fließenden Stroms erzeugt wird, wodurch der Lichtbogen zum Verlöschen gebracht wird, und
- eine dabei an der Reihenschaltung anliegende, sich
(dynamisch) verändernde Spannung auf den ersten
Hochspannungsschalter und den zweiten Hochspannungsschalter aufgeteilt wird mittels einer Reihenschaltung aus einem ersten Widerstand und einem ersten Kondensator, die dem ersten Hochspannungsschalter parallelgeschaltet ist, und mittels einer Reihenschaltung aus einem zweiten Widerstand und einem zweiten Kondensator, die dem zweiten
Hochspannungsschalter parallelgeschaltet ist.
Bei diesem Verfahren wird der beim Abschalten entstehende Lichtbogen gelöscht durch die Einspeisung eines
entgegengesetzt fließenden Stroms. Dies wird auch als
Gegenstrom beziehungsweise als Gegenstrominjektion
bezeichnet. Bei und nach dem Verlöschen des Lichtbogens treten an den Hochspannungsschaltern sich schnell verändernde (dynamische) Spannungen auf, welche vorteilhafterweise mittels der Reihenschaltung aus dem ersten Widerstand und dem ersten Kondensator und der Reihenschaltung aus dem zweiten Widerstand und dem zweiten Kondensator zuverlässig auf die einzelnen Hochspannungsschalter aufgeteilt werden.
Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass
- eine nach dem Abklingen der sich verändernden Spannung an der Reihenschaltung anliegende (statische) Gleichspannung auf den ersten Hochspannungsschalter und den zweiten
Hochspannungsschalter aufgeteilt wird mittels eines dritten Widerstands, der dem ersten Hochspannungsschalter parallelgeschaltet ist, und mittels eines vierten Widerstands, der dem zweiten Hochspannungsschalter
parallelgeschaltet ist. Damit kann die nach Abschluss des Schaltvorganges an den in Reihe geschalteten
Hochspannungsschaltern anliegende Gleichspannung gezielt auf die einzelnen Hochspannungsschalter aufgeteilt werden.
Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass
- mittels der Einspeisung des dem Gleichstrom entgegengesetzt fließenden Stroms der Stromnulldurchgang mit einer
Stromänderungsgeschwindigkeit zwischen 100 und 500 A/ys erzeugt wird. Die Spannungsaufteilung funktioniert
vorteilhafterweise auch zuverlässig bei künstlich erzeugten Stromnulldurchgängen mit einer Stromänderungsgeschwindigkeit zwischen 100 und 500 A pro Mikrosekunde. Derartig hohe
Stromänderungsgeschwindigkeiten treten insbesondere bei Gleichstromleistungsschaltern mit Gegenstrominjektion auf. Daher kann das Verfahren vorteilhafterweise bei derartigen Gleichstromleistungsschaltern angewendet werden.
Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass
- die Hochspannungsschalter jeweils ein gasisolierter
Schalter oder ein vakuumisolierter Schalter sind.
Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass
- die Hochspannungsschalter jeweils eine Vakuumschaltröhre sind, insbesondere eine Vakuumschaltröhre mit einem AMF- Kontaktsystem oder einem plattenförmigen Kontaktsystem.
Das Verfahren kann so ablaufen, dass
- in mindestens einer der Reihenschaltungen der Widerstand und der Kondensator so gewählt sind, dass für die
Zeitkonstante R C der Reihenschaltung gilt: 5ys <= R C <= 80 ys, insbesondere 5 ys <= R C <= 20 ys .
Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass
- die Reihenschaltung aus dem ersten Widerstand und dem ersten Kondensator und die Reihenschaltung aus dem zweiten Widerstand und dem zweiten Kondensator gleich große
Zeitkonstanten R C aufweisen.
Die Anordnung, der Gleichstromleistungsschalter und das Verfahren weisen gleiche beziehungsweise gleichartige
Vorteile auf.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen verweisen dabei auf gleiche oder gleichwirkende Elemente. Dazu ist in
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer
Anordnung mit zwei elektrisch in Reihe geschalteten Hochspannungsschaltern, in
Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer
Anordnung mit zwei elektrisch in Reihe geschalteten Hochspannungsschalter und in
Figur 3 ein beispielhafter Verfahrensablauf zum
Abschalten eines Gleichstroms mittels mehrerer in Reihe geschalteter
HochspannungsSchalter dargestellt .
In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung 1 mit einem ersten Hochspannungsschalter S1 und einem zweiten
Hochspannungsschalter S2 dargestellt. Unter einem
Hochspannungsschalter wird hier ein elektrischer Schalter für Spannungen über 1 kV verstanden, insbesondere für Spannungen über 5 kV. Der erste Hochspannungsschalter S1 und der zweite Hochspannungsschalter S2 sind unter Ausbildung eines
Verbindungspunktes 4 elektrisch in Reihe 2 geschaltet
(Reihenschaltung 2 aus dem ersten Hochspannungsschalters S1 und dem zweiten Hochspannungsschalters S2,
Hochspannungsschalter-Reihenschaltung 2). An der dem Verbindungspunkt 4 abgewandten Seite des ersten
Hochspannungsschalters S1 ist ein erster Anschluss 8 der Anordnung 1 angeordnet; an der dem Verbindungspunkt 4
abgewandten Seite des zweiten Hochspannungsschalters S2 ist ein zweiter Anschluss 12 der Anordnung 1 angeordnet. Der erste Anschluss 8 und der zweite Anschluss 12 bilden die Anschlüsse der Reihenschaltung 2 der Hochspannungsschalter S1 und S2.
Mittels der Hochspannungsschalter S1 und S2 kann ein über die Reihenschaltung 2 fließender Strom I, insbesondere ein über die Reihenschaltung 2 fließender Gleichstrom I, geschaltet (insbesondere abgeschaltet) werden. Dabei tritt eine zwischen dem ersten Anschluss 8 und dem zweiten Anschluss 12 der
Reihenschaltung anliegende Spannung auf, wobei sich diese (Gesamt- ) Spannung auf den ersten Hochspannungsschalter S1 und auf den zweiten Hochspannungsschalter S2 aufteilt. Um eine gezielte Aufteilung der Gesamtspannung auf den ersten
Hochspannungsschalter S1 und den zweiten
Hochspannungsschalter S2 zu ermöglichen, sind sowohl der erste Hochspannungsschalter S1 als auch der zweite
Hochspannungsschalter S2 jeweils mit einem Widerstand und mit einem Kondensator beschältet. Der erste Hochspannungsschalter
51 ist mit einem ersten Widerstand RI und einem ersten
Kondensator CI beschältet; der zweite Hochspannungsschalter
52 ist mit einem zweiten Widerstand R2 und einem zweiten Kondensator C2 beschältet.
Der erste Widerstand RI und der erste Kondensator CI sind insbesondere in einer ersten elektrischen Reihenschaltung 16 angeordnet. Diese erste Reihenschaltung 16 ist parallel zu dem ersten Hochspannungsschalter S1 geschaltet. Die erste Reihenschaltung 16 bildet einen elektrischen Parallelzweig 16 zu dem ersten Hochspannungsschalter Sl. Der zweite Widerstand R2 und der zweite Kondensator C2 sind insbesondere in einer zweiten elektrischen Reihenschaltung 20 angeordnet. Diese zweite elektrische Reihenschaltung 20 ist parallel zu dem zweiten Hochspannungsschalter S2 geschaltet. Die zweite Reihenschaltung 20 bildet einen elektrischen Parallelzweig 20 zu dem zweiten Hochspannungsschalter S2.
Im Ausführungsbeispiel ist der erste Hochspannungsschalter S1 und der zweite Hochspannungsschalter S2 jeweils als ein vakuumisolierter Schalter ausgeführt. Insbesondere kann es sich bei dem ersten Hochspannungsschalter S1 und dem zweiten Hochspannungsschalter S2 jeweils um eine Vakuumschaltröhre handeln, vorzugsweise um eine Vakuumschaltröhre mit einem AMF-Kontaktsystem oder einem plattenförmigen Kontaktsystem. (In anderen Ausführungsbeispielen können jedoch auch andere Schalter verwendet werden, insbesondere gasisolierte
Schalter, zum Beispiel SFg-isolierte Schalter.) Der erste Widerstand RI und der erste Kondensator CI sind derart gewählt, dass die Zeitkonstante Ri Ci zwischen 5ys und 80ys liegt: 5ys <= Ri Ci <= 80 ys . Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Zeitkonstante t = Ri Ci zwischen 5 ys und 20 ys liegt: 5 ys <= Ri Ci <= 20 ys . Dann funktioniert die
Spannungsaufteilung besonders zuverlässig. Wenn die
Zeitkonstante geringer ist, dann zeigt die RC-Schaltung nicht mehr das gewünschte Verhalten. Der Grund dafür ist, dass die elektrischen Vorgänge in der Vakuumschaltröhre beim
Abschalten innerhalb von wenigen ys ablaufen. Während dieser Zeit soll sich der Kondensator der RC-Beschaltung noch nicht wesentlich aufladen. Die Spannungsaufteilung ist dann vom Widerstand R in der RC-Beschaltung dominiert.
Dabei ist Ri der ohmsche Widerstandswert des
Widerstandsbauelements RI in Ohm und Ci die Kapazität des Kondensators CI in F. In gleicher Art und Weise sind auch der zweite Widerstand R2 und der zweite Kondensator C2 so
gewählt, dass gilt: 5ys <= R2 C2 <= 80 ys, insbesondere
5 ys <= R2 C2 <= 20 ys .
Vorteilhafterweise weisen dabei die erste elektrische
Reihenschaltung 16 und die zweite elektrische Reihenschaltung 20 eine gleichgroße Zeitkonstante R C auf: Ri Ci = R2 C2. Dann wird die Spannung gleichmäßig auf den ersten Hochspannungsschalter und den zweiten Hochspannungsschalter aufgeteilt .
Mittels der ersten elektrischen Reihenschaltung 16 und der zweiten elektrischen Reihenschaltung 20 können insbesondere sich verändernde Spannungen (beispielsweise Spannungen mit großer Dynamik) auf den ersten Hochspannungsschalter S1 und den zweiten Hochspannungsschalter S2 aufgeteilt werden. Eine Aufteilung einer über der Anordnung anliegenden
Gesamtspannung in Form einer Gleichspannung (welche
beispielsweise bei geöffnetem ersten und zweiten
Hochspannungsschalter vorliegen kann) ist mittels der ersten elektrischen Reihenschaltung 16 und der zweiten elektrischen Reihenschaltung 20 jedoch nicht zufriedenstellend möglich.
Zur Aufteilung einer derartigen (statischen) Gleichspannung auf die beiden Hochspannungsschalter kann vorteilhafterweise die Anordnung verwendet werden, die in Figur 2 dargestellt ist .
In Figur 2 ist eine weitere Anordnung 200 mit dem ersten Hochspannungsschalter S1 und dem zweiten
Hochspannungsschalter S2 dargestellt. Diese Anordnung 200 unterscheidet sich von der Anordnung 1 der Figur 1 dadurch, dass parallel zu der ersten elektrischen Reihenschaltung 16 ein dritter Widerstand R3 geschaltet ist und parallel zu der zweiten elektrischen Reihenschaltung 20 ein vierter
elektrischer Widerstand R4 geschaltet ist. Der dritte
Widerstand R3 ist also parallel zu dem ersten
Hochspannungsschalter S1 geschaltet und bildet einen weiteren Parallelzweig 205 zu dem ersten Hochspannungsschalter Sl. Der vierte elektrische Widerstand R4 ist also parallel zu dem zweiten Hochspannungsschalter S2 geschaltet und bildet einen weiteren Parallelzweig 210 zu dem zweiten
Hochspannungsschalter S2. Im Fall einer an der Anordnung 200 anliegenden (statischen) Gleichspannung ist die erste
elektrische Reihenschaltung 16 und die zweite elektrische Reihenschaltung 20 nahezu wirkungslos. Vielmehr wird diese (Gesamt- ) Gleichspannung mittels des dritten Widerstands R3 und des vierten Widerstands R4 auf den ersten
Hochspannungsschalter S1 und den zweiten
Hochspannungsschalter S2 aufgeteilt.
Der dritte Widerstand R3 und der vierte Widerstand R4 sind hierbei vorteilhafterweise jeweils hochohmiger ausgestaltet als der erste Widerstand RI und/oder der zweite Widerstand R2. Dadurch fließt vorteilhafterweise durch den dritten
Widerstand R3 und den vierten Widerstand R4 (im Fall einer an der Anordnung 200 anliegenden statischen Gleichspannung) nur ein relativ geringer Strom. Dadurch treten auch nur geringe elektrische Verluste auf. Vorteilhafterweise weisen der dritte Widerstand R3 und/oder der vierte Wiederstand R4 einen Widerstandswert von jeweils mindestens 1 MQ auf. Denkbar sind hier elektrische Widerstände zwischen jeweils 1 MQ und beispielsweise 10 MQ.
Während die in Figur 1 dargestellte Anordnung 1 vorzugsweise zum Aufteilen von sich verändernden Spannungen auf die beiden Hochspannungsschalter S1 und S2 einsetzbar ist, kann die Anordnung 200 gemäß Figur 2 sowohl für sich schnell
verändernde Spannungen als auch für statisch an der Anordnung anliegenden Spannungen (insbesondere Gleichspannungen) eingesetzt werden.
In Figur 3 ist ein beispielhafter Ablauf eines Verfahrens 300 zum Abschalten eines Gleichstroms dargestellt.
Dabei wird in einem ersten Verfahrensschritt 310 zum
Abschalten des durch die Reihenschaltung 2 aus erstem
Hochspannungsschalter S1 und zweitem Hochspannungsschalter S2 fließenden Gleichstroms I mindestens einer der
Hochspannungsschalter S1 und S2 geöffnet. Daraufhin entsteht ein Lichtbogen zwischen den Schaltkontakten des geöffneten Hochspannungsschalters/der geöffneten Hochspannungsschalter.
In einem zweiten Verfahrensschritt 320 wird ein dem
abzuschaltenden Gleichstrom I entgegengesetzt fließender Strom I* (Gegenstrom I*) in die Hochspannungsschalter
eingespeist. Dadurch wird ein (künstlicher)
Stromnulldurchgang des durch die Hochspannungsschalter fließenden Stroms erzeugt. Dadurch wird der Lichtbogen in dem Hochspannungsschalter bzw. den Hochspannungsschaltern zum Verlöschen gebracht.
In einem dritten Verfahrensschritt 330 wird eine bei diesem Abschaltvorgang an der Reihenschaltung aus erstem
Hochspannungsschalter S1 und zweitem Hochspannungsschalter S2 anliegende, sich (dynamisch) ändernde Spannung auf den ersten Hochspannungsschalter S1 und den zweiten
Hochspannungsschalter S2 aufgeteilt. Diese Aufteilung der sich ändernden Spannung erfolgt mittels der ersten
Reihenschaltung aus dem ersten Widerstand RI und dem ersten Kondensator CI, die dem ersten Hochspannungsschalter S1 parallelgeschaltet ist, und mittels der zweiten
Reihenschaltung aus dem zweiten Widerstand R2 und dem zweiten Kondensator C2, die dem zweiten Hochspannungsschalter S2 parallelgeschaltet ist.
In einem optionalen Verfahrensschritt 340 wird eine nach dem Abklingen der sich verändernden Spannung an der
Reihenschaltung 2 anliegende (statische) Gleichspannung auf den ersten Hochspannungsschalter S1 und den zweiten
Hochspannungsschalter S2 aufgeteilt. Diese
Spannungsaufteilung erfolgt mittels des dritten Widerstands R3, der dem ersten Hochspannungsschalter S1
parallelgeschaltet ist, und mittels des vierten Widerstands R4, der dem zweiten Hochspannungsschalter S2
parallelgeschaltet ist.
Insbesondere kann mittels der Einspeisung des dem Gleichstrom entgegengesetzt fließenden Stroms I* der Stromnulldurchgang mit einer Stromänderungsgeschwindigkeit zwischen 100 und 500 A pro ys erzeugt werden. Durch diese hohe
Stromänderungsgeschwindigkeit di/dt kann der abzuschaltende Gleichstrom schnell abgeschaltet werden. Es wurde eine Anordnung und ein Verfahren beschrieben, mit denen beim Abschalten eines Stroms mittels in Reihe
geschalteter Hochspannungsschalter die an den in Reihe geschalteten Hochspannungsschaltern anliegende Gesamtspannung gezielt auf die einzelnen Hochspannungsschalter aufgeteilt werden kann. Dadurch kann die Spannungsbelastung
(dielektrische Belastung) der einzelnen Hochspannungsschalter gezielt beeinflusst werden. Insbesondere kann die
dielektrische Belastung der einzelnen Hochspannungsschalter begrenzt werden.
Die beschriebene Anordnung und das beschriebenen Verfahren lassen sich besonders vorteilhaft bei in Reihe geschalteten Vakuumschaltröhren anwenden. Während des Abschaltvorgangs einer Vakuumschaltröhre treten nämlich mehrere zeitlich aufeinander folgende Phasen auf, in denen die
Vakuumschaltröhre jeweils ein unterschiedliches elektrisches Verhalten zeigt. In den Phasen nach dem Nulldurchgang des abzuschaltenden Stroms kann eine unsymmetrische
Spannungsaufteilung auf die einzelnen Vakuumschaltröhren auftreten. Maßgebend für die Spannungsaufteilung unmittelbar nach dem Stromnulldurchgang ist das sog. Post-arc-Verhalten (Verhalten nach dem Verlöschen des Lichtbogens)
beziehungsweise Voltage-recovery-Verhalten (Verhalten beim Wiedererlangen der dielektrischen Spannungsfestigkeit) .
Dieses Verhalten ist maßgebend insbesondere bei sehr
schnellen (sehr dynamischen) Schaltvorgängen, welche durch hohe Stromänderungsgeschwindigkeiten di/dt beim Nulldurchgang oder hohe Spannungsänderungsgeschwindigkeiten du/dt in der wiederkehrenden Spannung nach dem Stromnulldurchgang
gekennzeichnet sind. Derartige dynamische Schaltvorgänge treten beispielsweise bei Gleichstromleistungsschaltern auf. Gleichstromleistungsschalter als solche sind bekannt,
beispielsweise aus der Offenlegungsschrift WO 2012/069468 A2. Beispielhafte Werte für derartige Stromänderungs
geschwindigkeiten sind 100 bis 500 A pro ys . Beim Abschaltvorgang einer Vakuumschaltröhre müssen die in der Vakuumtrennstrecke befindlichen Ladungsträger (welche nach einem Stromnulldurchgang immer noch vorhanden sind) abtransportiert werden. Dieser Abtransport geschieht durch den sogenannten Post-arc-Strom (Nachstrom) der
Vakuumschaltröhre, der durch die transient wiederkehrende Spannung (Wiederkehrspannung) getrieben wird. Während der Post-arc-Phase ist das Verhalten der Vakuumschaltröhre vorwiegend resistiv, das heißt, die Vakuumtrennstrecke verhält sich elektrisch wie ein zeitlich veränderlicher ohmscher Widerstand R(t), der binnen Mikrosekunden von hochleitfähigen Werten (einige Ohm) auf hochresistive Werte (entsprechend der dielektrischen Fähigkeit der Schaltstrecke) ansteigt .
Die Menge und die Zeitcharakteristik des Abtransports der Ladungsträger sind von verschiedenen Einflussfaktoren
abhängig. Zu diesen Einflussfaktoren zählen die Art des
Lichtbogens, die Ausführung des Kontaktsystems (AMF-Kontakt oder RMF-Kontakt (RMF = radiales Magnetfeld) oder
plattenförmiger Kontakt) , Material des Kontaktsystems ,
Zustand/Alterung der Kontaktflächen oder Ähnliches. Die
Unterschiede in der Menge der Ladungsträger, die nach dem Stromnulldurchgang in der Vakuumschaltstrecke abtransportiert werden müssen, und die Unterschiede in der Zeitcharakteristik dieses Abtransports führen zu einem unterschiedlichen
resistiven Verhalten der einzelnen Vakuumschaltröhren der Reihenschaltung. Dies führt zu einer unsymmetrischen
Aufteilung der von außen insgesamt auf die Reihenschaltung eingeprägten Spannung (Gesamtspannung) . Es hat sich
herausgestellt, dass insbesondere bei Vakuumschaltröhren mittels der beschriebenen ersten elektrischen Reihenschaltung 16 und zweiten elektrischen Reihenschaltung 20 die Spannung effektiv und zuverlässig auf die einzelnen Vakuumschaltröhren aufgeteilt werden kann. Dies ist zum Beispiel nicht der Fall, wenn man versucht, die Spannung nur mit einem ersten
Kondensator CI und einem zweiten Kondensator C2 (unter
Weglassung des ersten Widerstands RI und des zweiten Widerstands R2) auf die einzelnen Vakuumschaltröhren
aufzuteilen. Anstelle einer Beschaltung der
Vakuumschaltröhren mit reinen Kapazitäten wird deshalb eine Beschaltung mittels einer R-C-Kombination offenbart.
Die Widerstände RI beziehungsweise R2 stabilisieren in der Post-arc-Phase die Spannungsaufteilung. Die Kapazität der Kondensatoren CI beziehungsweise C2 wird so groß gewählt, dass es in der Phase des Post-arc-Stroms (Post-arc-Phase) zu keiner signifikanten Aufladung der Kondensatoren CI
beziehungsweise C2 kommt. Das heißt, während der Post-arc- Phase des Abschaltvorgangs wird das Verhalten der ersten elektrischen Reihenschaltung 16 beziehungsweise der zweiten elektrischen Reihenschaltung 20 vom Widerstand RI
beziehungsweise R2 dominiert, da sich der in Reihe
befindliche Kondensator CI beziehungsweise C2 noch nicht wesentlich auflädt. Dieses gewünschte Verhalten lässt sich durch die Wahl der Zeitkonstanten t = R C der RC-Beschaltung festlegen. Die Post-arc-Phase hat abhängig von den Parametern des Abschaltvorgangs eine Dauer von ca. 1 - 40 ys .
Dementsprechend wird die Zeitkonstante t im Bereich 5 ys <= t <= 80 ys gewählt.
Besonders vorteilhaft lassen sich das Verfahren und die
Anordnung anwenden bei sehr dynamischen Abschaltvorgängen, beispielsweise bei Gleichstromleistungsschaltern mit
Gegenstrominjektion .
Mittels der beschriebenen Anordnung und des Verfahrens ist insbesondere bei Vakuumschaltröhren (aber auch bei anderen Hochspannungsschaltern) eine Symmetrierung der Spannungen in der Reihenschaltung bzw. eine Aufteilung der Gesamtspannung auf die einzelnen Vakuumschaltröhren auch bei einer hohen Abschaltdynamik möglich. Insbesondere bei
Gleichstromleistungsschaltern können diese Anordnung und das Verfahren mit Vorteil angewendet werden, da hier (anders als bei Wechselstromleistungsschaltern, die bei Frequenzen von 50 Hz oder 60 Hz betrieben werden) hohen Stromänderungsgeschwindigkeiten auftreten können. Solche Gleichstromleistungsschalter können insbesondere bei einer Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung eingesetzt werden. Die Anordnung und das Verfahren können aber auch bei
Wechselstromanwendungen mit beispielsweise 50 oder 60 Hz angewendet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung (200) mit einem ersten Hochspannungsschalter (Sl) und einem zweiten Hochspannungsschalter (S2), welche elektrisch in Reihe (2) geschaltet sind, wobei der erste Hochspannungsschalter (Sl) mit einem ersten Widerstand (RI) und einem ersten Kondensator (CI) beschältet ist und der zweite Hochspannungsschalter (S2) mit einem zweiten
Widerstand (R2) und einem zweiten Kondensator (C2) beschältet ist .
2. Anordnung nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- dem ersten Hochspannungsschalter (Sl) eine Reihenschaltung (16) aus dem ersten Widerstand (RI) und dem ersten
Kondensator (CI) parallelgeschaltet ist und dem zweiten
Hochspannungsschalter (S2) eine Reihenschaltung (20) aus dem zweiten Widerstand (R2) und dem zweiten Kondensator (C2) parallelgeschaltet ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Hochspannungsschalter (Sl, S2) jeweils ein
gasisolierter Schalter oder ein vakuumisolierter Schalter sind .
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Hochspannungsschalter (Sl, S2) jeweils eine
Vakuumschaltröhre sind, insbesondere eine Vakuumschaltröhre mit einem AMF-Kontaktsystem oder einem plattenförmigen
KontaktSystem.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- in mindestens einer der Reihenschaltungen (16, 20) der
Widerstand (RI) und der Kondensator (CI) so gewählt sind, dass für die Zeitkonstante R C gilt: 5ys <= R C <= 80 ys, insbesondere 5 ys <= R C <= 20 ys .
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Reihenschaltung (16) aus dem ersten Widerstand (RI) und dem ersten Kondensator (CI) und die Reihenschaltung (20) aus dem zweiten Widerstand (R2) und dem zweiten Kondensator (C2) gleich große Zeitkonstanten aufweisen.
7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- dem ersten Hochspannungsschalter (Sl) ein dritter
Widerstand (R3) parallelgeschaltet ist und dem zweiten
Hochspannungsschalter (S2) ein vierter Widerstand (R4) parallelgeschaltet ist.
8. Anordnung nach Anspruch 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- der dritte Widerstand (R3) und der vierte Widerstand (R4) größer sind als der erste Widerstand (RI) und/oder der zweite Widerstand (R2), insbesondere größer als 1 MQ.
9. Gleichstromleistungsschalter mit einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
10. Verfahren zum Abschalten eines Gleichstroms (I) mittels einer Reihenschaltung (2) aus einem ersten
Hochspannungsschalter (Sl) und einem zweiten
Hochspannungsschalter (S2), wobei bei dem Verfahren
- zum Abschalten des durch die Reihenschaltung (2) fließenden Gleichstroms (I) mindestens einer der Hochspannungsschalter (Sl) geöffnet wird, woraufhin ein Lichtbogen zwischen
Schaltkontakten dieses Hochspannungsschalters (Sl) entsteht,
- mittels einer Einspeisung eines dem Gleichstrom (I) entgegengesetzt fließenden Stroms (I*) ein Stromnulldurchgang des durch diesen Hochspannungsschalter (Sl) fließenden Stroms erzeugt wird, wodurch der Lichtbogen zum Verlöschen gebracht wird, und
- eine dabei an der Reihenschaltung (2) anliegende, sich verändernde Spannung auf den ersten Hochspannungsschalter (Sl) und den zweiten Hochspannungsschalter (S2) aufgeteilt wird mittels einer Reihenschaltung (16) aus einem ersten Widerstand (RI) und einem ersten Kondensator (CI), die dem ersten Hochspannungsschalter (Sl) parallelgeschaltet ist, und mittels einer Reihenschaltung (20) aus einem zweiten
Widerstand (R2) und einem zweiten Kondensator (C2), die dem zweiten Hochspannungsschalter (S2) parallelgeschaltet ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- eine nach dem Abklingen der sich verändernden Spannung an der Reihenschaltung (2) anliegende Gleichspannung auf den ersten Hochspannungsschalter (Sl) und den zweiten
Hochspannungsschalter (S2) aufgeteilt wird mittels eines dritten Widerstands (R3) , der dem ersten
Hochspannungsschalter (Sl) parallelgeschaltet ist, und mittels eines vierten Widerstands (R4), der dem zweiten
Hochspannungsschalter (S2) parallelgeschaltet ist.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- mittels der Einspeisung des dem Gleichstrom (I)
entgegengesetzt fließenden Stroms (I*) der Stromnulldurchgang mit einer Stromänderungsgeschwindigkeit zwischen 100 und 500 A/ys erzeugt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Hochspannungsschalter (Sl, S2) jeweils ein
gasisolierter Schalter oder ein vakuumisolierter Schalter sind .
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Hochspannungsschalter (Sl, S2) jeweils eine
Vakuumschaltröhre sind, insbesondere eine Vakuumschaltröhre mit einem AMF-Kontaktsystem oder einem plattenförmigen KontaktSystem.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- in mindestens einer der Reihenschaltungen (16, 20) der Widerstand (RI) und der Kondensator (CI) so gewählt sind, dass für die Zeitkonstante R C gilt: 5ys <= R C <= 80 ys, insbesondere 5 ys <= R C <= 20 ys .
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Reihenschaltung aus dem ersten Widerstand (RI) und dem ersten Kondensator (CI) und die Reihenschaltung aus dem zweiten Widerstand (R2) und dem zweiten Kondensator (C2) gleich große Zeitkonstanten aufweisen.
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