NO175417B

NO175417B - Section dividers in overhead lines

Info

Publication number: NO175417B
Application number: NO891959A
Authority: NO
Inventors: Hans Kielgas
Original assignee: Asea Brown Boveri
Priority date: 1988-05-18
Filing date: 1989-05-16
Publication date: 1994-07-04
Also published as: NO891959D0; ATE109081T1; DE3816841A1; EP0342540A2; DE58908094D1; EP0342540B1; NO175417C; NO891959L; EP0342540A3

Abstract

In electrical tracks with overhead wire operation, the traction line is divided up into individual traction line sections by section insulators. So that they can be passed over, the section insulators are provided with contact skids. If there is different electrical potential between two traction line sections, the current collector discharges a power arc which destroys the section insulator. Attempts have been made to extinguish the arc by bypassing via a switch. The drive coil of the switch is connected between an auxiliary electrode which extends into the second traction line section and is insulated with respect to it, and the second traction line section, so that the arc current flows through the drive coil. This arc current fluctuates in such a way that actuation of the switch is not ensured so that damage nevertheless occurs. The intention is now to ensure that the switch switches reliably and namely with a specific delay (e.g. 80 ms) and opens with a considerably longer fall-delay time of e.g. 200 ms. According to the invention, the drive coil of the switch is connected to the auxiliary electrode and the second traction line section directly via a saturation converter, the secondary voltage of which, connected to the drive coil, is constant and independent of the level of the arc current flowing in the primary winding. A rectifier for rectifying the output alternating voltage can be connected to the secondary winding of the saturation current converter and the drive coil of the switch can be constructed as a direct current drive coil. Section insulators are used for the electrical isolation of a first and of a second section of an electrical traction line for traction vehicles having an insulating body which electrically isolates the sections. <IMAGE>

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en seksjonsskiller for elektrisk skille mellom et første og et andre avsnitt i en elektrisk kjøreledning for drivvogner med et~isolasjonslegeme som skiller avsnittene elektrisk, ved hvilketisolasjonslegeme er anordnet, for kjøring ved hjelp av strømavtagere, med det første avsnittet elektrisk forbundet og inn i det andre avsnittet seg strekkende glidemeier og hvor en hjelpeelektrode går ut fra isolasjonslegemet og er isolert i forhold til glidemeiene og det andre kjøreledningsavsnittet og strekker seg over overlappingsområdet dannet av glidemeiene og det andre kjøreledningsavsnittet inn i det andre kjøre-ledningsavsnittet, og hvor drivspolen til en bryter er koblet inn mellom hjelpeelektroden og det andre kjørelednings-avsnittet og hvor fotpunktet til en lysbue, som opptrer ved forbiglidningen til strømavtageren ved avsnittsskilleren, kommuteres av det andre kjørebaneavsnittet på hjelpeelektroden og lysbuestrømmen bringer bryteren til reaksjon, som slukker lysbuen ved brooverbygging og etter slukking av lysbuen vender bryteren tidsforsinket tilbake til den tidligere koblingstilstanden via en forsinkelsesinnretning. The present invention relates to a section separator for electrically separating a first and a second section in an electric running line for driving vehicles with an insulating body that separates the sections electrically, at which insulating body is arranged, for driving by means of pantographs, with the first section electrically connected and in in the second section extending sliding screeds and where an auxiliary electrode extends from the insulating body and is insulated from the sliding screeds and the second catenary section and extends over the overlap area formed by the skids and the second catenary section into the second catenary section, and where the drive coil of a switch is connected between the auxiliary electrode and the second catenary section and where the foot point of an arc, which occurs during the passage of the pantograph at the section separator, is commutated by the second catenary section on the auxiliary electrode and the arc current causes the switch to react, which extinguishes r the arc during bridging and after extinguishing the arc, the switch returns with a time delay to the previous switching state via a delay device.

Ved elektriske baner med overledningsdrift blir kjørelednin-gen av driftsmessige grunner delt opp i enkelte kjøreled-ningsavsnitt. Oppdelingen foregår ved hjelp av isolatorer betegnet som seksjonsskillere, som settes inn i kjørelednin-gen. For å kunne føre strømavtageren til kjøretøyet langs kjøreledningen er seksjonsskillerne forsynt med glidemeier. Strømavtageren til drivkjøretøyet glir da fra kjøreledningen på sledene .uten strømavbrudd. Ved forskjellige elektriske potensialer mellom to kjøreledningsavsnitt kan den passerende strømavtageren til drivkjøretøyet trekke en effektlysbue som kan ødelegge seksjonsskilleren. Man har forsøkt å unngå ødeleggelse av seksjonsskilleren ved slukking av lysbuen. In the case of electric lines with overhead line operation, the catenary line is divided into individual catenary sections for operational reasons. The division takes place with the help of insulators known as section separators, which are inserted into the catenary. In order to be able to guide the pantograph to the vehicle along the catenary, the section separators are equipped with sliding cutters. The pantograph of the drive vehicle then slides from the overhead line on the sleds without power interruption. At different electrical potentials between two catenary sections, the passing pantograph of the driving vehicle can draw an electric arc which can destroy the section separator. Attempts have been made to avoid destruction of the section separator when extinguishing the arc.

Fra DE-PS 25 48 986 er kjent en anordning ved hvilken lysbuen er brooverbygget av en bryter for slukking. For dette formål er drivspolen til bryteren anordnet mellom en hjelpeelektrode som er isolert overfor det andre kjøreledningsavsnittet og glidemeien og rekker inn i det andre kjørelednings-avsnittet, og det andre kjøreledningsavsnittet. Fotpunktet til lysbuen kommuterer derfor til det andre kjørelednings-avsnittet på hjelpeelektroden slik at lysbuestrømmen flyter gjennom drivspolen. Denne lysbuestrømmen svinger rett nok innenfor vide grenser slik at også de opptredende tiltrek-ningskreftene er utsatt for store svingninger. En sikker påvirkning av bryteren er ved denne kjente anordningen derfor ikke alltid sikret slik at det kan på tross av dette komme til en ødeleggelse av seksjonsskilleren. From DE-PS 25 48 986 a device is known in which the arc is bridged by a switch for extinguishing. For this purpose, the drive coil of the switch is arranged between an auxiliary electrode which is insulated opposite the second catenary section and the slider and extends into the second catenary section, and the second catenary section. The base point of the arc therefore commutes to the second catenary section of the auxiliary electrode so that the arc current flows through the drive coil. This arc current fluctuates just enough within wide limits so that the attractive forces that appear are also exposed to large fluctuations. A safe influence of the switch is therefore not always ensured by this known device, so that despite this, the section separator may be destroyed.

Oppgaven til oppfinnelsen er å forbedre de kjente seksjonsskillerne slik at ved opptreden av en lysbue sikres at bryteren for brooverbygging av lysbuen med sikkerhet kobler, og bryteren skal koble med en bestemt forsinkelse (f.eks. 80 ms) og åpne med en vesentlig større forsinkelse på f.eks. 200 ms for å unngå en gjentenning av lysbuen etter en kortere slukking. The task of the invention is to improve the known section separators so that, in the event of an arc, it is ensured that the switch for bridging the arc safely switches, and the switch should switch with a specific delay (e.g. 80 ms) and open with a significantly greater delay on e.g. 200 ms to avoid a re-ignition of the arc after a shorter switch-off.

Løst blir denne oppgaven ifølge foreliggende oppfinnelse ved at drivspolen til bryteren er koblet til hjelpeelektroden og det andre kjøreledningsavsnittet indirekte over en met-ningsstrømomformer, hvis sekundærspenning koblet til drivspolen er konstant og uavhengig av størrelsen på den i primærviklingen flytende lysbuestrøm. Spesielt fordelaktig er å koble en likeretter til sekundaervikl ingen til metnings-strømomformeren for likeretting av utgangsvekselspenningen og utforme drivspolen til bryteren som likestrømsdrivspole da dette kan resultere i en mer kompakt oppbygning enn ved en vekselstrømdrivspole. Primærviklingen til metningsstrøm-omformeren er koblet til hjelpeelektroden og det andre kjøreledningsavsnittet mens det er fordelaktig å koble en f orsinkelseskrets til sekundaervikl ingen, som kobler den likerettede sekundærspenningen etter forsinkelsen til bryterens drivspole. Videre er det hensiktsmessig å unngå spenningsspisser på sekundærsiden til metningsstrømomformeren ved å koble til en spenningsavhengig motstand. This task is solved according to the present invention in that the drive coil of the switch is connected to the auxiliary electrode and the second catenary section indirectly via a saturation current converter, whose secondary voltage connected to the drive coil is constant and independent of the magnitude of the arc current flowing in the primary winding. It is particularly advantageous to connect a rectifier to the secondary winding to the saturation current converter for rectification of the output alternating voltage and design the drive coil of the switch as a direct current drive coil, as this can result in a more compact structure than with an alternating current drive coil. The primary winding of the saturation current converter is connected to the auxiliary electrode and the second catenary section while it is advantageous to connect a delay circuit to the secondary winding, which connects the rectified secondary voltage after the delay to the switch drive coil. Furthermore, it is appropriate to avoid voltage spikes on the secondary side of the saturation current converter by connecting a voltage-dependent resistor.

For å få de nødvendige forsinkelsene blir kontaktbæreren til bryteren forsynt med innkoblingslåsing, som fastholdes av en hjelpemagnet inntil en på forhånd gitt forsinkelsesverdi etter slukking av lysbuen. Forsinkelsestiden mellom slukkingen av lysbuen og utkobling av hjelpemagneten kan bli stilt inn via en parallell til hjelpemagnetspolen liggende kondensator, som lades opp via en diode i løpet av lysbuen. Det er imidlertid spesielt fordelaktig å anordne en elektronisk forsinkelsesbryter, som blir matet av en kondensator. I dette tilfelle må den parallelt til inngangen til den elektroniske bryteren koblede kondensator være større enn den nødvendige dimensjoneringen av kondensatoren for tilveiebringelse av forsinkelse ved parallellkobling av kondensatoren og hjelpemagnetspolen. In order to obtain the necessary delays, the contact carrier of the switch is provided with a switch-on lock, which is retained by an auxiliary magnet until a pre-given delay value after the arc has been extinguished. The delay time between the extinguishing of the arc and disconnection of the auxiliary magnet can be set via a capacitor lying parallel to the auxiliary magnet coil, which is charged via a diode during the arc. However, it is particularly advantageous to arrange an electronic delay switch, which is fed by a capacitor. In this case, the capacitor connected in parallel to the input of the electronic switch must be larger than the required dimensioning of the capacitor to provide a delay when connecting the capacitor and the auxiliary magnet coil in parallel.

I det påfølgende skal oppfinnelsen beskrives nærmere med henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser en seksjonsskiller med begge kjørelednings-avsnittene og brooverbygningsbryteren i hviletil-stand. Fig. 2 viser detaljer ved låsingen av bryteren i løpet av In what follows, the invention will be described in more detail with reference to the drawings, where: Fig. 1 shows a section separator with both catenary sections and the bridge superstructure switch in the rest state. Fig. 2 shows details of the locking of the switch during

forsinkelsen. the delay.

På fig. 1 er vist et skillested mellom to kjørelednings-avsnitt. Det venstre endeavsnittet på kjøreledningen er betegnet med henvisningstallet 1, det høyre kjørelednings-avsnittet er betegnet med henvisningstallet 2. Over kjøre-ledningsavsnittet 1 og 2 er anordnet bærelineavsnitt 3 og 4. Kjøreledningsavsnittet 1 er forbundet via en strømforbindelse 5 med en bærekabel 3 og kjøreledningsavsnittet 2 er forbundet via en strømforbindelse 6 med en bærekabel 4. Kjørelednings-avsnittet 1 er forbundet med et glidemeiepar 7 som er ført forbi en isolator 29, som overlapper så mye kjørelednings-enden 8 til kjøreledningsavsnittet 2 at ved overkjøring ved hjelp av en strømavtagerdel sikres alltid en elektrisk forbindelse. En hjelpeelektrode 9 er anordnet isolert med langstrakte avsnitt 9a i overlappingsområdet nær kjøretråd-enden 8, idet avsnittet 9a rager noe over begge de åpne endene til glidemeieparet 7. Avsnittet 9b til hjelpeelektroden 9 omgir isolatorarmaturen 29a i form av et rør eller et bur . In fig. 1 shows a dividing point between two catenary sections. The left end section of the contact line is designated by the reference number 1, the right contact line section is designated by the reference number 2. Above the contact line sections 1 and 2 are arranged carrier line sections 3 and 4. The contact line section 1 is connected via a power connection 5 with a carrier cable 3 and the contact line section 2 is connected via a current connection 6 with a carrier cable 4. The catenary section 1 is connected to a pair of sliding screeds 7 which are led past an insulator 29, which overlaps the catenary end 8 to the catenary section 2 so much that in case of overrunning by means of a current collector part always an electrical connection. An auxiliary electrode 9 is arranged insulated with elongated sections 9a in the overlap area near the driving wire end 8, the section 9a projecting slightly above both open ends of the slide pair 7. The section 9b of the auxiliary electrode 9 surrounds the insulator armature 29a in the form of a tube or a cage.

Brooverbygningsbryteren, som er anordnet over skillestedet til begge kjøreledningene, har i det indre av en isolator 10 bryterenheten 11, som fortrinnsvis er utformet som en vakuumbryter. I denne er anordnet et faststående kontaktstykke 12 og et bevegelig kontaktstykke 13, som er forbundet ved hjelp av tilførselsledningene 14 og 15 ledende med isolatorarmaturen 17 og 18. The bridge superstructure switch, which is arranged above the separation point of both catenary lines, has in the interior of an insulator 10 the switch unit 11, which is preferably designed as a vacuum switch. In this, a fixed contact piece 12 and a movable contact piece 13 are arranged, which are connected by means of the supply lines 14 and 15 leading to the insulator armature 17 and 18.

I den sylindriske armaturen 18 er anbrakt et magnetdrev utformet som en stempelkjernemagnet. Det kan også anvendes andre magnetformer. Magnetdrevet består av den faststående magnetdelen 19 med drivspolen 20 og den bevegelige stempelkjernen 21. Ved den viste utformingen blir stempelkjernen trykket, ved hjelp av en utkoblingsfjær 22, mot et anslag. Herved blir den bevegelige kontaktdelen 13 fastholdt mot den i lukkeretningen virkende kraft i utkoblingsstillingen. In the cylindrical armature 18, a magnetic drive designed as a piston core magnet is placed. Other magnet shapes can also be used. The magnetic drive consists of the stationary magnetic part 19 with the drive coil 20 and the movable piston core 21. In the design shown, the piston core is pressed, by means of a disconnection spring 22, against a stop. Hereby, the movable contact part 13 is held against the force acting in the closing direction in the disengagement position.

Spolen 20 til drivmagneten 19 blir forsynt av en metnings-strømomf orme r 25 med strøm. Primærviklingen til denne strømomformeren er forbundet via ledningene 26 og 27 med hjelpeelektroden 9 og det andre kjøreledningsavsnittet 2. Lysbuestrømmen vil derved flyte gjennom primærviklingen. Kjernen til metningsstrømomformeren består av jern med en nesten firkantformet magnetiseringskarakteristikk. Herved tilveiebringes at den fra sekundærviklingen via ledningen 28 og 30 avgitte spenning er nærmest konstant uavhengig av forskjellige primærstrømmer i omformeren. Sekundærspenningen blir likerettet i en likeretter 42 og tilført via ledninger 31 og 32 til spolen 20 til drivmagneten. I ledningen 32 er anordnet en avbruddskontakt 33, som påvirkes av en elektronisk forsinkelsesbryter 34. Videre er anordnet en spenningsavhengig motstand 35 ved utgangen til likeretteren 42 mellom ledningene 31 og 32. Denne som spenningsbegrenser virkende spenningsavhengige motstand absorberer de ved høye primærstrømmer opptredende strømspisser i sekundaervikl ingen til strømomformeren. For å tilveiebringe den nødvendige kontaktlukkehastigheten til vakuumbryteren blir magnetspolen 20 drevet med en bestemt overspenning. Tiltrekningstiden til magneten er ved denne overspenningen betydelig mindre enn den på forhånd gitte verdien lik ca. 80 ms. Derfor blir forsinkelsesleddet 34 anordnet, som lukker kontakten 33 med en innstillbar forsinkelse slik at brooverbyggingsbryteren kobler etter en på forhånd gitt tid lik f.eks. 80 ms, med sikkerhet. The coil 20 of the drive magnet 19 is supplied by a saturation current converter r 25 with current. The primary winding of this current converter is connected via wires 26 and 27 to the auxiliary electrode 9 and the second conductor section 2. The arc current will thereby flow through the primary winding. The core of the saturation current converter consists of iron with an almost square-shaped magnetization characteristic. This ensures that the voltage emitted from the secondary winding via wires 28 and 30 is almost constant regardless of different primary currents in the converter. The secondary voltage is rectified in a rectifier 42 and supplied via lines 31 and 32 to the coil 20 of the drive magnet. An interruption contact 33 is arranged in the line 32, which is affected by an electronic delay switch 34. Furthermore, a voltage-dependent resistor 35 is arranged at the output of the rectifier 42 between the lines 31 and 32. This voltage-dependent resistor acting as a voltage limiter absorbs the current peaks occurring at high primary currents in the secondary winding none to the power converter. In order to provide the required contact closing speed to the vacuum breaker, the magnetic coil 20 is driven with a certain overvoltage. At this overvoltage, the attraction time of the magnet is considerably less than the previously given value equal to approx. 80 ms. Therefore, the delay link 34 is arranged, which closes the contact 33 with an adjustable delay so that the bridging switch connects after a previously given time equal to e.g. 80 ms, with safety.

Den nødvendige forsinkelsen på 200 ms for åpning av bryteren er mulig å tilveiebringe kun ved svært sterk overaktivering av magneten og/eller en parallellkrets med en kondensator til magnetspolen. I dette tilfellet ville imidlertid ikke den nødvendige kontaktåpningshastigheten bli tilveiebrakt da magnetkraften avtar svært langsomt og fjærkraften svært langsomt begynner å overvinnes. The necessary delay of 200 ms for opening the switch can only be provided by very strong over-activation of the magnet and/or a parallel circuit with a capacitor to the magnet coil. In this case, however, the required contact opening speed would not be provided as the magnetic force decreases very slowly and the spring force very slowly begins to be overcome.

Det er derfor anordnet en låseinnretning 36, som fastholder den bevegelige kontaktdelen 13 i innkoblet tilstand så lenge hjelpemagneten 37 er magnetisert. Hjelpemagneten og en parallellkoblet kondensator 38 er forbundet via en diode 39 med likeretteren 42. Kondensatoren blir oppladet så lenge lysbuestrømmen flyter og omformeren 25 avgir spenning. Etter slukking av lysbuen blir drivmagneten 20 tilsvarende sin tidskonstant svært hurtig avmagnetisert slik at fjærkraften til tilbakestillingsfjæren 22 blir hovedkraften. Låsingen 36 forhindrer imidlertid en tilbakestilling av den bevegelige kontaktdelen 13. Etter en f orsinkelsestid gitt av kondensatoren 38 og hjelpemagnetspolen 37 blir innkoblingslåsingen frigitt og vakuumbryteren åpner med den nødvendige kontakt-hastigheten. A locking device 36 is therefore provided, which maintains the movable contact part 13 in the connected state as long as the auxiliary magnet 37 is magnetized. The auxiliary magnet and a parallel-connected capacitor 38 are connected via a diode 39 to the rectifier 42. The capacitor is charged as long as the arc current flows and the converter 25 emits voltage. After extinguishing the arc, the drive magnet 20 is demagnetized very quickly, corresponding to its time constant, so that the spring force of the reset spring 22 becomes the main force. The locking 36, however, prevents a reset of the movable contact part 13. After a delay time provided by the capacitor 38 and the auxiliary magnetic coil 37, the connection locking is released and the vacuum switch opens with the required contact speed.

For at falltiden skal være uavhengig av endringer av kapasiteten til kondensatoren 38 og data til hjelpemagneten 37 er ifølge en annen utførelsesform av oppfinnelsen det anordnet et ytterligere elektronisk forsinkelsesledd 40, som avbryter forbindelsen mellom kondensatoren 38 og hjelpemagnetspolen 37. Ved en slik anordning må kapasiteten i kondensatoren 38 bli valgt større enn ved en realisering av forsinkelsen kun ved hjelp av kondensatoren til hjelpemagnetspolen da kondensatoren 38 ved en slik ytterligere anordning av elektroniske forsinkelsesledd 40 også må mate dette leddet over forsinkelsen og denne tiden må bli bestemt av det elektroniske forsinkelsesleddet. In order for the fall time to be independent of changes in the capacity of the capacitor 38 and data to the auxiliary magnet 37, according to another embodiment of the invention, a further electronic delay link 40 is arranged, which interrupts the connection between the capacitor 38 and the auxiliary magnet coil 37. With such a device, the capacity in the capacitor 38 be chosen larger than in the case of a realization of the delay only with the help of the capacitor of the auxiliary magnetic coil since the capacitor 38 with such an additional arrangement of electronic delay link 40 must also feed this link over the delay and this time must be determined by the electronic delay link.

Claims

1. Section separator for electrically separating a first and a second section in an electric running line for driving vehicles with an insulating body that separates the sections electrically, at which the insulating body is arranged, for driving with a pantograph, electrically connected to the first section and extending into the second section catenary, and wherein an auxiliary electrode extends from the insulating body and is insulated with respect to the catenary and the second catenary section and which extends over the overlap area formed by the catenary and the second catenary section into the second catenary section, and where the drive coil of a switch is connected in between the auxiliary electrode and the second catenary section, and where the base point of an arc, which occurs when the pantograph passes by the sectionalizer, is switched from the other catenary section on the auxiliary electrode and where the arc current causes the switch to react, which extinguishes the arc in the case of bridging and where the switch, after extinguishing the arc, returns via a delay device to the previous switching state, characterized in that the drive coil (20) of the switch (11) is connected to the auxiliary electrode (9) and the second catenary section (2) indirectly via a saturation current converter (25), whose secondary voltage connected to the drive coil (20) is constant and independent of the magnitude of the arc current flowing in the primary winding.

2. Section separator according to claim 1, characterized in that a rectifier (42) is connected to the secondary winding of the saturation current converter (25) for rectification of the output alternating voltage and that the drive coil (20) of the switch is designed as a direct current drive coil.

3. Section separator according to one of claims 1-2, characterized in that a voltage-dependent resistor (35) is connected to the secondary side of the saturation current converter (25).

4. Section separator according to one of the claims 1 to 3, characterized in that the secondary voltage of the saturation converter (25) is connected with a delay time given in advance by means of an electronic timing link (34) via the switch (33) with the drive coil (20).

5 . Section separator according to one of the claims 1-4, characterized in that the primary winding of the saturation current converter (25) is connected to the auxiliary electrode (9) and the second driving wire section (2) and the delay switch (34) are connected to the secondary winding and where the delay switch switches the secondary voltage after the end of the delay of the drive coil (20) of the switch by means of a contact (33).

6. Section separator according to one of the claims 1-5, characterized in that the movable contact carrier (13) of the switch has a switch-on lock (36), which is maintained by means of an auxiliary magnet (37) until a pre-given delay time after the extinguishing of the arc.

7. Section separator according to one of claims 1 to 6, characterized in that the delay time between the extinguishing of the arc and the release of the auxiliary magnet (37) is provided via a capacitor (38) lying parallel to the auxiliary magnet coil (37), which is charged via a diode (39) from the saturation current converter ( 25) during the arc's burning time.

8. Section separator according to one of claims 1 to 7, characterized in that to accurately maintain the delay between extinguishing the arc and releasing the auxiliary magnet (37) an electronic delay switch (40) is arranged, which switches off the auxiliary magnet (37) by means of contacts (41) , as the capacity of the capacitor (38) connected in parallel to the input of the electronic switch (40) is greater than necessary for providing the switch-off delay by parallel connection of the capacitor and the auxiliary magnetic coil.