WO2020260673A1 - Circuit breaker for direct currents - Google Patents

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WO2020260673A1
WO2020260673A1 PCT/EP2020/068171 EP2020068171W WO2020260673A1 WO 2020260673 A1 WO2020260673 A1 WO 2020260673A1 EP 2020068171 W EP2020068171 W EP 2020068171W WO 2020260673 A1 WO2020260673 A1 WO 2020260673A1
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WO
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circuit
current
switching device
ssm
speed
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PCT/EP2020/068171
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German (de)
French (fr)
Inventor
Ulrich Kahnt
Sohel AHMAD
Original Assignee
Elpro Gmbh
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Publication date
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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
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H01H9/541—Contacts shunted by semiconductor devices

Definitions

  • the invention relates to a direct current high-speed switching device (SSM) which is suitable and intended to switch off high direct currents in the event of a load or short circuit, with a disconnector (VS), a quenching circuit (LK) and a return conductor (RL), the quenching circuit (LK) for this is intended and suitable to generate a current in the opposite direction of the direct current to be interrupted, and the return conductor (RL) is provided and suitable for deriving direct currents from the direct current high-speed switching device (SSM), as well as a corresponding method for arc-free separation of a direct current circuit.
  • SSM direct current high-speed switching device
  • Such a high-speed switching module is presented in DE 102 18 806 B4.
  • the module has a between the line and the busbar of the rectifier substation Switching device on.
  • a quenching circuit is arranged parallel to this switching device, which consists of a quenching capacitor which is connected in series with a switching unit consisting of two quenching thyristors arranged in anti-parallel.
  • a test branch is also arranged in parallel with the switching device.
  • the test branch consists of a series connection of a test thyristor, a current measuring element and a test resistor.
  • the direct current high-speed switching device also has a freewheeling circuit which has a branch for each current direction, from the busbar to the return conductor or from the path to the return conductor, in each of which two freewheeling diodes are arranged, which are connected in series.
  • a fuse with a message is assigned in parallel to each freewheeling diode in each branch of the freewheeling circuit.
  • the dimensioning of the free-wheeling diode and the fuse is chosen so that only a small part of the free-wheeling current flows through the respective fuse, while the majority of the free-wheeling current flows through the free-wheeling diode arranged parallel to the fuse.
  • This high-speed switching module is designed for the shutdown of systems with a line voltage of up to 750 V and a nominal current of up to 4000 A with overloads that are common in railway power. For systems available in the future that are operated with up to 1500 V and 4000 A, this module cannot be used due to the doubling of power that occurs here.
  • the high-speed DC switching device has a disconnector and a quenching circuit.
  • the extinguishing circuit is intended and suitable for generating a direct current in the opposite direction of the direct current to be interrupted.
  • the DC high-speed switching device according to the invention is arranged between the line to be supplied with power and the power busbar.
  • the disconnector is usually a vacuum disconnector, with which a fast and reliable interruption of a supply current is possible.
  • the disconnector is usually a vacuum disconnector, with which a fast and reliable interruption of a supply current is possible.
  • the DC high-speed switching device has a return conductor which is provided and suitable for deriving direct currents from the direct-current high-speed switching device.
  • the high-speed DC switching device also has a first freewheeling circuit which is provided and suitable for reducing overvoltages and / or current peaks that occur during the switching process.
  • the first freewheeling circuit is connected to the return conductor and prevents the occurrence of voltage peaks in the order of magnitude greater than 1500 V in the
  • the high-speed direct current switching device according to the invention can therefore be replaced for direct current networks in the range from typically 220 V to 1000 V, while the current intensity can be up to 8 kA.
  • a second free-wheeling circuit is provided.
  • the second free-wheeling circuit has a connection for a return conductor.
  • the second free-wheeling circuit ensures that after the quick disconnection by the disconnector, the energy present in the inductances of the line is quickly dissipated by free-wheeling currents. Any voltage peaks that occur are reduced by the first freewheeling circuit.
  • the first and second freewheeling circuits run partially in parallel and are only partially passed through the high-speed DC switching device. This ensures that the first free-wheeling circuit only has current flowing through it when voltage peaks occur.
  • the second free-wheeling circuit dissipates the electrical energy that normally occurs in the event of a separation. Both freewheeling circuits are also separated from one another by a rectifier diode.
  • the second freewheeling circuit is partially arranged outside the high-speed direct current switching device. The high-speed DC switching device can therefore be arranged in particular in confined spaces.
  • the first freewheeling circuit has a current limiting device.
  • the current limiting device is usually an electrical resistor, which advantageously has a high thermal conductivity.
  • the current limiting device in the first free-wheeling circuit therefore converts the electrical energy conducted very efficiently and quickly into heat.
  • the current limiting device of the first freewheeling circuit is arranged in the direct current high-speed switching device.
  • the current limiting device is therefore protected from the effects of the weather by the housing of the direct current high-speed switching device and can also be provided with cooling in order to efficiently dissipate the heat occurring in the current limiting device.
  • the current limiting device of the first free-wheeling circuit of the direct current high-speed switching device is a chopper circuit and / or a PTC thermistor.
  • the electrical resistance of the current limiting device thus increases as the temperature rises due to the current flow in the current limiting device and thereby limits the electric current flowing through the first free-wheeling circuit.
  • the quenching circuit has a quenching capacitor. The current limiting device of the first freewheeling circuit is connected in parallel to the quenching capacitor. The quenching capacitor is continuously charged between the discharging processes to ensure that the high-speed DC switching device is operational.
  • the method according to the invention for switching direct currents has four method steps:
  • the electrical voltage of a conductor connected to a high-speed direct current switching device is checked.
  • a control device is connected to a current detection element with which the electrical conductor is checked for undesired operating conditions, accidents and faulty power supply.
  • a circuit breaker is activated in the DC high-speed switching device.
  • the isolating switch separates the busbar, which supplies the conductor carrying direct current with electrical energy, from the energy supply.
  • the circuit is separated by opening two switching contacts to interrupt a continuous current. When the switch contacts are opened, an arc is created between the switch contacts.
  • the arc that is formed between the switching contacts after activating the disconnector is extinguished.
  • an electrical current is fed into the isolating switch, which is directed against the current flowing in it. Both electrical currents are superimposed and compensate each other in such a way that the resulting current strength is 0 A.
  • the direct current high-speed switching device is discharged when high voltages and / or currents occur. In this way, when voltage peaks of the order of magnitude greater than 1500 V occur in the high-speed direct current switching device, damage to the components arranged therein is avoided.
  • the arc is extinguished by discharging a previously charged extinguishing capacitor.
  • the quenching capacitor is charged to ensure the operational readiness of the DC high-speed switching device between the discharging processes in such a way that when the capacitor is discharged, an electric current is generated which is directed opposite to the electric current of the arc.
  • the quenching capacitor is the
  • High-speed DC switching device discharged when high voltages occur.
  • the quenching capacitor is used to ensure that the
  • the quenching capacitor of the high-speed DC switching device is discharged by a chopper and / or cold resistor connected in parallel.
  • Chopper and / or cold resistor usually have a high thermal conductivity. The discharge of the electrical energy stored in the capacitor is therefore very efficiently and quickly converted into heat.
  • the continuous current is conducted via a metallic contact with a vacuum chamber.
  • the vacuum chamber has the circuit breaker with which a fast and reliable interruption of a supply current is possible.
  • the vacuum chamber is so well insulated from electrical currents that there is a high level of safety for people, in particular for maintenance personnel.
  • the currents and / or voltages flowing through the high-speed DC switching device are reduced by a second free-wheeling circuit.
  • the second free-wheeling circuit ensures that after the quick disconnection by the disconnector, the energy present in the inductances of the line is quickly dissipated by free-wheeling currents. Any voltage peaks that occur are reduced by the first freewheeling circuit.
  • the second free-wheeling circuit carries the current via a connection for a return conductor.
  • the return conductor derives direct currents from the direct current high-speed switching device.
  • Fig. 1 A circuit diagram of an embodiment of the invention
  • Fig. 4b Current curves for opening the switching device and ignition of the quenching thyristor for large currents at time t> 1.2 ms of the switching process
  • Fig. 5 b Current curves for opening the switching device and ignition of the quenching thyristor for large currents at time t> 2 ms of the switching process
  • the high-speed switching device SSM is arranged on a direct current traction power supply.
  • the high-speed switching device SSM is connected via a two-pole disconnector DT on the one hand to the busbar SS of the traction power supply and on the other hand to the line ST.
  • the line is galvanically isolated from the busbar by means of the two-pole disconnector DT.
  • the vacuum switch VS is arranged between the busbar SS of the traction power supply and the line ST and serves on the one hand to carry operating currents, load or short-circuit currents in both current directions and on the other hand to quickly establish a galvanic isolating path.
  • the VS vacuum switch is driven by an electromagnetic drive.
  • a current detection element T is arranged, which detects the operating and fault currents.
  • an extinguishing circuit LK is arranged between the busbar SS of the traction power supply and the line ST.
  • This quenching circuit LK consists of a quenching capacitor K and two quenching thyristors LT1, LT2 which are arranged in series with it and are arranged antiparallel.
  • the internal free-wheeling circuit iFK is also arranged parallel to the vacuum switch VS, the connection is between the quenching capacitor K and the quenching thyristors LT1, LT2.
  • the internal freewheeling circuit iFK has a thyristor CT, a freewheeling diode D connected in antiparallel in series, and a resistor CW (chopper and / or PTC thermistor) lying in between.
  • a test circuit PK is also arranged parallel to the vacuum switch VS, which checks the current state of the line before it is reconnected.
  • the test circuit PK consists of a series connection of a switch VP, a current measuring element Tp and a test resistor PW. To test the route, the test thyristor VP is ignited and the current flowing through the test resistor PW is recorded with the current measuring element Tp.
  • the high-speed switching device has a second free-wheeling circuit eFK, which has two branches, one of which is arranged between the connection of the vacuum switch VS and the other between the path ST and the return conductor RL.
  • the second freewheeling circuit eFK has the freewheeling diode D.
  • the second free-wheeling circuit eFK ensures that after the galvanic isolating distance has been established in the vacuum switch VS, the Inductivities of the line existing energy is quickly dissipated by free-wheeling currents.
  • the switch-off process is triggered automatically by the EBG control unit when a set limit value for the operating current is reached.
  • the control device EBG processes the recorded measured values and issues the corresponding control commands to the vacuum switch VS and the quenching thyristors LT1, LT2.
  • the opening process of the vacuum switch VS is automatically initiated in accordance with the set limit values.
  • the time-optimized activation of the quenching thyristors LT1, LT2 takes place as a function of the operating current to be switched, the dimensioning of the quenching circuit, in particular the capacitance of the quenching capacitor K.
  • the EBG control unit also performs the route test, in which the route resistance is calculated using the current output voltage.
  • the EBG control unit regulates the activation of the thyristor CT and thus the activation of the internal free-wheeling circuit iFK when the power is high.
  • FIG. 2 a the circuit according to FIG. 1 is shown in operation.
  • the switching command is given at time 0.11 s (FIG. 2 b).
  • a short-circuit current L occurs which is to be switched off, i.e. H. a short circuit on the line ST is fed by the traction power supply via the busbar SS (FIG. 2 a).
  • the rising short-circuit current L (FIG. 2 b) is detected by the current detection element T in the current path of the vacuum switch VS.
  • Fig. 3 a are the at this time active circuits of the DC high-speed switching device shown in FIG. 1.
  • the control unit EBG issues the switch-off command for the vacuum switch VS, and the drive begins to separate the contacts of the vacuum switch VS (FIG. 3a).
  • An arc is created between the contacts of the vacuum switch VS.
  • the contact opening runs evenly over the contact path of the vacuum switch VS, the maximum contact distance is 2 mm.
  • the short-circuit current L continues to flow via the switching arc that forms when the contact is lifted within the vacuum chamber (FIG. 3 b).
  • FIG. 4 a The current curves for opening the switching device SSM and igniting the quenching thyristor LT1, LT2 for large currents at time t> 1.2 ms are shown in FIG. 4.
  • FIG. 4 a the circuits of the DC high-speed switching device according to FIG. 1 that are active at this time are shown .
  • the control unit EBG controls the quenching thyristor LT 1, which enables the quenching circuit LK.
  • a current Isu is generated in the quenching circuit LK (FIG. 4 b), which is directed in the opposite direction to the current L flowing in the vacuum switch VS (FIG. 4 a).
  • the two currents flowing in the vacuum switch VS, the short-circuit current L and the extinguishing current Isu overlap.
  • the two currents, the short-circuit current L and the extinguishing current each have such a current intensity in opposite directions that the resulting switch current reaches a value of 0 A.
  • the arc goes out in the vacuum switch VS.
  • the voltage UKC of the quenching capacitor K that is currently present increases across the switching path. If this voltage UKC does not exceed the dielectric strength of the switching gap in the vacuum switch VS at that time, the arc does not re-ignite and the short-circuit current L is switched off.
  • FIG. 5 a shows the circuits of the high-speed DC switching device according to FIG. 1 that are active at this time. Due to the disconnection of the arc of the vacuum switch VS, a current LFK flows at this point in time through the second free-wheeling circuit eFK, which is arranged in parts outside the high-speed switching device SSM, and the quenching circuit LK (FIG. 5 a), the quenching capacitor K acting as a buffer. The quenching capacitor K is also charged again (precharged).
  • the external free-wheeling circuit eFK ensures that after the production of the galvanic isolating path, the energy present in the path ST is dissipated due to the flowing free-wheeling currents LFK (FIG. 5 b). So that a flowing direct current L is switched off safely and reliably even in unusual situations, it can be provided that the quenching thyristors LT1, LT2 are repeatedly ignited. The method according to the invention, as shown in FIGS. 2 to 5, can therefore be repeated if necessary.
  • the internal free-running circuit IFK is connected to FIG. 6a.
  • FIG. 6a the circuits of the high-speed direct current switching device according to FIG. 1 that are active at this point in time are shown. Which at that point Energy stored in the high-speed switching device SSM charges the quenching capacitor K after the arc has been extinguished in the vacuum switch VS (see FIG. 5).
  • charging voltages UK C can be achieved which, for the high-speed switching device SSM and possibly other connected components, exceed a safety limit in such a way that damage can occur.
  • the internal free-wheeling circuit iFK is activated (Fig. 6 a).
  • the control unit EBG ignites the thyristor CT when the resistance in the quenching circuit LK exceeds 300 m ⁇ (Fig. 6 b).
  • the charging voltage UK C of the capacitor K falls below a value of 1100 V, the thyristor CT is blocked again. Ignition and blocking of the thyristor CT are repeated until the charging voltage UK C of the capacitor K is constantly below 1500 V.
  • the overvoltage UK C that occurs thus remains below the arc voltages that often occur with conventional high-speed switches.

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

Abstract

The invention relates to a direct-current high-speed circuit breaker (SSM) which is suitable for and is provided for switching off high direct currents in the event of loading or a short circuit, comprising an isolating switch (VS), a turn-off circuit (LK), and a return conductor (RL), wherein the turn-off circuit (LK) is provided for and is suitable for generating a current in the opposite direction of the direct current to be interrupted, and the return conductor (RL) is provided for and is suitable for discharging direct currents out of the direct-current high-speed circuit breaker (SSM). A first free-wheeling circuit (iFK) is provided in the direct-current high-speed circuit breaker (SSM), said free-wheeling circuit being provided for and being suitable for reducing overvoltages and/or current peaks occurring during the switching process. The invention also relates to a corresponding method for separating a DC circuit in an arc-free manner.

Description

L E I S T U N G S S C H A L T E R F Ü R G L E I C H S T R Ö M E L E I S T U N G S S C H A L T E R FÜ R G L E I C H S T R Ö M E
Die Erfindung betrifft eine Gleichstromschnellschalteinrichtung (SSM) die geeignet und dafür vorgesehen ist, hohe Gleichströme im Last- und Kurzschlussfall abzuschalten, mit einem Trennschalter (VS), einem Löschkreis (LK) und einem Rückleiter (RL), wobei der Löschkreis (LK) dafür vorgesehen und geeignet ist, einen Strom in gegenläufiger Richtung des zu unterbrechenden Gleichstroms zu erzeugen, und wobei der Rückleiter (RL) dafür vorgesehen und geeignet ist, Gleichströme aus der Gleichstromschnellschalteinrichtung (SSM) abzuleiten, sowie ein entsprechendes Verfahren zur lichtbogenfreien Trennung eines Gleichstromkreises. The invention relates to a direct current high-speed switching device (SSM) which is suitable and intended to switch off high direct currents in the event of a load or short circuit, with a disconnector (VS), a quenching circuit (LK) and a return conductor (RL), the quenching circuit (LK) for this is intended and suitable to generate a current in the opposite direction of the direct current to be interrupted, and the return conductor (RL) is provided and suitable for deriving direct currents from the direct current high-speed switching device (SSM), as well as a corresponding method for arc-free separation of a direct current circuit.
Stand der Technik State of the art
Zur Gewährleistung eines störungsfreien und sicheren Betriebs von mit Gleichstrom betriebenen Fahrzeugen, z.B. elektrische Bahnen, ist es aus Sicherheitsgründen notwendig, dass bei ungewollten Betriebszuständen bzw. Havarien die Stromversorgung des gestörten Abgangs schnell und zuverlässig vom Gleichstromnetz getrennt wird. Da ein Gleichstrom durch herkömmliche Schaltgeräte mit metallischen Schaltkontakten nicht so langsam, dass eine starke Beanspruchung der Anlage entsteht schnell genug abgeschaltet werden kann, werden unter anderem sog. Hybridschalter eingesetzt, die eine Kombination aus einer metallischen Schaltstrecke und einer Halbleiter-Schaltstrecke aufweisen. Diese Hybridschalter benötigen aufgrund der hohen auftretenden Stromstärken hochwertige Halbleiter-Bauteile, die hochpreisig sind. Einfacher aufgebaut sind Schalteinrichtungen, die mittels eines entgegengerichteten Gleichstroms den Gleichstrom der Stromversorgung abschalten. To ensure the trouble-free and safe operation of vehicles operated with direct current, e.g. electric railways, for safety reasons it is necessary that in the event of undesired operating conditions or accidents, the power supply of the disturbed outlet is quickly and reliably disconnected from the direct current network. Since a direct current through conventional switching devices with metallic switching contacts cannot be switched off quickly enough so that the system is subject to heavy loads, so-called hybrid switches are used, which have a combination of a metallic switching path and a semiconductor switching path. Because of the high currents that occur, these hybrid switches require high-quality semiconductor components that are expensive. Switching devices that switch off the direct current of the power supply by means of an opposing direct current have a simpler structure.
In der DE 102 18 806 B4 wird ein derartiges Schnellschaltmodul vorgestellt. Das Modul weist ein zwischen der Strecke und der Sammelschiene des Gleichrichter-Unterwerks ein Schaltgerät auf. Parallel zu diesem Schaltgerät ist ein Löschkreis angeordnet, der aus einem Löschkondensator besteht, der mit einer Schalteinheit, bestehend aus zwei antiparallel angeordneten Löschthyristoren, in Reihe geschaltet ist. Zu dem Schaltgerät ist außerdem ein Prüfzweig parallel angeordnet. Der Prüfzweig besteht aus einer Reihenschaltung von einem Prüfthyristor, einem Strommessglied und einem Prüfwiderstand. Die Gleichstrom-Schnellschalteinrichtung weist außerdem einen Freilaufkreis auf, der für jede Stromrichtung jeweils einen Zweig aufweist, von der Sammelschiene zum Rückleiter bzw. von der Strecke zum Rückleiter, in denen jeweils zwei Freilaufdioden, die in Reihe geschaltet sind, angeordnet sind. Jeweils einer Freilaufdiode in jedem Zweig des Freilaufkreises ist parallel eine Sicherung mit Meldung zugeordnet. Die Dimensionierung der Freilaufdiode und der Sicherung ist dabei so gewählt, dass jeweils nur ein geringer Teil des Freilaufstromes über die jeweilige Sicherung fließt, während der größte Teil des Freilaufstromes über die zur Sicherung parallel angeordnete Freilaufdiode fließt. Such a high-speed switching module is presented in DE 102 18 806 B4. The module has a between the line and the busbar of the rectifier substation Switching device on. A quenching circuit is arranged parallel to this switching device, which consists of a quenching capacitor which is connected in series with a switching unit consisting of two quenching thyristors arranged in anti-parallel. A test branch is also arranged in parallel with the switching device. The test branch consists of a series connection of a test thyristor, a current measuring element and a test resistor. The direct current high-speed switching device also has a freewheeling circuit which has a branch for each current direction, from the busbar to the return conductor or from the path to the return conductor, in each of which two freewheeling diodes are arranged, which are connected in series. A fuse with a message is assigned in parallel to each freewheeling diode in each branch of the freewheeling circuit. The dimensioning of the free-wheeling diode and the fuse is chosen so that only a small part of the free-wheeling current flows through the respective fuse, while the majority of the free-wheeling current flows through the free-wheeling diode arranged parallel to the fuse.
Dieses Schnellschaltmodul ist für die Abschaltung von Anlagen mit einer Netzspannung bis zu 750 V und einer Nennstromstärke von bis zu 4000 A mit bahnstromüblichen Überlastungen ausgelegt. Für zukünftig verfügbare Anlagen, die mit bis zu 1500 V und 4000 A betrieben werden, ist dieses Modul aufgrund der hier auftretenden Verdopplung der Leistung nicht einsetzbar. This high-speed switching module is designed for the shutdown of systems with a line voltage of up to 750 V and a nominal current of up to 4000 A with overloads that are common in railway power. For systems available in the future that are operated with up to 1500 V and 4000 A, this module cannot be used due to the doubling of power that occurs here.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gleichstrom-Schnellschaltmodul zur Verfügung zu stellen, das gegenüber dem Stand der Technik derart verbessert ist, dass mit Gleichstrom betriebene Anlagen mit höherer Leistung als bisher zuverlässig und schnell abgeschaltet werden können. Es ist ebenfalls Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb eines Gleichstrom-Schnellschaltmoduls zur Verfügung zu stellen, mit dem mit Gleichstrom betriebene Anlagen mit höherer Leistung als bisher zuverlässig und schnell abgeschaltet werden können. Die genannte Aufgabe wird mittels der Gleichstromschnellschalteinrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. It is therefore the object of the present invention to provide a direct-current high-speed switch module which is improved over the prior art in such a way that systems operated with direct current can be switched off reliably and quickly with higher power than before. It is also an object of the present invention to provide a method for operating a direct current high-speed switch module with which systems operated with direct current can be switched off reliably and quickly with higher power than before. The stated object is achieved by means of the high-speed direct current switching device according to claim 1.
Die erfindungsgemäße Gleichstromschnellschalteinrichtung weist einen Trennschalter sowie einen Löschkreis auf. Der Löschkreis ist dafür vorgesehen und geeignet, einen Gleichstrom in gegenläufiger Richtung des zu unterbrechenden Gleichstroms zu erzeugen. Die erfindungsgemäße Gleichstromschnellschalteinrichtung ist zwischen der mit Strom zu versorgenden Strecke und der Strom-Sammelschiene angeordnet. Der Trennschalter ist üblicherweise ein Vakuum-Trennschalter, mit dem eine schnelle und zuverlässige Unterbrechung eines Speisestroms möglich ist. Außerdem weist dieThe high-speed DC switching device according to the invention has a disconnector and a quenching circuit. The extinguishing circuit is intended and suitable for generating a direct current in the opposite direction of the direct current to be interrupted. The DC high-speed switching device according to the invention is arranged between the line to be supplied with power and the power busbar. The disconnector is usually a vacuum disconnector, with which a fast and reliable interruption of a supply current is possible. In addition, the
Gleichstromschnellschalteinrichtung einen Rückleiter auf, der dafür vorgesehen und geeignet ist, Gleichströme aus der Gleichstromschnellschalteinrichtung abzuleiten. Erfindungsgemäß weist die Gleichstromschnellschalteinrichtung darüber hinaus einen ersten Freilaufkreis auf, der dafür vorgesehen und geeignet ist, während des Schaltvorganges auftretende Überspannungen und/oder Stromspitzen abzubauen. Der erste Freilaufkreis ist mit dem Rückleiter verbunden und verhindert bei Auftreten von Spannungsspitzen in der Größenordnung größer 1500 V in derDC high-speed switching device has a return conductor which is provided and suitable for deriving direct currents from the direct-current high-speed switching device. According to the invention, the high-speed DC switching device also has a first freewheeling circuit which is provided and suitable for reducing overvoltages and / or current peaks that occur during the switching process. The first freewheeling circuit is connected to the return conductor and prevents the occurrence of voltage peaks in the order of magnitude greater than 1500 V in the
Gleichstromschnellschalteinrichtung eine Beschädigung der darin angeordneten Bauteile. Die erfindungsgemäße Gleichstromschnellschalteinrichtung ist daher für Gleichstromnetze im Bereich von typischerweise 220 V bis 1000 V ersetzbar, während die Stromstärke bis zu 8 kA betragen kann. DC high-speed switching device damage the components arranged therein. The high-speed direct current switching device according to the invention can therefore be replaced for direct current networks in the range from typically 220 V to 1000 V, while the current intensity can be up to 8 kA.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist ein zweiter Freilaufkreis vorgesehen. Der zweite Freilaufkreis weist einen Anschluss für einen Rückleiter auf. Der zweite Freilaufkreis gewährleistet, dass nach der Schnelltrennung durch den Trennschalter die in den Induktivitäten der Strecke vorhandene Energie durch Freilaufströme schnell abgebaut wird. Etwaig auftretende Spannungsspitzen werden durch den ersten Freilaufkreis abgebaut. In einem weiteren Aspekt der Erfindung verlaufen der erste und der zweite Freilaufkreis teilweise parallel und sind nur teilweise durch die Gleichstromschnellschalteinrichtung geführt. Damit ist gewährleistet, dass der erste Freilaufkreis nur bei auftretenden Spannungsspitzen stromdurchflossen ist. Der zweite Freilaufkreis baut die regulär bei einer Trennung auftretende elektrische Energie ab. Beide Freilaufkreise sind außerdem durch eine Gleichrichter-Diode voneinander getrennt. Insbesondere der zweite Freilaufkreis ist teilweise außerhalb der Gleichstromschnellschalteinrichtung angeordnet. Die Gleichstromschnellschalteinrichtung kann daher insbesondere in beengten Platzverhältnissen angeordnet werden. In a further development of the invention, a second free-wheeling circuit is provided. The second free-wheeling circuit has a connection for a return conductor. The second free-wheeling circuit ensures that after the quick disconnection by the disconnector, the energy present in the inductances of the line is quickly dissipated by free-wheeling currents. Any voltage peaks that occur are reduced by the first freewheeling circuit. In a further aspect of the invention, the first and second freewheeling circuits run partially in parallel and are only partially passed through the high-speed DC switching device. This ensures that the first free-wheeling circuit only has current flowing through it when voltage peaks occur. The second free-wheeling circuit dissipates the electrical energy that normally occurs in the event of a separation. Both freewheeling circuits are also separated from one another by a rectifier diode. In particular, the second freewheeling circuit is partially arranged outside the high-speed direct current switching device. The high-speed DC switching device can therefore be arranged in particular in confined spaces.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung weist der erste Freilaufkreis eine Strombegrenzungsvorrichtung auf. Die Strombegrenzungsvorrichtung ist üblicherweise ein elektrischer Widerstand, der vorteilhafterweise eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Die Strombegrenzungsvorrichtung im ersten Freilaufkreis wandelt daher die geleitete elektrische Energie sehr effizient und schnell in Wärme um. In a further embodiment of the invention, the first freewheeling circuit has a current limiting device. The current limiting device is usually an electrical resistor, which advantageously has a high thermal conductivity. The current limiting device in the first free-wheeling circuit therefore converts the electrical energy conducted very efficiently and quickly into heat.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist die Strombegrenzungsvorrichtung des ersten Freilaufkreises in der Gleichstromschnellschalteinrichtung angeordnet. Die Strombegrenzungsvorrichtung ist daher durch das Gehäuse der Gleichstromschnellschalteinrichtung vor Wtterungseinflüssen geschützt und kann zusätzlich mit einer Kühlung versehen werden, um die in der Strombegrenzungsvorrichtung auftretende Wärme effizient abzuleiten. In a further embodiment of the invention, the current limiting device of the first freewheeling circuit is arranged in the direct current high-speed switching device. The current limiting device is therefore protected from the effects of the weather by the housing of the direct current high-speed switching device and can also be provided with cooling in order to efficiently dissipate the heat occurring in the current limiting device.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Strombegrenzungsvorrichtung des ersten Freilaufkreises der Gleichstromschnellschalteinrichtung eine Chopperschaltung und/oder ein Kaltleiter. Der elektrische Widerstand der Strombegrenzungsvorrichtung erhöht sich also mit der durch den Stromfluss in der Strombegrenzungsvorrichtung steigenden Temperatur und begrenzt dadurch den durch den ersten Freilaufkreis fließenden elektrischen Strom. In einer weiteren Ausbildung der Erfindung weist der Löschkreis einen Löschkondensator auf. Die Strombegrenzungsvorrichtung des ersten Freilaufkreises ist parallel zum Löschkondensator geschaltet. Der Löschkondensator wird zur Gewährleistung der Betriebsbereitschaft der Gleichstromschnellschalteinrichtung zwischen den Entladevorgängen ständig aufgeladen. In a further embodiment of the invention, the current limiting device of the first free-wheeling circuit of the direct current high-speed switching device is a chopper circuit and / or a PTC thermistor. The electrical resistance of the current limiting device thus increases as the temperature rises due to the current flow in the current limiting device and thereby limits the electric current flowing through the first free-wheeling circuit. In a further embodiment of the invention, the quenching circuit has a quenching capacitor. The current limiting device of the first freewheeling circuit is connected in parallel to the quenching capacitor. The quenching capacitor is continuously charged between the discharging processes to ensure that the high-speed DC switching device is operational.
Die genannte Aufgabe wird ebenfalls mittels des Verfahrens zur Schaltung von Gleichströmen gemäß Anspruch 8 gelöst. Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 9 bis 14 beschrieben. The stated object is also achieved by means of the method for switching direct currents according to claim 8. Further developments of the method are described in claims 9 to 14.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Schaltung von Gleichströmen weist vier Verfahrensschritte auf: Im ersten Verfahrensschritt erfolgt eine Prüfung der elektrischen Spannung eines an eine Gleichstromschnellschalteinrichtung angeschlossenen Leiters. Dazu ist ein Steuergerät an ein Stromerfassungsglied angeschlossen, mit dem der elektrische Leiter auf unerwünschte Betriebszustände, Havarien und fehlerhafte Stromversorgung geprüft wird. Im zweiten Verfahrensschritt wird ein Trennschalter in der Gleichstromschnellschalteinrichtung aktiviert. Der T rennschalter trennt die Sammelschiene, die den Gleichstrom führenden Leiter mit elektrischer Energie versorgt, von der Energiezufuhr. Im dritten Verfahrensschritt wird der Stromkreis getrennt durch Öffnung zweier Schaltkontakte zur Unterbrechung eines Dauerstroms. Durch die Öffnung der Schaltkontakte entsteht zwischen den Schaltkontakten ein Lichtbogen. Im vierten Verfahrensschritt wird der Lichtbogen gelöscht, der nach Aktivieren des Trennschalters zwischen den Schaltkontakten gebildet wird. Dazu wird ein elektrischer Strom in den Trennschalter geleitet, der dem darin fließenden Strom entgegen gerichtet ist. Beide elektrischen Ströme überlagern sich und kompensieren sich derart, dass die resultierende Stromstärke 0 A beträgt. Erfindungsgemäß wird die Gleichstrom-Schnellschalteinrichtung bei Auftreten von hohen Spannungen und/oder Strömen entladen. Dadurch wird bei Auftreten von Spannungsspitzen in der Größenordnung größer 1500 V in der Gleichstromschnellschalteinrichtung eine Beschädigung der darin angeordneten Bauteile vermieden. The method according to the invention for switching direct currents has four method steps: In the first method step, the electrical voltage of a conductor connected to a high-speed direct current switching device is checked. For this purpose, a control device is connected to a current detection element with which the electrical conductor is checked for undesired operating conditions, accidents and faulty power supply. In the second process step, a circuit breaker is activated in the DC high-speed switching device. The isolating switch separates the busbar, which supplies the conductor carrying direct current with electrical energy, from the energy supply. In the third process step, the circuit is separated by opening two switching contacts to interrupt a continuous current. When the switch contacts are opened, an arc is created between the switch contacts. In the fourth process step, the arc that is formed between the switching contacts after activating the disconnector is extinguished. For this purpose, an electrical current is fed into the isolating switch, which is directed against the current flowing in it. Both electrical currents are superimposed and compensate each other in such a way that the resulting current strength is 0 A. According to the invention, the direct current high-speed switching device is discharged when high voltages and / or currents occur. In this way, when voltage peaks of the order of magnitude greater than 1500 V occur in the high-speed direct current switching device, damage to the components arranged therein is avoided.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung wird der Lichtbogen durch die Entladung eines zuvor aufgeladenen Löschkondensators gelöscht. Der Löschkondensator wird zur Gewährleistung der Betriebsbereitschaft der Gleichstromschnellschalteinrichtung zwischen den Entladevorgängen derart aufgeladen, dass bei Entladung des Kondensators ein elektrischer Strom erzeugt wird, der dem elektrischen Strom des Lichtbogens entgegen gerichtet ist. In a further embodiment of the invention, the arc is extinguished by discharging a previously charged extinguishing capacitor. The quenching capacitor is charged to ensure the operational readiness of the DC high-speed switching device between the discharging processes in such a way that when the capacitor is discharged, an electric current is generated which is directed opposite to the electric current of the arc.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung wird der Löschkondensator derIn a further embodiment of the invention, the quenching capacitor is the
Gleichstromschnellschalteinrichtung bei Auftreten von hohen Spannungen entladen. Der Löschkondensator wird zur Gewährleistung der Betriebsbereitschaft derHigh-speed DC switching device discharged when high voltages occur. The quenching capacitor is used to ensure that the
Gleichstromschnellschalteinrichtung zwischen den Entladevorgängen derart aufgeladen, dass bei Entladung des Kondensators ein elektrischer Strom erzeugt wird, der dem elektrischen Strom des Lichtbogens entgegen gerichtet ist. DC high-speed switching device charged between the discharge processes in such a way that when the capacitor is discharged, an electric current is generated which is directed opposite to the electric current of the arc.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird der Löschkondensator der Gleichstromschnellschalteinrichtung durch einen parallel geschalteten Chopper und/oder Kaltwiderstand entladen. Chopper und/oder Kaltwiderstand weisen üblicherweise eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf. Die Entladung der in Kondensator gespeicherten elektrischen Energie wird daher sehr effizient und schnell in Wärme umgewandelt. In a further development of the invention, the quenching capacitor of the high-speed DC switching device is discharged by a chopper and / or cold resistor connected in parallel. Chopper and / or cold resistor usually have a high thermal conductivity. The discharge of the electrical energy stored in the capacitor is therefore very efficiently and quickly converted into heat.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der Dauerstrom über einen metallischen Kontakt mit einer Vakuumkammer geführt. Die Vakuumkammer weist den Trennschalter auf, mit dem eine schnelle und zuverlässige Unterbrechung eines Speisestroms möglich ist. Zusätzlich entsteht in der Vakuumkammer kein Plasma, das die Kontakte verschmutzt und in periodisch auftretenden Abständen eine aufwändige Reinigung erfordern würde. Die Vakuumkammer ist außerdem gegen elektrische Ströme so gut isoliert, dass eine hohe Sicherheit für Personen, insbesondere für das Wartungspersonal, besteht. In a further embodiment of the invention, the continuous current is conducted via a metallic contact with a vacuum chamber. The vacuum chamber has the circuit breaker with which a fast and reliable interruption of a supply current is possible. In addition, there is no plasma in the vacuum chamber that would contaminate the contacts and require complex cleaning at periodic intervals. In addition, the vacuum chamber is so well insulated from electrical currents that there is a high level of safety for people, in particular for maintenance personnel.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung werden die durch die Gleichstromschnellschalteinrichtung fließenden Ströme und/oder Spannungen durch einen zweiten Freilaufkreis abgebaut. Der zweite Freilaufkreis gewährleistet, dass nach der Schnelltrennung durch den Trennschalter die in den Induktivitäten der Strecke vorhandene Energie durch Freilaufströme schnell abgebaut wird. Etwaig auftretende Spannungsspitzen werden durch den ersten Freilaufkreis abgebaut. In a further embodiment of the invention, the currents and / or voltages flowing through the high-speed DC switching device are reduced by a second free-wheeling circuit. The second free-wheeling circuit ensures that after the quick disconnection by the disconnector, the energy present in the inductances of the line is quickly dissipated by free-wheeling currents. Any voltage peaks that occur are reduced by the first freewheeling circuit.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung führt der zweite Freilaufkreis den Strom über einen Anschluss für einen Rückleiter. Der Rückleiter leitet Gleichströme aus der Gleichstromschnellschalteinrichtung ab. In a further embodiment of the invention, the second free-wheeling circuit carries the current via a connection for a return conductor. The return conductor derives direct currents from the direct current high-speed switching device.
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Zeichnungen schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Exemplary embodiments of the device according to the invention and the method according to the invention are shown in the drawings in a schematically simplified manner and are explained in more detail in the following description.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 : Ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Fig. 1: A circuit diagram of an embodiment of the invention
Gleichstromschnellschalteinrichtung DC high-speed switching device
Fig. 2 a: Stromverläufe für Öffnung des Schaltgerätes und Zündung des Löschthyristors für große Ströme zum Zeitpunkt t=0 ms des Schaltvorgangs Fig. 2 b: Stromverläufe für Öffnung des Schaltgerätes und Zündung des Löschthyristors für große Ströme zum Zeitpunkt t=0 ms des Schaltvorgangs Fig. 2a: Current curves for opening of the switching device and ignition of the quenching thyristor for large currents at time t = 0 ms of the switching process Fig. 2b: Current curves for opening of the switching device and ignition of the quenching thyristor for large currents at time t = 0 ms of the switching process
Fig. 3 a: Stromverläufe für Öffnung des Schaltgerätes und Zündung des Löschthyristors für große Ströme zum Zeitpunkt t=0,25 ms des Schaltvorgangs Fig. 3a: Current curves for opening the switching device and ignition of the quenching thyristor for large currents at time t = 0.25 ms of the switching process
Fig. 3 b: Stromverläufe für Öffnung des Schaltgerätes und Zündung des Löschthyristors für große Ströme zum Zeitpunkt t=0,25 ms des Schaltvorgangs Fig. 3b: Current curves for opening of the switching device and ignition of the quenching thyristor for large currents at time t = 0.25 ms of the switching process
Fig. 4 a: Stromverläufe für Öffnung des Schaltgerätes und Zündung des Löschthyristors für große Ströme zum Zeitpunkt t>1 ,2 ms des Schaltvorgangs 4 a: Current curves for opening the switching device and igniting the quenching thyristor for large currents at time t> 1, 2 ms of the switching process
Fig. 4 b: Stromverläufe für Öffnung des Schaltgerätes und Zündung des Löschthyristors für große Ströme zum Zeitpunkt t>1 ,2 ms des Schaltvorgangs Fig. 4b: Current curves for opening the switching device and ignition of the quenching thyristor for large currents at time t> 1.2 ms of the switching process
Fig. 5 a: Stromverläufe für Öffnung des Schaltgerätes und Zündung des Löschthyristors für große Ströme zum Zeitpunkt t>=2 ms des Schaltvorgangs Fig. 5 a: Current curves for opening the switching device and ignition of the quenching thyristor for large currents at time t> = 2 ms of the switching process
Fig. 5 b: Stromverläufe für Öffnung des Schaltgerätes und Zündung des Löschthyristors für große Ströme zum Zeitpunkt t>2 ms des Schaltvorgangs Fig. 5 b: Current curves for opening the switching device and ignition of the quenching thyristor for large currents at time t> 2 ms of the switching process
Fig. 6 a: Stromverläufe für Öffnung des Schaltgerätes und Zündung des Löschthyristors für große Ströme zum Zeitpunkt t>=2 ms, interner Freilaufkreis geschaltet des Schaltvorgangs Fig. 6 a: Current curves for opening the switching device and ignition of the quenching thyristor for large currents at time t> = 2 ms, internal free-wheeling circuit switched the switching process
Fig. 6 b: Stromverläufe für Öffnung des Schaltgerätes und Zündung des Löschthyristors für große Ströme zum Zeitpunkt t>=2 ms, interner Freilaufkreis geschaltet des Schaltvorgangs Fig. 6 b: Current curves for opening the switching device and ignition of the quenching thyristor for large currents at time t> = 2 ms, internal free-wheeling circuit connected for the switching process
Den schematischen Aufbau der Schaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung SSM zeigt Fig. 1. Die Schnellschalteinrichtung SSM ist in diesem und den folgenden Ausführungsbeispielen an einer Gleichstrom-Bahnstromversorgung angeordnet. Die Schnellschalteinrichtung SSM ist über einen zweipoligen Trennschalter DT einerseits mit der Sammelschiene SS der Bahnstromversorgung und andererseits mit der Strecke ST verbunden. Im abgeschalteten Zustand wird die Strecke mittels des zweipoligen Trennschalters DT galvanisch von der Sammelschiene getrennt. Der Vakuumschalter VS ist zwischen Sammelschiene SS der Bahnstromversorgung und der Strecke ST angeordnet und dient einerseits dem Führen von Betriebsströmen, Last oder Kurzschlussströmen in beiden Stromrichtungen und andererseits zur schnellen Herstellung einer galvanischen Trennstrecke. Der Antrieb des Vakuumschalters VS erfolgt mittels eines elektromagnetischen Antriebes. Im Strompfad des Vakuumschalters ist ein Stromerfassungsglied T angeordnet, das die Betriebs- und Fehlerströme erfasst. Parallel zum Vakuumschalter VS ist ein Löschkreis LK zwischen Sammelschiene SS der Bahnstromversorgung und der Strecke ST angeordnet. Dieser Löschkreis LK besteht aus einem Löschkondensator K und zwei mit diesem in Reihe liegenden antiparallel angeordneten Löschthyristoren LT1 , LT2. The schematic structure of the circuit of the device SSM according to the invention is shown in FIG. 1. In this and the following exemplary embodiments, the high-speed switching device SSM is arranged on a direct current traction power supply. The high-speed switching device SSM is connected via a two-pole disconnector DT on the one hand to the busbar SS of the traction power supply and on the other hand to the line ST. When switched off, the line is galvanically isolated from the busbar by means of the two-pole disconnector DT. The vacuum switch VS is arranged between the busbar SS of the traction power supply and the line ST and serves on the one hand to carry operating currents, load or short-circuit currents in both current directions and on the other hand to quickly establish a galvanic isolating path. The VS vacuum switch is driven by an electromagnetic drive. In the current path of the vacuum switch, a current detection element T is arranged, which detects the operating and fault currents. In parallel with the vacuum switch VS, an extinguishing circuit LK is arranged between the busbar SS of the traction power supply and the line ST. This quenching circuit LK consists of a quenching capacitor K and two quenching thyristors LT1, LT2 which are arranged in series with it and are arranged antiparallel.
Ebenfalls parallel zum Vakuumschalter VS ist der interne Freilaufkreis iFK angeordnet, der Anschluss ist zwischen Löschkondensator K und den Löschthyristoren LT1 , LT2. Der interne Freilaufkreis iFK weist einen Thyristor CT, eine antiparallel in Reihe geschaltete Freilaufdiode D sowie einen dazwischenliegenden Widerstand CW (Chopper und/oder Kaltleiter) auf. The internal free-wheeling circuit iFK is also arranged parallel to the vacuum switch VS, the connection is between the quenching capacitor K and the quenching thyristors LT1, LT2. The internal freewheeling circuit iFK has a thyristor CT, a freewheeling diode D connected in antiparallel in series, and a resistor CW (chopper and / or PTC thermistor) lying in between.
Ein Prüfkreis PK ist ebenfalls parallel zum Vakuumschalter VS angeordnet, der vor der Wiederzuschaltung der Strecke diese auf ihren aktuellen Zustand überprüft. Der Prüfkreis PK besteht aus einer Reihenschaltung von einem Schalter VP, einem Strommessglied Tp und einem Prüfwiderstand PW. Zur Streckenprüfung wird der Prüfthyristor VP gezündet und mit dem Strommessglied Tp der durch den Prüfwiderstand PW fließende Strom erfasst. A test circuit PK is also arranged parallel to the vacuum switch VS, which checks the current state of the line before it is reconnected. The test circuit PK consists of a series connection of a switch VP, a current measuring element Tp and a test resistor PW. To test the route, the test thyristor VP is ignited and the current flowing through the test resistor PW is recorded with the current measuring element Tp.
Außerdem weist die Schnellschalteinrichtung einen zweiten Freilaufkreis eFK auf, der zwei Zweige aufweist, von denen einer zwischen dem Anschluss des Vakuumschalters VS und der andere zwischen der Strecke ST und dem Rückleiter RL angeordnet ist. Der zweite Freilaufkreis eFK weist die Freilaufdiode D auf. Der zweite Freilaufkreis eFK gewährleistet, dass nach der Herstellung der galvanischen Trennstrecke im Vakuumschalter VS die in den Induktivitäten der Strecke vorhandene Energie durch Freilaufströme schnell abgebaut wird. Durch das Steuergerät EBG wird der Abschaltvorgang bei Erreichen eines eingestellten Grenzwertes des Betriebsstromes selbsttätig ausgelöst. In addition, the high-speed switching device has a second free-wheeling circuit eFK, which has two branches, one of which is arranged between the connection of the vacuum switch VS and the other between the path ST and the return conductor RL. The second freewheeling circuit eFK has the freewheeling diode D. The second free-wheeling circuit eFK ensures that after the galvanic isolating distance has been established in the vacuum switch VS, the Inductivities of the line existing energy is quickly dissipated by free-wheeling currents. The switch-off process is triggered automatically by the EBG control unit when a set limit value for the operating current is reached.
Das Steuergerät EBG verarbeitet die erfassten Messwerte und gibt die entsprechenden Steuerbefehle an den Vakuumschalter VS sowie die Löschthyristoren LT1 , LT2 aus. Durch die Auswertung des Stromsignals vom Stromerfassungsglied T und der Stromanstiegsgeschwindigkeit wird entsprechend der eingestellten Grenzwerte der Öffnungsvorgang des Vakuumschalters VS selbsttätig eingeleitet. In Abhängigkeit vom zu schaltenden Betriebsstrom, der Dimensionierung des Löschkreises, insbesondere der Kapazität des Löschkondensators K, erfolgt die zeitoptimierte Ansteuerung der Löschthyristoren LT1 , LT2. Durch das Steuergerät EBG wird auch die Streckenprüfung durchgeführt, bei der unter Einbeziehung der aktuellen Abgangsspannung die Berechnung des Streckenwiderstandes erfolgt. Außerdem regelt das Steuergerät EBG die Ansteuerung des Thyristors CT und damit die Freischaltung des internen Freilaufkreises iFK bei großen Leistungen. The control device EBG processes the recorded measured values and issues the corresponding control commands to the vacuum switch VS and the quenching thyristors LT1, LT2. By evaluating the current signal from the current detection element T and the rate of current rise, the opening process of the vacuum switch VS is automatically initiated in accordance with the set limit values. The time-optimized activation of the quenching thyristors LT1, LT2 takes place as a function of the operating current to be switched, the dimensioning of the quenching circuit, in particular the capacitance of the quenching capacitor K. The EBG control unit also performs the route test, in which the route resistance is calculated using the current output voltage. In addition, the EBG control unit regulates the activation of the thyristor CT and thus the activation of the internal free-wheeling circuit iFK when the power is high.
Die Stromverläufe für Öffnung des Schaltgerätes SSM und Zündung des Löschthyristors LT1 , LT1 für große Ströme zum Zeitpunkt t=0 ms zeigt Fig. 2. In Fig. 2 a) ist die Schaltung gemäß Fig. 1 im Betrieb dargestellt. Der Schaltbefehl erfolgt in dieser und den folgenden Abbildungen zum Zeitpunkt 0, 101 s (Fig. 2 b). Das heißt, dass der Vakuumschalter VS zu diesem Zeitpunkt geschlossen ist. Zum Zeitpunkt t=0 ms tritt ein Kurzschlussstrom L auf, der abgeschaltet werden soll, d. h. ein Kurzschluss auf der Strecke ST wird durch die Bahnstromversorgung über die Sammelschiene SS gespeist (Fig. 2 a). Der ansteigende Kurzschlussstrom L (Fig. 2 b) wird durch das Stromerfassungsglied T im Strompfad des Vakuumschalters VS erfasst. The current profiles for opening the switching device SSM and igniting the quenching thyristor LT1, LT1 for large currents at time t = 0 ms are shown in FIG. 2. In FIG. 2 a) the circuit according to FIG. 1 is shown in operation. In this and the following figures, the switching command is given at time 0.11 s (FIG. 2 b). This means that the vacuum switch VS is closed at this point in time. At time t = 0 ms, a short-circuit current L occurs which is to be switched off, i.e. H. a short circuit on the line ST is fed by the traction power supply via the busbar SS (FIG. 2 a). The rising short-circuit current L (FIG. 2 b) is detected by the current detection element T in the current path of the vacuum switch VS.
Fig. 3 zeigt Stromverläufe für Öffnung des Schaltgerätes SSM und Zündung des Löschthyristors LT1 , LT1 für große Ströme zum Zeitpunkt t=0, 25 ms. In Fig. 3 a) sind die zu diesem Zeitpunkt aktiven Stromkreise der Gleichstromschnellschalteinrichtung gemäß Fig. 1 dargestellt. Bei Erreichen eines einstellbaren Betriebsstromes von z.B. 4 kA wird von der Steuereinheit EBG der Ausschaltbefehl für den Vakuumschalter VS gegeben, der Antrieb beginnt die Kontakte des Vakuumschalters VS zu trennen (Fig. 3 a). Zwischen den Kontakten des Vakuumschalters VS entsteht ein Lichtbogen. Die Kontaktöffnung verläuft über den Kontaktweg des Vakuumschalters VS gleichmäßig, der maximale Kontaktabstand beträgt 2 mm. Der Kurzschlussstrom L fließt über den sich beim Abheben des Kontaktes innerhalb der Vakuumkammer ausbildenden Schaltlichtbogen weiter (Fig. 3 b). 3 shows current profiles for opening the switching device SSM and ignition of the quenching thyristor LT1, LT1 for large currents at time t = 0.25 ms. In Fig. 3 a) are the at this time active circuits of the DC high-speed switching device shown in FIG. 1. When an adjustable operating current of, for example, 4 kA is reached, the control unit EBG issues the switch-off command for the vacuum switch VS, and the drive begins to separate the contacts of the vacuum switch VS (FIG. 3a). An arc is created between the contacts of the vacuum switch VS. The contact opening runs evenly over the contact path of the vacuum switch VS, the maximum contact distance is 2 mm. The short-circuit current L continues to flow via the switching arc that forms when the contact is lifted within the vacuum chamber (FIG. 3 b).
Die Stromverläufe für Öffnung des Schaltgerätes SSM und Zündung des Löschthyristors LT1 , LT2 für große Ströme zum Zeitpunkt t>1 ,2 ms zeigt Fig. 4. In Fig. 4 a) sind die zu diesem Zeitpunkt aktiven Stromkreise der Gleichstromschnellschalteinrichtung gemäß Fig. 1 dargestellt. Zur Löschung des Lichtbogens zwischen den Kontakten des Vakuumschalters VS muss der darin fließende Strom Isu den Wert von 0 A annehmen, weil der Vakuumschalter VS selbst nicht in der Lage ist, einen fließenden Kurzschlussstrom L abzuschalten. Dazu steuert die Steuereinheit EBG den Löschthyristor LT 1 an, der den Löschkreis LK freischaltet. Durch die Vorladung des Löschkondensators K wird in dem Löschkreis LK ein Strom Isu generiert (Fig. 4 b), der dem fließenden Strom L in dem Vakuumschalter VS entgegen gerichtet ist (Fig. 4a). Die beiden im Vakuumschalter VS fließenden Ströme, der Kurzschlussstrom L und der Löschstrom Isu überlagern sich. Die beiden Ströme, der Kurzschlussstrom L und der Löschstrom, weisen jeweils eine derartige Stromstärke bei entgegengesetzter Richtung auf, dass der resultierende Schalterstrom einen Wert von 0 A erreicht. Als Folge verlischt der Lichtbogen im Vakuumschalter VS. Mit dem Erlöschen des Lichtbogens steigt über der Schaltstrecke die momentan vorhandene Spannung UKC des Löschkondensators K an. Übersteigt diese Spannung UKC die zu diesem Zeitpunkt bestehende Durchschlagsfestigkeit der Schaltstrecke im Vakuumschalter VS nicht, zündet der Lichtbogen nicht wieder und der Kurzschlussstrom L ist abgeschaltet. The current curves for opening the switching device SSM and igniting the quenching thyristor LT1, LT2 for large currents at time t> 1.2 ms are shown in FIG. 4. In FIG. 4 a) the circuits of the DC high-speed switching device according to FIG. 1 that are active at this time are shown . To extinguish the arc between the contacts of the vacuum switch VS, the current Isu flowing through it must assume the value of 0 A because the vacuum switch VS itself is not able to switch off a flowing short-circuit current L. For this purpose, the control unit EBG controls the quenching thyristor LT 1, which enables the quenching circuit LK. By precharging the quenching capacitor K, a current Isu is generated in the quenching circuit LK (FIG. 4 b), which is directed in the opposite direction to the current L flowing in the vacuum switch VS (FIG. 4 a). The two currents flowing in the vacuum switch VS, the short-circuit current L and the extinguishing current Isu, overlap. The two currents, the short-circuit current L and the extinguishing current, each have such a current intensity in opposite directions that the resulting switch current reaches a value of 0 A. As a result, the arc goes out in the vacuum switch VS. When the arc is extinguished, the voltage UKC of the quenching capacitor K that is currently present increases across the switching path. If this voltage UKC does not exceed the dielectric strength of the switching gap in the vacuum switch VS at that time, the arc does not re-ignite and the short-circuit current L is switched off.
Derzeitige schienengebundene Fahrzeuge, aber insbesondere auch nicht schienengebundene Kraftfahrzeuge (z.B. Elektro-PKW oder-Busse) sind in der Lage, die bei negativer Beschleunigung auftretende Energie in die Fahrleitung oder die eingebaute Batterie zurück zu laden (Rekuperation). Für das erfindungsgemäße Schaltgerät SSM ist daher auch von einer Stromrichtung auszugehen, die der bisherig dargestellten (Fig. 2 - 4) entgegengesetzt ist. In einem derartigen Fall fließt ein Strom Isu im Vakuumschalter VS und im Löschkreis LK ebenfalls in entgegengesetzter Richtung wie bisher dargestellt. Dadurch wird der Löschkondensator K im Löschkreis LK ebenfalls in umgekehrter Richtung aufgeladen und gepolt. Der weitere Vorgang zur Löschung des Lichtbogens in dem Vakuumschalter VS ist analog. Das erfindungsgemäße Schaltgerät SSM ist daher ohne weitere Zusatzbauteile auch für unterschiedliche Polungen des Fahrstroms geeignet. Current rail-bound vehicles, but in particular also non-rail-bound motor vehicles (eg electric cars or buses) are able to to recharge the energy generated during negative acceleration into the contact line or the built-in battery (recuperation). For the switching device SSM according to the invention, a current direction is therefore also to be assumed which is opposite to that previously shown (FIGS. 2-4). In such a case, a current Isu in the vacuum switch VS and in the quenching circuit LK also flows in the opposite direction as previously shown. As a result, the quenching capacitor K in the quenching circuit LK is also charged and polarized in the opposite direction. The further procedure for extinguishing the arc in the vacuum switch VS is analogous. The switching device SSM according to the invention is therefore also suitable for different polarities of the traction current without further additional components.
Fig. 5 zeigt die Stromverläufe für Öffnung des Schaltgerätes SSM und Zündung des Löschthyristors LT1 , LT2 für große Ströme zum Zeitpunkt t>=2 ms, In Fig. 5 a) sind die zu diesem Zeitpunkt aktiven Stromkreise der Gleichstromschnellschalteinrichtung gemäß Fig. 1 dargestellt. Aufgrund der erfolgten Abschaltung des Lichtbogens des Vakuumschalters VS fließt zu diesem Zeitpunkt ein Strom LFK durch den zweiten, in Teilen außerhalb der Schnellschalteinrichtung SSM angeordneten Freilaufkreis eFK und den Löschkreis LK (Fig. 5 a), wobei der Löschkondensator K als Zwischenspeicher fungiert. Der Löschkondensator K wird dabei außerdem wieder aufgeladen (vorgeladen). Der externe Freilaufkreis eFK gewährleistet, dass nach der Herstellung der galvanischen Trennstrecke die in der Strecke ST vorhandene Energie aufgrund der fließenden Freilaufströme LFK abgebaut wird (Fig. 5 b). Damit auch in außergewöhnlichen Situationen ein fließender Gleichstrom L sicher und zuverlässig abgeschaltet wird, kann vorgesehen werden, dass die Löschthyristoren LT1 , LT2 wiederholt gezündet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren, wie in Fig. 2 bis 5 dargestellt, kann bei Bedarf also wiederholt werden. 5 shows the current curves for opening the switching device SSM and igniting the quenching thyristor LT1, LT2 for large currents at time t> = 2 ms. FIG. 5 a) shows the circuits of the high-speed DC switching device according to FIG. 1 that are active at this time. Due to the disconnection of the arc of the vacuum switch VS, a current LFK flows at this point in time through the second free-wheeling circuit eFK, which is arranged in parts outside the high-speed switching device SSM, and the quenching circuit LK (FIG. 5 a), the quenching capacitor K acting as a buffer. The quenching capacitor K is also charged again (precharged). The external free-wheeling circuit eFK ensures that after the production of the galvanic isolating path, the energy present in the path ST is dissipated due to the flowing free-wheeling currents LFK (FIG. 5 b). So that a flowing direct current L is switched off safely and reliably even in unusual situations, it can be provided that the quenching thyristors LT1, LT2 are repeatedly ignited. The method according to the invention, as shown in FIGS. 2 to 5, can therefore be repeated if necessary.
Die Stromverläufe für Öffnung des Schaltgerätes SSM und Zündung des Löschthyristors LT1 , LT2 für große Ströme zum Zeitpunkt t>=2 ms zeigt Fig. 6. Um etwaig auftretende Überlast-Spannungsspitzen UKC aufzufangen, ist in diesem Ausführungsbeispiel der interne Freilaufkreis iFK geschaltet. In Fig. 6a) sind die zu diesem Zeitpunkt aktiven Stromkreise der Gleichstromschnellschalteinrichtung gemäß Fig. 1 dargestellt. Die zu diesem Zeitpunkt in der Schnellschalteinrichtung SSM gespeicherte Energie lädt nach dem Löschen des Lichtbogens im Vakuumschalter VS den Löschkondensator K (s. Fig. 5). Dabei können Ladespannungen UKC erreicht werden, die für die Schnellschalteinrichtung SSM und evtl weitere angeschlossene Komponenten eine Sicherheitsgrenze derart überschreiten, dass Schäden auftreten können. Bei Überschreiten der Ladespannung von 1500 V wird der interne Freilaufkreis iFK freigeschaltet (Fig. 6 a). Das Steuergerät EBG zündet dazu den Thyristor CT, wenn der Widerstand im Löschkreis LK 300 mQ überschreitet (Fig. 6 b). Unterschreitet die Ladespannung UKC des Kondensators K einen Wert von 1100 V, wird der Thyristor CT wieder gesperrt. Zündung und Sperrung des Thyristors CT werden so lange wiederholt, bis die Ladespannung UKC des Kondensators K konstant unter 1500 V liegt. Die auftretende Überspannung UKC bleibt damit unter den bei konventionellen Schnellschaltern oft auftretenden Lichtbogenspannungen. The current waveforms for opening the switching device SSM and igniting the quenching thyristor LT1, LT2 for large flows at the time t> = 2 ms is shown in FIG. 6. To accommodate possibly occurring overload voltage spikes UK C, in this embodiment, the internal free-running circuit IFK is connected. In FIG. 6a) the circuits of the high-speed direct current switching device according to FIG. 1 that are active at this point in time are shown. Which at that point Energy stored in the high-speed switching device SSM charges the quenching capacitor K after the arc has been extinguished in the vacuum switch VS (see FIG. 5). In this case, charging voltages UK C can be achieved which, for the high-speed switching device SSM and possibly other connected components, exceed a safety limit in such a way that damage can occur. If the charging voltage of 1500 V is exceeded, the internal free-wheeling circuit iFK is activated (Fig. 6 a). For this purpose, the control unit EBG ignites the thyristor CT when the resistance in the quenching circuit LK exceeds 300 mΩ (Fig. 6 b). If the charging voltage UK C of the capacitor K falls below a value of 1100 V, the thyristor CT is blocked again. Ignition and blocking of the thyristor CT are repeated until the charging voltage UK C of the capacitor K is constantly below 1500 V. The overvoltage UK C that occurs thus remains below the arc voltages that often occur with conventional high-speed switches.
Sobald der Strom 0 A beträgt und alle Spannungen UKC, UFK abgebaut sind, wird der Doppeltrenner DT geöffnet (Fig. 7 a) und b)). Damit ist das Schaltgerät SSM wieder freigeschaltet. As soon as the current is 0 A and all voltages UKC, UFK have been reduced, the double isolator DT is opened (Fig. 7 a) and b)). The SSM switching device is now enabled again.
BEZUGSZEICHENLISTE REFERENCE LIST
SSM GleichstromschnellschalteinrichtungSSM DC high-speed switching device
LK Lösch kreis LK extinguishing circle
iFK interner Freilaufkreis iFK internal free-wheeling circuit
eFK externer Freilaufkreis eFK external free-wheeling circuit
PK Prüfkreis PK test circle
LT1, LT1 Löschthyristoren LT1, LT1 quenching thyristors
K Löschkondensator K quenching capacitor
CW Widerstand interner FreilaufkreisCW resistance internal free-wheeling circuit
SS Sammelschiene SS busbar
VS Vakuumschalter VS vacuum switch
DT Trennschalter DT disconnector
EBG Steuergerät EBG control unit
CT Thyristor interner Freilaufkreis CT thyristor internal free-wheeling circuit
RL Rückleiter RL return conductor
D Freilaufdiode D freewheeling diode
Tp Strommessglied Prüfkreis Tp current measuring element test circuit
T Stromerfassungsglied T current sensing element
PW Widerstand Prüfkreis PW resistance test circuit
Spannung Löschkondensator Voltage quenching capacitor
UiFK Spannung interner FreilaufkreisUiFK voltage internal free-wheeling circuit
II Strom Last/KurzschlussstromII current load / short circuit current
Isu Strom Schnellunterbrecher Strom Löschkreis leFK Strom externer Freilaufkreis Isu power breaker Current extinguishing circuit leFK current external free-wheeling circuit

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E PATENT CLAIMS
1. Gleichstromschnellschalteinrichtung (SSM) die geeignet und dafür vorgesehen ist, hohe Gleichströme im Last- und Kurzschlussfall abzuschalten, umfassend: 1. Direct current high-speed switching device (SSM) which is suitable and intended to switch off high direct currents in the event of a load or short circuit, including:
• einen Trennschalter (VS) • a disconnector (VS)
• einen Löschkreis (LK) • an extinguishing circuit (LK)
wobei der Löschkreis (LK) dafür vorgesehen und geeignet ist, einen Strom (ILK) in gegenläufiger Richtung des zu unterbrechenden Gleichstroms (L) zu erzeugen, und wherein the quenching circuit (LK) is provided and suitable for generating a current (ILK) in the opposite direction of the direct current (L) to be interrupted, and
• einen Rückleiter (RL), • a return conductor (RL),
wobei der Rückleiter (RL) dafür vorgesehen und geeignet ist, Gleichströme aus der Gleichstromschnellschalteinrichtung (SSM) abzuleiten dadurch gekennzeichnet, dass wherein the return conductor (RL) is provided and suitable for deriving direct currents from the direct current high-speed switching device (SSM), characterized in that
in der Gleichstromschnellschalteinrichtung (SSM) ein erster Freilaufkreis (iFK) vorgesehen ist, der dafür vorgesehen und geeignet ist, während des A first freewheeling circuit (iFK) is provided in the direct current high-speed switching device (SSM), which is provided and suitable for during the
Schaltvorganges auftretende Überspannungen (UFK) und/oder Stromspitzen abzubauen. Overvoltages (UFK) and / or current peaks that occur during the switching process.
2. Gleichstromschnellschalteinrichtung (SSM) nach Anspruch 1 2. DC high-speed switching device (SSM) according to claim 1
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
ein zweiter Freilaufkreis (eFK) vorgesehen ist, a second free-wheeling circuit (eFK) is provided,
wobei der zweite Freilaufkreis (eFK) einen Anschluss für einen Rückleiter (RL) aufweist. wherein the second free-wheeling circuit (eFK) has a connection for a return conductor (RL).
3. Gleichstromschnellschalteinrichtung (SSM) nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass 3. DC high-speed switching device (SSM) according to claim 1 or 2 characterized in that
der erste (CH) und der zweite Freilaufkreis (eFK) teilweise parallel verlaufen und nur teilweise durch die Gleichstromschnellschalteinrichtung (SSM) geführt sind. the first (CH) and the second free-wheeling circuit (eFK) run partially in parallel and are only partially passed through the high-speed DC switching device (SSM).
4. Gleichstromschnellschalteinrichtung (SSM) nach einem oder mehreren der 4. High-speed direct current switching device (SSM) according to one or more of the
vorhergehenden Ansprüche preceding claims
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
der erste Freilaufkreis (iFK) eine Strombegrenzungsvorrichtung (CW) aufweist. the first freewheeling circuit (iFK) has a current limiting device (CW).
5. Gleichstromschnellschalteinrichtung (SSM) nach Anspruch 4 5. DC high-speed switching device (SSM) according to claim 4
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Strombegrenzungsvorrichtung (CW) des ersten Freilaufkreises (iFK) in der the current limiting device (CW) of the first free-wheeling circuit (iFK) in the
Gleichstromschnellschalteinrichtung (SSM) angeordnet ist. DC high-speed switching device (SSM) is arranged.
6. Gleichstromschnellschalteinrichtung (SSM) nach Anspruch 4 oder 5 6. DC high-speed switching device (SSM) according to claim 4 or 5
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Strombegrenzungsvorrichtung (CW) des ersten Freilaufkreises (iFK) der Gleichstromschnellschalteinrichtung (SSM) eine Chopperschaltung und/oder ein the current limiting device (CW) of the first free-wheeling circuit (iFK) of the direct current high-speed switching device (SSM) a chopper circuit and / or a
Kaltleiter ist. PTC thermistor is.
7. Gleichstromschnellschalteinrichtung (SSM) nach einem oder mehreren der 7. DC high-speed switching device (SSM) according to one or more of the
Ansprüche 4 bis 6 Claims 4 to 6
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
der Löschkreis (LK) einen Löschkondensator (K) aufweist, the quenching circuit (LK) has a quenching capacitor (K),
wobei die Strombegrenzungsvorrichtung (CW) des ersten Freilaufkreises (iFK) parallel zum Löschkondensator (K) geschaltet ist. wherein the current limiting device (CW) of the first free-wheeling circuit (iFK) is connected in parallel to the quenching capacitor (K).
8. Verfahren zur Schaltung von Gleichströmen umfassend die Verfahrensschritte: • Prüfung einer elektrischen Kenngröße eines an eine 8. A method for switching direct currents comprising the process steps: • Checking an electrical parameter of a
Gleichstromschnellschalteinrichtung (SSM) angeschlossenen Leiters DC high-speed switching device (SSM) connected conductor
• Aktivieren eines Trennschalters (VS) in der • Activate a circuit breaker (VS) in the
Gleichstromschnellschalteinrichtung (SSM) DC high-speed switching device (SSM)
• Trennen des Stromkreises durch Öffnung zweier Schaltkontakte (DT) zur Unterbrechung eines Dauerstroms (L) • Separation of the circuit by opening two switching contacts (DT) to interrupt a continuous current (L)
• Löschen des nach Aktivieren des Trennschalters (VS) durch einen zwischen den Schaltkontakten gebildeten Lichtbogens • Deletion of the after activation of the disconnector (VS) by an arc formed between the switch contacts
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Gleichstromschnellschalteinrichtung (SSM) bei Auftreten von hohen the high-speed direct current switching device (SSM) when high
Spannungen (U,FK) und/oder Strömen entladen wird. Voltages (U, FK) and / or currents is discharged.
9. Verfahren zur Schaltung von Gleichströmen nach Anspruch 8 9. A method for switching direct currents according to claim 8
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
der Lichtbogen durch die Entladung eines zuvor aufgeladenen Löschkondensators (K) gelöscht wird. the arc is extinguished by discharging a previously charged extinguishing capacitor (K).
10. Verfahren zur Schaltung von Gleichströmen nach Anspruch 8 oder 9 10. A method for switching direct currents according to claim 8 or 9
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
der Löschkondensator (K) der Gleichstromschnellschalteinrichtung (SSM) bei Auftreten von hohen Spannungen (UFK) entladen wird. the quenching capacitor (K) of the high-speed direct current switching device (SSM) is discharged when high voltages (UFK) occur.
11. Verfahren zur Schaltung von Gleichströmen nach Anspruch 10 11. A method for switching direct currents according to claim 10
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
der Löschkondensator (K) der Gleichstromschnellschalteinrichtung (SSM) durch einen parallel geschalteten Chopper und/oder Kaltwiderstand (CW) entladen wird. the quenching capacitor (K) of the high-speed direct current switching device (SSM) is discharged by a parallel-connected chopper and / or cold resistor (CW).
12. Verfahren zur Schaltung von Gleichströmen nach einem oder mehreren der 12. Method for switching direct currents according to one or more of the
Ansprüche 8 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass Claims 8 to 11 characterized in that
der Dauerstrom (L) über einen metallischen Kontakt mit einer Vakuumkammer geführt wird. the continuous current (L) is conducted through a metallic contact with a vacuum chamber.
13. Verfahren zur Schaltung von Gleichströmen nach einem oder mehreren der 13. Method for switching direct currents according to one or more of the
Ansprüche 8 bis 12 Claims 8 to 12
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die durch die Gleichstromschnellschalteinrichtung (SSM) fließenden Ströme (Isu) und/oder Spannungen (UKC) durch einen zweiten Freilaufkreis (eFK) abgebaut werden. the currents (Isu) and / or voltages (UKC) flowing through the high-speed direct current switching device (SSM) are reduced by a second free-wheeling circuit (eFK).
14. Verfahren zur Schaltung von Gleichströmen nach Anspruch 13 14. A method for switching direct currents according to claim 13
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
der zweite Freilaufkreis (eFK) den Strom ( FK) über einen Anschluss für einen Rückleiter (RL) führt. the second free-wheeling circuit (eFK) carries the current (FK) via a connection for a return conductor (RL).
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