DE1806614A1 - Folgeschalter fuer Hochspannungs-UEbertragungsanlagen - Google Patents

Folgeschalter fuer Hochspannungs-UEbertragungsanlagen

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DE1806614A1
DE1806614A1 DE19681806614 DE1806614A DE1806614A1 DE 1806614 A1 DE1806614 A1 DE 1806614A1 DE 19681806614 DE19681806614 DE 19681806614 DE 1806614 A DE1806614 A DE 1806614A DE 1806614 A1 DE1806614 A1 DE 1806614A1
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Description

Anmelderin;
Hughes Aircraft Company Stuttgart, den 50,10.1968
Gentinela and Teale Street -r,
Culver City, Calif., V.St.A. *
IOlgeschalter für Hochspannungs-Ubertragungs-
anlagen
Diese Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungs-Folge sch alt er, insbesondere für HGU-Anlagen mit einem Unterbrecher und einer mit dem Unterbrecher parallelgeschalteten, aus Widerständen und Schalter bestehenden
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Anordnung.
Seit einiger Zeit besteht ein immer größer werdendes Interesse an der Entwicklung von Schaltgeräten, die beispielsweise als Schalter, Unterbrecher, Ableiter und Last-Zuschalter geeignet sind, und zwar sowohl für Hochspannungs-V/echseIstrom- als auch für Hochspannungs-Gleichstromübertragungs-Anlagen (HGÜ-Anlagen). Bei Wechselspannung ergibt sich durch die relativ langsame ArbeitsgeschwindigteLt der vorhandenen Anordnung, die bei 60 Hz 2 bis 3 Perioden benötigen, eine Beschränkung bezüglich der möglichen Größe der Energiesysteme, denn je größer das System, desto größer sind die bei einem Kurzschluß im System zu vernichtenden Energien. Deshalb ist es wichtig, den Fehler so schnell wie möglich abzuschalten, damit die der Übertragung und der Erzeugung dienenden Anlagenteile nicht übermäßig großen Spannungs- und Strom<belastungen ausgesetzt werden. Wenn eine große Last zugeschaltet wird, tritt ein ähnlicher Fall wegen der transienten Vorgänge ein, die bei direktem Zuschalten einer großen Last an eine Energiequelle auf- '., treten. Diese große Last kann entweder eine Einzellast oder eine Übertragungsleitung mit ihrer entsprechenden Induktivität und Kapazität sein. Solche Zuschaltungen verursachen sowohl in Wechselstrom- als auch in GIeich--Stromsystemen große Ausgleichsvorgänge.
Im Falle von Gleichstrom begrenzt im wesentlichen das Fehlen eines geeigneten Schalters das anwendbare Gleichspannungspotential zur Energieübertragung. Der Haupt-
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teil der folgenden Beschreibung ist hauptsächlich auf die bevorzugte AusführunpjBform der vorliegenden Erfindung, die zur Verwendung als Gleichspmimmgs-IJhterbrecherschalter bestimmt iüt, gerichtst. Um richtig au arbeiten, muß ein GleichspannungE-Unterbrecherschalter ersteis einen Gleichstrom unterbrechen«, Hierzu muß er ein Mehrfaches der in dom unterbrochenen Kreis gespeicherten induktiven Energie verbrauchen. Zweitens muß er den Gleichstrom in solcher Weise unterbrechen, daß der Kreis nicht untragbaren Überspannungen ausgesetzt ist. Drittens muß er, wenn der Strom unterbrochen ist;, die volle anstehende Spannung ohne Wiederzündung, dohe, ohne erneut Strom zu leiten, halten. Viertens darf er keine nennenswerte Verlustleistung während der normalen geschlossenen Stellung aufweiten.
Ein Hochdruckschalter für Gleichspannung beruht auf der Tatsache, daß bein. Trennen der Kontakte die zur Aufrechterhaltung des Lichtbogenstromes erforderliche Spannung mit größer werdendem Kontaktabstand wächst. Deshalb wird, wenn die Kontakte auseinandergehen, ein sich vergrößernder Widerstand mit dem Rest des Kreises in Serie geschaltet. Wenn die Kontakte mit der richtigen zeitlichen Änderung auseinandergehen, kann die im Kreis gespeicherte induktive Energie in dem Lichtbogen verbraucht werden, ohne irgend welche bedeutenden tJberspannungen in dem unterbrochenen Kreis zu verursachen«
Eine der Hauptschwierigkeiten, die mit der Konstruktion solcher Hochdruckschalter für HGÜ-Systeme verbunden
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sind, besteht darin, daß der Spannungsabfall pro Langeneinheit des Lichtbogens im Bereich von 200 V/cm liegt· Das heißt, um einen 100 kV-Kreis zu unterbrechen, müssen die Kontakte auf einen Abstand von 5 κ auseinandergehen, und zwar in Zeiten im Bereich von einigen Zehn HiIIiSekunden. Dieser Spannungsabfall pro Längeneinheit kann dadurch erhöht werden, daß der Lichtbogen einem Olstrahl von hohem Druck ausgesetzt wird und dadurch, daß die Lichtbogenlänge pro Längeneinheit des Eontaktabstandes-künstlich durch Anbringen seitlicher Bippen nahe des Lichtbogenpfades anwächst· Jedoch bleibt das Problem immer noch gewaltig. Zusätzlich zu der oben genannten Schwierigkeit muß die Anordnung ein Mehrfaches der gesamten, in dem Übertragungssystem gespeicherten induktiven Energie absorbieren. Bei modernen Gleichspannungssystemen liegt diese Energie unter normalen Arbeitsbedingungen im Bereit von 10 Joule» Sie kann unter Kurzschluß-
bedingungen auf 10 Joule oder mehr anwachsen·
Die Verwendung von HGÜ-Systemen kann bei der Energieübertragung und -verteilung zu bedeutenden Kostenersparnissen führen. Sie kann auch eine verbesserte Systemstabilität bewirken. Die völlige Ausschöpfung der Möglichkeiten von HGÜ-Systemen erfordert zwei wichtige Schritte über den gegenwärtigen Stand der Technik hinaus, nämlich erstens die Entwicklung weniger kostspieliger und kompakterer Schaltröhren und Umformeranlagen und zweitens die Entwicklung von HochspannungsschaItgeräten für Gleichstrom (Unterbrecher, Lastschalter, Schalter und Überspannungsableiter).
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Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Hochspannungs-Folgeschalter zu schaffen, der in der Lage ist, auch in HGÜ-Sy sterne η hohe Leistun-'gen sicher.su schalten, und der alle oben angegebenen Forderungen erfüllt· Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß bei einem Hochspannungs-Folgeschalter der eingangs genannten Art der Widerstand so niederohmig ausgebildet ist, daß die an ihm bei geöffnetem Unterbrecher abfallende Spannung geringer ist als die Bogenspannung im geöffneten Unterbrecher und in diesem Widerstand ein großer Teil der anstehenden Energie verbraucht werden tenn, und daß der Schalter als elektronischer Leistungsschalter ausgebildet ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ergeben sich die folgenden Vorteile. Die Verwendung schnell wirkender, elektronischer Uhterbrecheranordnungen in dem Stromkreis ist möglich, ohne daß dies eu übermäßigen Überspannungen führt. Weiterhin wird die Energie, die in diesen schnellwirkenden Unterbrecheranordnungen verbraucht wird, auf einen kleinen Bruchteil, in der Hegel etwa 0,1%, der gesamten Fehlerenergie verringert« Endlich werden Überspannungen während der Stromunterbrechung entweder durch vorhergehende Wahl eher geeigneten Folge bei der Einschaltung der Widerstände oder durch die Verwendung einer Steuerlogik für die Widerstandeeiaschaltung unter Kontrolle gehalten.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird beispielsweise eine Parallelschaltung aus in Beiligt geschalteten Widerständen und Schaltern verwendet, die
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parallel zu den Kontakten eines konventionellen mechanischen Gleichspannungsunterbrechers liegen. Bei !Tormalbetrieb sind die Kontakte des Unterbrechers ebenso wie alle Schalter geschlossen. Unter dieser Bedingung ist der Spannungsabfall an dem Gesamtschalter, einschließlich der ssu dem mechanischen Unterbrecher parallel liegenden Schaltern, wegen der geschlossenen Kontakte des konventionellen mechanischen Gleichspannungsunterbrechers praktisch gleich Null· Bei Feststellen eines Fehlers im Kreis oder wenn aus irgend einem anderen Grund der Stromkreis geöffnet werden soll, werden die Kontakte des Unterbrechers geöffnet.
Bei der Kontakttrennung entsteht zwischen den Kontakten des Unterbrechers ein Lichtbogen, der den Stromfluß aufrecht erhält, und es vergrößert sich, wenn sich der Kontaktabstand vergrößert, die zur Aufrechterhaltung dieses Lichtbogens erforderliche Spannung. Da dl ft übrigen Schalter anfänglich alle geschlossen sind, ist den Kontakten des Unterbrechers eine Gruppe parallel geschalteter Widerstände parallel geschaltet· Bei geeigneter Wahl der Widerstandswerte kann der Widerstand dieser Gruppe so niedrig sein, daß der Lichtbogen zwischen den Kontakten bei niedriger Spannung gelöscht werden kann. Sobald die Unterbrecherkontakte genügend weit offen sind, so daß der Lichtbogen nicht wieder gesunden kann, beginnen die Schalter derart nacheinander zu öffnen, daß ein immer größerer Widerstand in Reihe zur übertragungsleitung eingeschaltet wird. Bei geeigneter Wahl von Widerstandswerten und Schaltzeiten können die Überspannungen auf der Leitung auf ein sicheres,
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durch den Stoßüberspannungsfaktor k bestirntes Niveau begrenzt werden. Der Wert des letzten Widerstandes in der Gruppe kann so gewählt werden, daß wenn der letzte Schalter geöffnet ist, um den Strom auf Null zu reduzieren, ein Spannungsableiter mit wirtschaftlich möglichem Nennwert eingeschaltet werden kann und dann dieser Ableittsr die Spannungsamplitude innerhalb der gesetzten Grenzen hält.
Durch die Erfindung wird dennoch ein Schalter geschaffen, der einen hohen Grad an Betriebssicherheit und leine lange { Lebensdauer besitzt, in der normalen geschlossenen Stellung lediglich einen vernachlässlgbaren Energieverlust aufweist, eine relativ schnelle Einleitung der Stromkreisunterbrechung bewirkt (etwa 1/4 Periode bei 60 Hertz) und Erholungszeiten bezüglich der Spannung zuläßt, die bei weitem die bei den bekannten mechanischen Schaltern und Unterbrechern zur Verfügung stehenden übertreffen·
Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand den in der Zeichnung dargestellten Ausführung8bei8pielennäher beschrieben und erläutert wird. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können bei anderen Ausführungsformen der Erfindung einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination Anwendung finden.
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Es zeigen:
Flg. 1 ein vereinfachtes'Schaltbild eines elektrischen Energiesystems einschließlich eines Schalters nach der vorliegenden Erfindung,
"Fig· 2 das Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform des Folgeechalters nach, der Erfindung,
Fig» 5 .das Schaltbild einer anderen Aüsführuogsfon._ dee lolgeechalters- nach- der. Erfindung,
Pig* 4- das Schaltbild einer weiteren Ausführungsfoxm dee Fo Ige schalters nach der Erfindung,-
Fig. 5 das O0.5zsillogramii einer typischen Stxom-Zeit-iSürve und
Fig. 6 das Qszillogramm einer typischen Spännungs-Zelt-Kurve nacht Auftreten eines Kurzschlusses in eine» mit einem Folgeechalter nach der Er-. findung ausgerüsteten System·
Ba der Schalter, der vorliegenden Erfindung "bevorzugt _als Gleichspannungsschalter verwendet werden soll, soll einleitend die Funktion, die ein Gleichspanniuigsechalter. auszuüben hat, erörtert werden. Ein Gleichspannungsschalter muß, um in geeigneter Weise zu arbeiten* eine Anzahl von Forderungen erfüllen. Erstens darf er in seiner normalen geschlossenen Stellung keine merkliche Verlustleistung aufweisen. Er muß in seiner geschlossenen Stellung mit dem höchstmöglichen Grad an Zuverlässig-
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keit arbeiten, da schon eine momentane Unterbrechung des Kreises unzulässige Überspannungen in dem übertragungssystem bewirken kann. Zweitens muß er die Zeit, die zur Begrenzung der während eines Fehlers auftretenden Stromspitze erforderlich ist, auf ein Mindestmaß herabsetzen. Je schneller die Unterbrechung des Kreises erfolgt, desto kleiner ist die Fehlerstromspltze. Er muß drittens den Kreisstrom unterbrechen* Dies erfordert den Verbrauch von Energie, die ein Mehrfaches der in dem unterbrochenen Kreis gespeicherten induktiven Energie beträgt· Im Falle von Wechselstrom kann vorteilhaft die Tatsache ausgenutzt werden, daß der Strom und infolgedessen die gespeicherte magnetische Energie nach jeder Halbwelle gleich Null ist. Ist eine schnelle Fehlerbegrenzung erwünscht, kann es jedoch bei Wechselstromanwendungen notwendig sein, den Proaeß der Fehlerbegrenzung vor dem Stromnulldurchgang einzuleiten. Dies würde den Verbrauch von gespeicherter magnetischer Energie erfordern. Viertens muß der Schalter den Kreis derart unterbrechen, daß der Kreis nicht unzulässigen Überspannungen ausgesetzt wird. Fünftens muß der Schalter, wenn der Ström unterbrochen ist, die volle Kreisspannung ohne Wiederzündung, d.h., ohne erneut Strom zu leiten, halten.
Für die in Betracht gezogenen Anwendungen sind schnellere Spannungs-Hegenegationsgeachwindlgkeiten, als sie bei den bekannten mechanischen Schaltern erreichbar sind, erforderlich. Um die Anwendung eines Folgeschalters
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gemäß der vorliegenden Erfindung zu erläutern, zeigt Fig. 1 ein vereinfachtes Schaltbild tines kurzgeschlossenen Energiesystems« In der Schaltung nach Fig. 1 ist eine Gleichspannungsquelle 2 in Reihe zu einer Last 4 geschaltet. In den Stromkreis sind weiter in Serie zu der Last 4 ein Folgeschalter 6 nach der vorliegenden Erfindung und ein Fühler 6 eingeschaltet, der jeden Fehler auf der Leitung feststellt. Der Fühler 8 kann von jedem beliebigen bekannten Typ sein und beispielsweise auf überstrom, Unterspannung, Überspannung oder eine Stromänderung in Abhängigkeit von der Zeit ansprechen. Es ist auch eine Kombination mehrerer solcher Fühler mögliche Bei Wechselstromkreisen kann auch ein Über- und Uhterfrequenzfühler eingebaut werden·
Es sei angenommen, daß zum Zeitpunkt t = tg ein Kurzschluß eintritt. Drs Eintreten eines Fehlers würde durch das Schließen eines Schalters 10 symbolisiert» Zu diesem Zeitpunkt beginnt der Strom in der Leitung anzusteigen, weil er nicht langer von der Last 4 abhängig ist· Der Fühler 8 stellt das ikiwachsen des · Stromes fest und löst den Folge schalter 6 aus«. Der Schalter ist auch in Funktion, wenn er geschlossen ist (siehe "erstens")·
Die bevorzugte Ausführungsform eines Folgeschalters nach Fig. 2 enthält einen konventionellen, mechanischen Gleichspannungsunterbrecher 20, mit einem Paar
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Unterbrecherkontakte 22. Der Unterbrecher 20 ist in die Gleichstromubertragungsleitung zwischen die Klemmen A und B eingeschaltet· Kit der Klemme A und mit der einen Seite des Unterbrechers 20 sind in Serie geschaltete Widerstände 24, 26, 28, 30 und 32 verbunden. Ein Schalter 34 ist auf einer Seite zwischen den Widerständen 24 und 26 angeschlossen und auf der anderen Seite mit der Klemme B an der anderen Seite des Unterbrechers 20 verbunden. In entsprechender Weise sind Schalter 36, 38, 40 und 42 auf der einen Seite nach den Widerständen 26 bzw. 28, 30 und 32 angeschlossen und auf der anderen Seite parallel mit der Klemme B verbunden. Die Widerstände und Schalter bilden demnach einen Kettenleiter, bei dem die Widerstände 24, 26. 28, 30 und 32 in den Längszweigen und die Schalter 34, 36, 38,
40 und 42 in den Querzweigen liegen. Parallel zu dem Schalter 42 liegen in Serie geschaltet ein Widerstand 44 und ein Kondensator 46.
In Normalstellung sind die Kontakte 22 geschlossen und stellen zwischen den Klemmen k und B eine Verbindung mit einer sehr niedrigen Verlustleistung her· Geschlossen sind auch die Schalter 34, 36, 38, 40 und 42, Durch die Wahl des Widerstandes 24 kann die Lichtbogenspannung, die entsteht, wenn die Kontakte 22 geöffnet werden, sehr niedrig gehalten werden, so daß der .Lichtbogen schnell gelöscht werden kann. Dr die Schalter 34 bis 42 alle geschlossen sind, wenn die Kontakte 22 geöffnet werden, ist für diese Kontakte ein Parallelstromkreis mit ziemlich geringem Widerstand vorhanden. Nachdem die Kontakte 22 geöffnet sind und die Lichtbogen über den Kontakten gelöscht ist, werden die Schalter 34 bis 42 nacheinander so geöffnet, daß ein immer größer werdender Widerstand in Serie zu der Über-
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tragungsleitung verbleibt» Bei geeigneter Wahl der Widerstände und. der -Schaltzeiten können die auf der Leitung auf sichere.Werte begrenzt werden 9 die durch - den Überspannuzigsf aktor - bestimmt sind» Hit Hilfe dieses· anwachsenden Widerstandes in· dem Kreis wird· der Fehlerstrom auf einen solchen Wert verringert, daß dann-, wenn der letzte Schalter 42 geöffnet'ist,, die ■ verbleibende Energie '-auf der Leitung in den aims dem Widerstand 44 und dem Kondensator 46 bestehenden * spannungsleiter verbraucht werden.kanu·
Eine .andere , "in Fig» 3 dargestellte Imefilhniiigsform des Folgeschaiters enthält einen konventionellen mechanischen Unterbrecher 52 oder dgl«, mit Kontakten 54,» Die Kontakte 54 sind mit Hemmen A und B verbunden. Mit den'Hemmen A und B ist in Parallelschaltung am den Kontakten 54 des Unterbrechers eine Anordnung verbunden 9 die aus Widerstanden· 56, 58, 60, 62 und. 64· besteht, zu denen Jeweils ein Schalter 66, bzwr "68t f2 «id 74 in Serie liegt·.-Ein Kondensator ?6 ist. in Serie mit? einem Widerstand: 78· verbunden und es liegt diese Serienscb,al~ tung über"eine .Leitung· 80 parallel zum Schalter
Bei normaler Schalterstellung sind die Kontakte 54 des mechanischen Unterbrechers 52 ebenso geschlossen wie alle Schalter 66 bis 74. Unter' dieser Bedingung ist der Spannungsabfall über der Anordnung gleich dem über den Kontakten 54-des mechanischen Unterbrechers 52ώ Bei Wahrnehmung eines Kreisfehlers werden die Kontakte des Unterbrechers 52 getrennt. Bei.dieser Trennung entsteht
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ein Lichtbogen zwischen den Kontakten 54, der den Stromfluß aufrecht erhalt. Bei· zunehmendem Kontakt abstand wächst die zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens erforderliche Spannung. Da die Schalter 66 bis 74 anfäng-4 lieh alle geschlossen sind, liegt parallel zu den Kontakten 5^ eine Gruppe parallel geschalteter Widerstände 56 bis 64. Durch geeignete Wahl der Widerstandawerte kann der Gesamtwiderstand der Gruppe so gering sein, daß der Lichtbogen zwischen den Kontakten 54 bei einer niedrigen Spannung gelöscht werden kann. Nachdem die Kontakte 54 geöffnet sind und der Lichtbogen über den Kontakten gelöscht ist, werden dieSöhalter 66 bis 74-nacheinander derart geöffnet, daß ein immer größer we dender Widerstand in Beihe mit der Übertragungsleitung verbleibt. Bei geeigneter Wahl der Widerstände und der Schalt zeiten können die überepann-unfiee auf ein sicheres durch den Überspannungsfaktor k bestirntes Haß begrenzt -werden. Der Überspannungefaktor k ist eine Funktion der Leitung» der Lastcharakteristiken und des IsQlationsniveaus des Systems· Der Wert des letzten Widerstandes 64 in der Gruppe wird so gewählt, daß dann, wenn der letzte Schalter 74 geöffnet wird, der Überspannungs-Ablelter, der..den Widerstand 78 und die Kapazität 76 mit wirtschaftlich verwirklichbarem Nennwert enthält, die Spannungsüberhöhung innerhalb zulässiger Grenzen halten kann·
Als weitere Ausführungsform kann auch eine Reihenanordnung von Parallelschaltungen aus Schalter und Widerstand verwendet werden· Sie Wahl der Anordnung oder einer beliebigen Kombination solcher Anordnung ist von ■
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der Charakteristik der Schalter abhängig· Ba alle praktisch verwirkldLchbaTen Schalter einen- Step» nur bei _ ' endlichen Gescmwindigkeitswerten dös e^eatnüngeanetiegee (Volt pro Sekunde.) unterbrechen'können^ kann es notwendig sein, federn Schalter Kondensatoren parallel »U schalten· - '
Da· die für den Fo^geeslialter nach der Erxindimg anwezid«- baren Schalteranordnun^en Hegenerationsgaschwinöigkeiisea von im wesentlichen 1 liY/jiiß und mehr besitzen, sind Kondeneatoren mit geeignetön Nennwerten wirtschaftlich herstellbar. ' ,- - "" : :\. ■ ■
Die erforderliche Anzahl der Schaltstufes kann eins oder mehr betragen und hängt von der Anwendung ab» Wenn die erlaubte !Fehier-Äbschaltzeit lang genug ist, ist beispielsweise im i?alle eines Wechselspannungsschalters eine Schaltstufe ausreichend, da der Übertrapm^skreis den notwendigen Stromnull-durchgaiig liefert*
Fig. 4 zeigt eine Ausführung*?orm der Erfindung, die iron der oben beschriebenen Haihenänorctouiig von Parallelschaltungen aue Schalter und Widerstand Gebrauch macht und aus einem Folg^schalter 82 besteht» dei· zwischen die , Punkte A und B eines Kreises, wie er ta Pige 1 dargestellt ist, einschaltbar ist. Ber Schalter 82 besitzt einen Unterbrecher 84 mit Kontakten 06* Ber Unterbrecher βΨ und deösen Kontakte 86 sind identisch mit dem Unterbrecher 20 und dessen Kontakten 22. Parallctl su den Eontakten 86 liegen in Helhe geschaltete Widerstände mit parallel geschalteten Schaltern. Ein Schalter 88 liegt .
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parallel su einem Widerstand 90* Ein Schalter 92 ist zu einem Widerstand 94 parallel geschaltet. Ferner liagt ein Schalter 96 parallel zu einem Widerstand 93, ein Schalter 100 parallel zu einem Widerstand 102 und ein Schalter 10'+ parallel au einem Widerstand 106o
ijh lic;gen ein Widerstand 108 und ein Kondensator 110 jar Spannungsableitung in Reihe mit den jeweili gen Paaren von parallel liegenden Schaler und Widerstand, Zu der Reihenschaltung aus Widerstand 108 und Kondensator 110 liegt ein Schalter 112 parallel, welcher der Ietäte Schalter ist, der bei -der Punktion des Gesamtschalters, der die Verbindung tmIschen den Schalterverbindungspunkten A und B unterbricht,; geöffnet wirdo Diese in Reihe geschalteten Parallelschaltungen aus Schalter und Widerstand und Überspanmmgs-Ableiter liegen parallel zu den kontakten 86. Wie oben erörtert, halt die geeignete Auswahl der Vörte der Widerstände 90, 94-, 98, 102, 106 und* 108 sowie dea Kondensators 110 die Schalttiberspannung beim aufeinanderfolgenden öffnen der Kontakte 86 und der Schalter innerhalb vernünftiger Grenzen. Die Steuerung der Eontakte 86 und der Schalter 88 % 92, 96, 100, 104· und 112 erfolgt durch einen Fühler, der dem Fühler 8 nach Fig, 1 entspricht.
Fig. 5 und. 6 sind Osaillogramme„ die die typische Zeitfolge bei einem Fo Ige schalter nach der vorliegenden Erfindung nach Eintreten eines Kur% Schlusses »eigen, und zwar zeigen Fig. 5 den Stroinverlauf und Fifj. 6 den Spannungsverlauf bei Eintreten eines Kurzschlusses und an-
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echliessender Betätigung des Schalters. Auf der Abszisse der Osaillogramme nach den Fig. 5 und 6 ist die Zeit mit den Zeitpunkten tQ und %^ bis tg aufgetragen» Der Zeitpunkt tQ kennzeichnet das Eintreten eir>jes Kurzschlusses» Die Zeiten t^ bis tg zeigen die Zeitpunkte an, an welchen der Unterbrecher und die Schalter geöffnet werden» Bei dem Schalter nach Fig. 2 bedeutet dies, daß der Unterbrecher 22 ziim Zeitpunkt t^ zvl öffnen beginnt und zum Zeitpunkt t*> vollkommen geöffnet und sein Lichtbogen gelöscht 1st» Zum Zeitpunkt to wird der Schalter 34, zum Zeitpunkt t* der Schalter 36, s;um Zeitpunkt tn der Schalter 38, zum Zeitpunkt te der Schalter 40 und zum Zeitpunkt tg der Schalter 12 geöffnet.
In Fig» 5 ist ff er Betriebsstrom der Übertrtigungsleitung mit. Iq bezeichnete Zum Zeitpunkt tg tritt der Kurzschluss ' ein und der Strom wächst, bis er zum Zeitpunkt t,j einen Wert I^ erreicht. Zu diesem Zeitpunkt wird der Unterbre-. eher .20 in Fig. 2 geöffnet, wodurch in die Übertragungsleitung der Widerstand 24 eingeschaltet wird. Wegen des niedrigen Wertes des Widerstandes 24 steigt der Strom weiter,.bis zum Zeitpunkt tg der Schalter 34- geöffnet wird-Daraufhin wird der Strom verringert und fällt bei öffnen eines ,jeden Schalters, bis er den Wert Null erreicht,,
Entsprechend Fig. 6 bri.cht die normale Betriebsspannung zum Zeitpunkt t^ auf Null zusammen. Zum Zeitpunkt, tg wächst die Spannung beim öffnen des Schalters 3W- rapide an. Die Spannung wächst auf einen Wert VW» der dan k-fache der Speisespannung beträgt, und fällt dann bis zum Zeitpunkt
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t, wieder ab, in welchem der Schalter 35 geöffnet wird, wodurch der Widerstand zwischen den Punkten A und B erhöht wird«, Durch diese Widerstandserhöjmng steigt die Spannung wieder auf don Vert V^ an usw„ Sie Wirkungsweise des Kreises nach Fig. 3 ist ähnlich der des Kreises nach FiR. 2.
Auch die Wirkungsweise des Folgsschalters 32 nach Fig. 4 ist ähnlich. Während der Stromleitung unter normalen Lastbedingungen sind die Unterbrecher kontakte 86, die Schalter 88, 92, 96 und 100, 104 zur Oberbrückung ihrer entsprechenden Widerstände und der Schalter 112 zum Kurzschließen des Kondensators 110 geschlossen. Wenn mit Hilfe eines Fühlers ähnlich dem Fühler 8 ein Fehler festgestellt wird, sseigt der Fühler-Kreis dem Folgeschalter 82 an, daß der Stromkreis unterbrochen werden soll. Hierauf werden die Kontakte 86 im Unterbrecher 84 geöffnet« Im Hinblick auf die Tatsache, daß den Kontakten 86 ein kompletter von den geschlossenen Schaltern 88, 92, 96, 100, 104 und. 112 gebildeter Strompfad parallel geschaltet ist, entsteht an den Kontakten 86, wenn sie öffnen, kaum ein Spannungsabfall. Der einzig vorliegende Spannungsabfall ist der, der durch die angeführten, in Reihe liegenden Schalter verursacht wird. Infolgedessen ist die Bogenbiidung gering, wenn äß Unterbrecherkontakte 86 geöffnet werden· Die noch vorhandene Bogenbildung kann von einem handelsüblichen Unterbrecher leicht beseitigt werden.
Es wird das Erlöschen des Lichtbogens, der durch das öffnen der Unterbrecherkontakte 86 entsteht, abgewartet,bevor weitere Schritte eingeleitet werden, um eine Wiederzündung
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des Lichtbogens zu verhindern. Danach werden die Schalter 88 bis 104· nacheinander geöffnet. Die Schalter sind parallel zu den Widerständen 90 bis 106 geschaltet, so daß das öffnen eines ,jeden Schalters das Einschalten des entsprechenden Widerstandes in den Breis bewirkt«, Die Schalteröffnungszeiten und Widerstandmrerte werden derart gewählt, daß die Schaltüberspannungen bei öffnen eines jeden Schalters innerhalb zulässiger Grenzen gehalten werdend Eie Strom- und Spannungsverläufe werden demnach auch hierfür durch die Fig. 5 und 6 dargestellt«
Pur die körperlichen Anordnungen, die die Funktionen der Schalter nach den Figo 2, J und 4 ausführen, werden sum Zwecke der Erörterung die folgenden idealisierten Eigenschaften angenommen· Xn der geschlossenen Stellung ist die Impedanz der Schalter Hull und in der offenen Stellung unendlich. Der Übergang zwischen zwei Zuständen geschieht in der Zeit Null. Die Gültigkeit dieser Annahmen kann im Hinblick auf die Schalter, die zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung in Betracht kommen, veranschaulicht werden, indem beispielsweise ein Vakuum-Unterbrecher mit einer Kathode aus flüssigem Metall betrachtet wird· Bei einem solchen Unterbrecher " wird während der Stromleitung der Spannungsabfall über der Schalteranordnung nie mais den maximalen Wert von wenigen hundert Volt übersteigen. Deshalb ist die Impedanz der Anordnung im Vergleich zu den Rei?; anwiderst i-inde η
vernachlässigbar· Wenn die Anordnung den Strom unterbrochen hat, ist der Baum zwischen den Elektroden im wesent lichen ein Hochvakuum, d.h., daß nach der Unterbrechung
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die Impedanz der Anordnung im wesentlichen unendlich groß istο Endlich liegt die Übergangszeit bei einem Unterbrecher mit einer Kathode aus flüssigem Metall schätzungsweise im Bereich von Hikrosekuneen. Diese Zeit ist im Vergleich zu den Zeitkonetanten des Kreises vernachlässigbar» Ein anderer verwendbarer Schal» ter ist eine früher vorgeschlagene magnetisch gesteuerte Schaltrohre nach der Patentanmeldung P 1? 90 002.6„ Die Offenbarung der Unterlagen dieser Patentanmeldung werden in ihrer Gesamtheit in die vorliegenden Unterlagen einbezogen· Andere verwendbare Schalter sind verschiedene Vakuumschaltröhren und Transistorschalter sowie alle beliebigen Anordnungen, die einen Strom zu unterbrechen und eine Unterbrechung des Stromes aufrecht zu erhalten vermögen» Alle die oben genannten Schalter können in Reihe geschaltet werden, wenn die zu schaltende Spannung die Schaltspannung eines einzelnen Schalters übersteigt, und können parallel zueinander geschaltet werden, wenn der Krejsstrom den zulässigen Strom eines einzelnen Schalters übersteigt.
Bei Gleichspannungsanordnungen muß in der Tat die Anordnung im Stande sein, den Kreisstrom zu unterbrechen. Da alle körperlichen Schalter einen Strom lediglich bei , endlichen Werten des Spannungsanstiegs (Volt pro Sekunde) unterbrechen können, kann es in einigen Fällen notwendig sein, ;Jedem Schalter Kondensatoren parallel zu schalten. Da die Schalteranordnungen, die für einen Folgeschalter nach der vorliegenden Erfindung anwendbar sind, sich mit Geschwindigkeitene die gleich oder größer als sind, regenerieren sollten, sind die Nennwerte
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dieser Kondensatoren wirtschaftlich tragbar· Die Ansah1 der erforderlichen Schaltstufen kann je nach Anwendung ein© oder mehr betragen« Beispielsweise ist im Fallfe eines Wechselstromschalterst wenn die geforderte Ausschaltzeit bei einem Fehler lang genug ist« eine Schaltstufe völlig ausreichend, da im Stromkreis der erforderliche Nulldurchgang vorhanden ist· . .
Wie aus der obigen Beschreibung gefolgert werden kann, liegt das Problem in der erforderlichen Energieabsorption beim öffnen des Stromkreises und es wird mit Hilfe des eine Schaltfolg© ausführenden Unterbrecherschaltera a&ch d^r vorliegenden Erfindung gelöst. Wenn die Leitungsspannungen 200 kV Oder mehr betragen und wenn insbesondere bei einer Gleichspannungsleitung kein natürlicher Spannungs- oder Stromnulldurchgang vorhanden 1st, muß die Energieabsorption bei der Leitungsunterbrechung in der Schalteranordnung vorgenommen werden. Jedoch treten bei den gegenwärtig bekannten, konventionellen mechanischen Gleichspannungs-Ünterbrecherechaltern mit Hochdruck-Lichtbögen wegen der im Stromkreis vorhandenen Spannung und Energie übermSssiggroße Lichtbogenlähgen auf, bevor der Stromkreis unterbrochen wird*
Idealisiert gesehen, sollte im Hinblick auf die Energie« absorption In derSSchalteranordnung die unterbrechung augenblicklich erfolgen, da hierdurch verhindert wird, daß ein Strom über den anwachsenden Widerstand des Spalters fließt. Da nun, wie anhand der oben angeführten Aueführungsbeispiele der Erfindung beschrieben, Schaltzeiten
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im Bereich von 10/*s erreichbar sind, wird die Größe des Energieverbrauchs innerhalb der Schalteranordnung Innerhalb zulässiger Grenzen gehaltene Wenn Schalter mit dieser Geschwindigkeit in Stromkreisen verwendet werden, die eine Energie von über 10 Joule besitzen, wird es notwendig, die induktive/ Energie des Stromkreises anderswo zu verbrauchen, wie es im Hinblick auf diese Erfindung beschrieben worden ist»·*- Das Kritische daran liegt also im Bereich der Schaltzeitβ Venn jeder der Städter, der einem zur E&ergieabsoxption dienenden Widerstand zugeordnet ist, im Bereich von einigen Zehn Mikrosekunden geöffnet werden kann, kann der gesamte Stromkreis je nach seiner Kreisinduktivität in einer Zelt zwischen 1 und 300 ms. .geöffnet werden. Diese Werte sind bei der Anwendung dieser Anordnung zur Gleichstrom-Unterbrechung 'verwirklichbar und reichen aus, um Fehlerströme in Hochspannungs-Gleichstromleitungen innerhalb zulässiger Grenzen zu halten·
Im !Falle von Wechselstrom sind natürliche Spannungs- und Stromnulldurchgänge vorhanden. Sie heutigen Unterbrecheranordnungen nutzen diese Nulldurchgänge aus. Wenn ein konventioneller Wechselstrom-Unterbrecher seine Ebntakte öffnet, besteht der !lichtbogen normalerweise so lange, bis ein Strom-Hulldurchgang in der damit verbundenen Anordnung erreicht ist· Wenn die Unterbrecherkontakte zu dem Zeitpunkt, an dem der Nulldurchgang erreicht 1st, ziemlich weit geöffnet sind, löscht der Lichtbogen zu der Zeitspanne, in der die entgegengesetzte Spannung aufbaut· Wenn die Kontakte noch nahe beieinander sind,
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kann der 'Unterbrecher noch wahrend einer weiteren Halbperiode aufgrund'eines wiedergesiincteten Mchtbo- * gens leiten. - Hit der vorliegenden Erfindung können jedoch wegen ihrer hohen Geschwindigkeit 'und Fähigkeit, auch sehr starke Strome zu unterbrechen, Wechselstrom·» leitungen auch zu Zeiten zwischen zwei natürlichen Strom» Nulldurchgängen. geöffnet werden. Bles ist bei Hoch» spannungsleitungen wichtig» denn die Fehlerströme wachsen sehr schnell an und können bis zu dem Seitpunkt, an dem der .nächste Strom-Hulldurchgang auftritt, ziemlich groB werden« Deshalb können Fehler ströme in Wecheelstronleitungen dadurch auf ■ niedrigeren- Wertes gehalten werden, daß .der Stromkreis vox» den nächsten- Strom-lulldurchgang geöffnet wird» Um gut® Ergebnisse diirch das öffnen mataerer Schalter - In der erforderlichen Beihenfolge und in geeigneten Zeltintervallen zu erreichen, 1st ©ine elektronisch® Steuerung notwendig» .' * -
Kritisch ist demnach eine Eoisblnatiön von 'in 'Wechselbeziehung stehender Faktoren« ¥enn Schalter, die eine Spannungs-Hegenerationsgeschwindiglceit im Bereich τοη 1 kV^&s besitzen, in ^aergleübertragungsleitiungen mit Spannungen im Bereich von 200 kV verwendet werden, muß die Leituagsenergi© hauptsächlich, ausserhalb der Schalteranordnuügea absorbiert · werden· Um die transienten Spannuügsspiüßen'äHf eineasulässigen Wert zu. begrenzen und die Elemente zur Energie-absorption auf einem vernünftigen Wert zu halten,'' sind diese so angeordnet, daß oie zur Steuerung .des Stromes nacheinander in den Stromkreis eingeschaltet werden, und
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den Strom reduzieren, während die transient« Spannung auf einem Niveau gehalten wird, das für das System zulässig ist. Biese translenten Spitzen werden durch die . IsolationsCharakteristiken entlang der Leitung begrenzt. Des weiteren kann mit dieser Kombination der Faktoren die Gesamtunterbrechung innerhalb einer Zeit von 1 bis 300 ms stattfinden. \
Ein spezielles Beispiel bezüglich der Baten des Strom« kreises wird unten aufgezeigt. Aus diesem Beispiel wird klar, daß lediglich mit schnell öffnenden Schaltern der. Stromkreis gesteuert werden kann· Bezüglich Fig» 1 werden nun wie folgt spezielle Werte angenommen. BIe Spannung V-, herrührend von der. Gleichspannungsquelle 2, beträgt 200 kV. Ber Hennstrom Iq durch die Last 4- beträgt 1000 A. Ber Widerstand der Last 4 beträgt etwa 198 0hm. Bie Induktivität und der Widerstand der Leitung betragen 1, Henry bzw. 2 Ohm. Der paterbrecher.20 ist ein mechanischer Gleichspannungsschalter, der 5000 A bei 1 kV zu unterbrechen.vermag· Wenn für die Leitung und die Anordnung ein Schalt$berspannungs~ faktor k zulässig ist, muß der Unterbrecher 20 im Stande sein, 500 kV zu halten, nachdem er geöffnet ist und sein Lichtbogen gelöscht ist. Bezüglich des Unterbrechers 20 wird angenommen, daß er vom Seitpunkt des Fehlerbeginne bis zum Beginnen des Brennens seiner Kontakte 22 10 ms benötigt und zusätzlich 10 ms zum Löschen des Lichtbogens.
Unter diesen Umständen tritt ein Fehler, symbolisiert durch das Schließen des Schalters 10, zu dem Zeltpunkt tQ, entsprechend Pig. 5 und 6, ein. Da t1 - tQ sehr viel
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kleiner 1st als "die Zeitkonstaate X/B dee. Ixeises,». ist wenn die Kontakte sum Zeitpunkt. t^ ef faea, de» Pelilerstrom annähernd gegeben durch
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Das heißt, zu dem Zeitpunkt 9 .zu- dem die .Eontakte bsi -t^ öffnen, betragt der Fehler strom etwa 3OOO A„
Ohne eine detaillierte Kenntnis der Lichtbogencharakteristiken ist es schwierig, aßn Lichtbogen genau vorher zu bestimmen, liimnt man den schlimmsten Fall an, daß der Lichtbogenwiderstand Null ist, so wächst der Fehlerstrom während der Lichtbogendauer von t,. bis zum Ende des Lichtbogens gemäß der in dem vorangehenden Absatz aufgestellten Gleichung» Bo beträgt am Ende der Lichtbogendauer, also nach weiteren 10 ms, der Fehlerstrom etwa 5000 A.
tfe die Löschung des Lichtbogens zu erreichen, wird der Widerstand 24 zu Null gewählt ι und es wird eine Lösch·* dauer von 10 ms gewährt,bis zu dem Zeitpunkt tg der Schalter 5^ geöffnet wirde Zu diesem Zeitpunkt beträgt der Fehlerstrom etwa 7000 A0 Jedoch bewirkt der Nullwert des Widerstandes 24, daß die Kontakte 22 öffnen und der Lichtbogen bei weniger<;als 1 k¥, für welchen Wert die Kontakte ausgelaugt sind» löscht, ,
Zum Zeitpunkt t£, welcher 50 ms nach dem Eintreten des Fehlers'ssum Zeitpunkt tQ liegt, wird der Schalter 54 geöffnet. Die Schaltfolge beim Öffnen der Schalter 34·»
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36, 38 und 40 muß so schnell wie möglich geschehen, jedoch bleibt jeder Schalter lange genug geschlossen, damit die Spannung im wesentlichen auf den Wert der Speisespannung zurückkehren kann. Die Zeit zwischen den Schalteröffnungen wird auf das dreifache der Krelszeltkonstante L/E geschätzt· Bas heißt, es gilt t ■ 3 1^inI worin R. den Restwert der im Stromkreis verbleibenden, parallel geschalteten Widerstände darstellt·
Der Wert von R4 _ wird von der zulässigen Schaltüberspan-
Xu ;;
nung bestimmt« Bei einem Wert .von k » 2,5 beträgt R4n 70 Ohm bei geöffnetem Schalter 34· Bei 43 ms von t~ bis 'flU verringert sich der Strom auf 2900 A und Schalter 36 wird geöffnet·
Nun ist der Wert von Rjn 175 Ohm und in den 17 ms von t* bis t^ verringert sich der Strom auf 1150 A„ Beim öffnen des Schalters 3β zum Zeitpunkt t^ beträgt R^n 440 Ohm und in den 6,8 ms von t^ bis te verringert sich der Strom auf 460 A11
Zum Zeltpunkt t«. wird Schalter 40 geöffnet, so daß 1100 Ohm in dem Schaltkreis verbleiben und in den 2,7 ms von t- bis tg verringert sich der Strom auf 185 A. i
Zum Zeitpunkt tg wird der Schalter 42 geöffnet, so daß die Serienschaltung aus dem Kondensator 46 und den Widerstand 44 parallel zu den öffetten Eontakten 22 zur Wirkung kommt. Sie Gesamtzeit von dem Fehler bis »um vollständigen öffnen des Kreises beträgt somit etwa 100 me unter
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den angenommenen Bedingungen. Bei einem niedrigeren Wert von k werden mehr Schalter mit Serienwiderständen, die parallel zu den Untertaecherkontakten 22 liegen, benotigt .. und es wird die Gesamtzeit sum öffnen des Kreises länger»
Beim Offnen des Schalters- 42 sram Zeitpunkt tg betragt die in der Leitung gespeicherte Energie etwa 20 000 Joule und es kann diese Energie in dem Kondensator 46 des Überspannungsableiters mit einem ¥@rt von etwa 1/*Ί? absorbiert werden· Der Wert des Widerstandes MA- wird -so gewählt, daß Schwingungen und die Überspannung begrenzt werden und der Kreis kritisch gedämpft ist?«
Bete obige speziell© Beispiel des Folgeschalters zeigt, ' daß die von dem Unterbrecher 20 absorbierte Energie einen vernünftigen Wert hat». Der .Unterbreclier absorbiert weniger als 7 χ 10 Jouleβ obwohl die maximale Energie des Kreises» die verbraucht werden muß, etwa 10 Joule beträgt,,
Di© maximale Eeergie wird zum Zeitpunkt &2 erreicht. Eine Abschätzung der im Schalter 3^ verbrauchten Energie kann unter den folgenden innahmen vorgenommen werden» Während der Übergangsdauer des Schalters 3^ feeträgt die Spannung über dem Schalter das k-fache der Speisespannung und der Strom beträgt etwa 7000 A, Zusätzlich beträgt die Übergangsdauer 50 EiS0 Qhtei" die.sen Bedingungen beträgt die während der Unterbrechung In dem Schalter 3* verbrauchte Energie 2,5 x 1CK Joule* Bie in den verbleibenden Schaltern verbrauchte Energie ist geringer als die in atm Schalter 34 verbrauchte. Der Reat der Energie wird in den Widerstünden verbraucht*
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M1 'IIIIPIIIiei !If. ■
Der Betrag der Energie in einer normal arbeitenden Übertragungsleitung, sei "es bei Gleichspannung oder-Wechselspannung, ist sehr groß, Die kapazitive und induktive Ladung solch einer Leitung stellt eine große transiente Last für die Erzeugereinheit dar, wenn eine vorher aufgeladene Leitung einfach mit einer Energiequelle verbunden wird· Der Polgeschaltor, nach der Erfindung ist gleichfalls anwendbar beim Aufladen einer solchen Leitung, Aus der obigen Beschreibung bezüglich der Abtrennung großer Lasten ist leicht ersichtlich, daß der Vorgang auch umgekehrt auf das Laden großer Lasten anwendbar ist. Des weiteren kann dieselbe Anordnung auch so angewendet werden, daß der Folgeschalter zuerst zum Laden der Leitung und danach zum !Trennen der Leitung verwendet werden kann. Die !Trennung kann entweder für Routinefälle oder bei einem Leitungsfehler, wie oben beschrieben, erfolgen. Die für den Fall der Trennung bei auftreten eines Fehlers gewählten Widerstandswertesind ebenfalls bei der Verwendung zum Laden der Leitung angemessen· So werden die transient en Vorgänge bei solch einer Zuschaltung auf ein Hinimum verringert.
Das obige Beispiel zeigt den Wert des Folgeschalters. Der Schalter besitzt eine vernachlässigbare Verlustleistung, während seiner normalen Wirkungsweise. Zusätzlich kann bei einer Schnellausschaltung der größte Seil der gespeicherten induktiven Energie in den Widerständen und nicht in den Schaltern verbraucht werden.
Wenn auch spezielle Ausführungoformen der Erfindung im einzelnen beschrieben wurden, versteht es sich, daß zahlreiche Abwendungen gegenüber den dargestellten Ausfübxungsbeispielen möglich sind, ohne den durch die Ansprüche gesteckten Hahnen der Erfindung zu verlassen.·
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Claims (9)

18066U Patent ansprüche
1. Hochspannungs-Fe>lgesc]rv&terf insbesondere .für HGÜ-Anlagen, mit einem Unterbrecher und einer mit dem Unterbrecher parallel geschalteten, aus Widerstand und Schalter bestehenden Anordnung, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (z.B« 24) so niederohmig ausgebildet Ssb, daß die an ihm bei geöffnetem Unterbrecher (20) abfallende Spannung geringer
P ist, als die Bogenspanaung im geöffneten Unterbre
cher und in diesem Widsrstand (24)ein großer Teil der anstehenden Energie verbraucht werden kann, und daß der Schalter (34) als elektronischer Leistungsschalter ausgebildet ist·
2. Folge-Schalter nach Ansprucli.11 dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schalter (34) und der nie» derohmige Widerstand (24) miteinander in Reihe geschaltet sind.
3· Folgeschalter nach den .Ansprüchen 1 und 2t dadurch ^ gekennzeichnet, daß mehrere Reihenschaltungen aus
™ elektronischem Schalter (34t 36, 38, '40 und 42) und
niederohmigem Widerstand (24 bzw, 26^ 28, 50 und 32) in Form eines Kettenleiters -verbunden sind.;
4. Folge schalter nach den Ansprüchen 1 und £,- dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Reihenschaltungen aus elektronisohem Schalter (66 bzw„68, ?0t 72 und ?4) und nieÄemtiffidgeii Widerstand (56 bzw«, 58, 60, 62 und 64) vorgesehen und zueinander paa?allel geschaltet sind.
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5. Fo Ige schalt er nach iinsprcuch 1, dadurch gekennzeichnet» daß der elektronische Schalter (z.B. 88) und der nießerohmige Widerstand (90) parallel zueinander liegen·
6. Folgeschalter nach den Ansprüchen 1 und 5» dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Parallelschaltungen aus elektrischem Schalter (88, 92, 96, 100 und 104) und niederohmigem Widerstand (90 bzw. 9.4, 98, 102 und 106) vorgesehen und miteinander in Seihe geschaltet sind.
7· Folgeschalter nach eintm der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet» daß er zusätzlich einen aus einer Reihenschaltung von Kondensator (46, 76, 110) und Widerstand (44, 78, 108) bestehenden Ableiter enthält, der zu dem Unterbrecher (20, 52, 86) parallel geschaltet ist.
8. Folgeschalter nach Ansprüchen 5 und 7» dadurch gekennzeichnet, daß dem Ableiter (1C8S 110) ein zusätzlicher elektronischer Schillter (112) parallel geschaltet ist und die Parallelschaltung aus Ableiter (108, 110) und elektronischem Schalter (112) in Reihe mit der dem Unterbrecher (84) parallel geschalteten Parallelschaltung aus elektronischem Schalter (z.B. 88) und Widerstand (90; liegt«,
9. Folgeschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schalter (z.B. 34·% zwei Elektroden enthält und bei geschlossenem Schalter eine Ionenlei fciing zwischen den Elektroden
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stattfindet und daß er ferner Mittel enthält, ivn zum öffner) des Schalters die lonenlwit'ung zwischen den 3Slektroden au beenden.
10* Fo Ige schalter uacfc. Mspnicb '}, dt?.af;.:?c?i gekennzeichnet, do.ß die Stioommterbre^Pjung; i)-\ dem ^lLektroniscLen Schalter (>'·!·) 3.nne:'Ma±'b etwa 10^s <53.Tsic)it ir;te
9 0 9 8 2 6·/ 0 9 k 9
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2085975A1 (de) * 1970-04-10 1971-12-31 Bbc Brown Boveri & Cie
FR2092951A6 (de) * 1969-06-03 1972-01-28 Gratzmuller J

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3912974A (en) * 1970-02-18 1975-10-14 George Leslie Hill Circuit breaker
CH513507A (de) * 1970-02-20 1971-09-30 Bbc Brown Boveri & Cie Schaltvorrichtung für das Abschalten von Gleichstrom-Hochspannungsleitungen
US3641358A (en) * 1970-06-10 1972-02-08 Hughes Aircraft Co Consecutive crowbar circuit breaker
US3611031A (en) * 1970-06-11 1971-10-05 Hughes Aircraft Co Series sequential circuit breaker
US3714510A (en) * 1971-03-09 1973-01-30 Hughes Aircraft Co Method and apparatus for ignition of crossed field switching device for use in a hvdc circuit breaker
US3657607A (en) * 1971-03-09 1972-04-18 Hughes Aircraft Co Impedance-increasing method and apparatus as part of a hvdc circuit breaker
US3660723A (en) * 1971-03-09 1972-05-02 Hughes Aircraft Co Current transfer circuit as part of high voltage dc circuit
US3731149A (en) * 1971-08-30 1973-05-01 Emf Corp Arc suppression, motor protection and dynamic braking network for a.c. motors
US3777179A (en) * 1972-10-16 1973-12-04 Hughes Aircraft Co Voltage-dividing dc circuit breaker and method
JPS59105226A (ja) * 1982-12-09 1984-06-18 株式会社日立製作所 しゃ断器
US4679484A (en) * 1984-08-06 1987-07-14 Westinghouse Electric Corp. Electromagnetic launcher rail temperature reduction through controlled breech current injection
US4816756A (en) * 1987-09-03 1989-03-28 Westinghouse Electric Corp. Circuit and method for statically testing rotating rectifiers in brushless alternators
HUT57941A (en) * 1987-12-18 1991-12-30 Elin Union Ag Circuit arrangement for the thyristor current commutation
US6075684A (en) * 1998-03-23 2000-06-13 Electric Boat Corporation Method and arrangement for direct current circuit interruption
FR2883658B1 (fr) * 2005-03-22 2009-04-24 Schneider Electric Ind Sas Dispositif de commutation d'un circuit electrique a ouverture sequentielle
EP2647017A1 (de) 2010-12-02 2013-10-09 Lighthouse Energy Solutions, LLC Supraleitendes gleichstrom-übertragungssystem
US9608431B2 (en) * 2010-12-02 2017-03-28 Lighthouse Energy Solutions LLC System and method to interrupt a DC current in a high voltage circuit by use of an AC circuit breaker
US8466385B1 (en) * 2011-04-07 2013-06-18 Michael David Glaser Toroidal vacuum interrupter for modular multi-break switchgear
ES2613669T3 (es) 2011-09-30 2017-05-25 Alevo International, S.A. Disyuntor de conmutación
WO2016071540A1 (es) 2014-11-07 2016-05-12 Gorlan Team, S.L.U. Interruptor electrico de alto rendimento termico y metodo de corte de corriente electrica
US9806513B2 (en) 2015-02-26 2017-10-31 Raytheon Company Robust solid-state circuit protection apparatus
CN106253243B (zh) * 2016-08-09 2018-09-28 南京南瑞继保电气有限公司 一种高压直流断路器的合闸控制方法
US10886835B2 (en) 2017-06-20 2021-01-05 Raytheon Company Solid state regulator and circuit breaker for high-power DC bus distributions
DE102020206250B3 (de) * 2020-05-18 2021-08-05 Ellenberger & Poensgen Gmbh Überspannungsschutz
DE102022207958A1 (de) * 2022-08-02 2024-02-08 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG RC-Anordnungen zum Schalten von induktiven Strömen mit Hochspannungs-Vakuumschaltern

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1563833A (en) * 1919-12-05 1925-12-01 Electrical Engineer S Equipmen High-tension air-break switch
US3118102A (en) * 1960-12-14 1964-01-14 Ledex Inc Diode rectifier with overvoltage protection
US3401303A (en) * 1965-11-23 1968-09-10 Westinghouse Electric Corp Circuit closing and interrupting apparatus

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2092951A6 (de) * 1969-06-03 1972-01-28 Gratzmuller J
FR2085975A1 (de) * 1970-04-10 1971-12-31 Bbc Brown Boveri & Cie

Also Published As

Publication number Publication date
CH483712A (de) 1969-12-31
GB1243655A (en) 1971-08-25
US3534226A (en) 1970-10-13
FR1590519A (de) 1970-04-13
DE1806614B2 (de) 1971-07-29
NL6815989A (de) 1969-05-13
SE357468B (de) 1973-06-25

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