DE1909036A1 - Arrangement for the current-limiting switch-off of direct and alternating currents - Google Patents

Description

Anordnung zur strombegrenzenden Ausschaltung von Gleich-und Wechselströmen Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur strombegrenzenden.Ausschaltung von Gleich- und Wechselströmen mit einem Kommutierungsschalter, der den Strom auf eine Parallelschaltung aus einem ungeladenen Kondensator und einer Drossel kommutiert. Solche Schaltanordnungen werden bei Wechselströmen für strombegrenzende Kurzschlußabschaltungen verwendet und bei Gleichströmen sowohl zur Unterbrechung von Betriebsströmen als auch ganz besonders von Kurzschlußströmen bei voller Betriebsspannung.Arrangement for the current-limiting switch-off of direct and alternating currents The invention relates to an arrangement for current limiting disconnection of direct and alternating currents with a commutation switch that turns the current on a parallel connection of an uncharged capacitor and a choke commutates. Such switching arrangements are used for current-limiting short-circuit disconnections in the case of alternating currents used and with direct currents both for the interruption of operating currents as especially short-circuit currents at full operating voltage.

Die dem ungeladenen Koniensator parallelliegende Drossel kann einmal äls Strombegrenzungsirossel in der Weise ausgebildet sn,- daß sie nach der Kommutierung den über sie-und die in Reihe liegenie.Netzreaktion fließenden Strom auf einen soiniedrigen Wert b.egrenst, daß dieser leicht mit einem nachgeschalteten Schalter unterbrochen werden kana.The throttle lying parallel to the uncharged cone can once äls current limiting device in such a way designed sn - that it is after commutation the current flowing through them and those in series to such a low network reaction Value b.egrenst that this is easily interrupted with a downstream switch become kana.

Es ist aber auch schon vorgeschlagen worden-, die Drossel mit dem Kondenaator -einen so bemessenen Schwingkreis bilden zw lassen,-daß der-KurzschIußstron, der diesem Kreis zufließt, einen Nulldurchgang verhält, bei welchem er durch einen nachgeschalteten Schalter unterbrochen werden kann.But it has also already been proposed, the throttle with the Condenser - form an oscillating circuit dimensioned in this way let it be, -that the short-circuit current flowing into this circuit behaves at a zero crossing which it can be interrupted by a downstream switch.

Bei beiden Ausführungsformen des Kommutierungskreises muß der Kondensator nach zwei Bedingungen ausgelegt werden.In both embodiments of the commutation circuit, the capacitor must be interpreted according to two conditions.

Einmal muß er bei der relativ zur Ne:tzspannung kleinen Brennspannung des Kommutierungsschalters diesem den gesamten Strom ab Dazu muß die Bedingung erfüllt sein, wobei UB die Brennspannung, i der Augenblickswert des -Kurzschlußstromes, bei dem die Begrenzung einsetzt, C die Kapazität und 16 die Streuinduktivität des Kommutierungskreises ist. Die erforderliche Kapazität nimmt also mit abnehmender Spannung im Quadrat zu.On the one hand, with the operating voltage of the commutation switch, which is low relative to the mains voltage, it has to take the entire current from it For this purpose, the condition must be met, where UB is the operating voltage, i is the instantaneous value of the short-circuit current at which the limitation begins, C is the capacitance and 16 is the leakage inductance of the commutation circuit. The required capacity therefore increases as the square of the voltage decreases.

Zum anderen muß der Kondensator für Spannungen ausgelegt sein, die in der Größe der Netzspannung und darüber liegen.On the other hand, the capacitor must be designed for voltages that are in the size of the mains voltage and above.

Das führt zu hohen Kosten, da durch die Reihenschaltung bestimmter Kondensatoreinheiten die Kapazität kleiner wird und so wieder eine- entsprechende Parallelschaltung weiterer Kondensatoreinheiten erfordert.This leads to high costs, since certain ones are determined by the series connection Capacitor units the capacity becomes smaller and so again a corresponding one Requires parallel connection of further capacitor units.

An der ersten Bedingung läßt. sich nichts ändern, da zurerfolgreichen Kommutierung der Kondensator auf alle Fälle so groß sein muß, daß er den bei der vorgesehenen Brennspannung fließenden Strom voll aufnimmt. Für die zweite Bedingung, die erst nach der Kommutierung gilt, wo die eigentliche Strombegrenzung durch Einführung einer hohen Gegenspannung in das Netz bewirkt wird:, ist die nach der ersten Bedingung bestimmte Größe der Kapazität nicht erforderlich. Sie kann vielmehr sehr viel kleiner sein.Lets at the first condition. nothing change since to be successful The commutation of the capacitor must in any case be so large that it has the intended burning voltage fully absorbs current flowing. For the second condition, which only applies after commutation, where the actual current limitation through introduction a high counter voltage is caused in the network: that is according to the first condition certain size of capacity not required. Rather, it can be much smaller be.

Die Erfindung macht sich nun diese Erkenntnis zunutze,und zwar in der Weise, daß erfindungsgemaß zwei oder mehrere parallelliegende, nacheinander einschaltbare Kommutierungskreise vorgesehen sind, von denen der zuerst eingeschaltete einen ungeladenen, für eine geringere Spannung als die Netzspannung ausgelegten Kondensator hoher Kapazität enthält und daß der später eingeschaltete Kommutierungskreis einen ungeladenen, für die Netzspannung und darüber ausgelegten Kondensator kleinerer Kapazität -aufweist, wobei die Kapazität ist.The invention now makes use of this knowledge in such a way that, according to the invention, two or more parallel commutation circuits that can be switched on one after the other are provided, of which the first switched on contains an uncharged capacitor of high capacitance designed for a voltage lower than the mains voltage and that the commutation circuit that is switched on later has an uncharged capacitor with a smaller capacity, designed for the mains voltage and above it, the capacity is.

Die Kommutierung vollzieht sich. also in zwei oder mehreren Vorgängen nacheinander. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, wird zunächst der Koflutierungs'schalter KS geöffnet. Er erzeugt eine Brennspannung, die jedoch so klein ist, daß sie zu einer wirksamen Strombegrenzung nicht ausreicht. Die Höhe der bei fließendem Kurzschlußstrom erreichbaren Brennspannung hängt von dem Aufwand für ihre Erzeugung ab. Hat diese Spannung ihren Höchstwert erre-icht, z.B. 10% der treibenden Spannung, so wird der Schalter S1 geschlossen.The commutation takes place. so in two or more processes after another. As can be seen from the drawing, the Koflutierungs' switch KS open. It generates an operating voltage, which is so small that it becomes too an effective current limitation is not sufficient. The amount of the short-circuit current flowing achievable operating voltage depends on the effort required to generate it. Have this Voltage reaches its maximum value, e.g. 10% of the driving voltage, the Switch S1 closed.

Der ungeladene große Kondensator C1 übernimmt dabei den Strom aus dem ^Eommutierungsschalter vollständig, sofern er gemäß der ersten Bedingung genügend groß gewählt ist.The uncharged large capacitor C1 takes over the current the commutation switch completely, provided that it is sufficient according to the first condition is chosen large.

Auf Grund der Stromaufnahme steigt die Spannung an diesem Kondensator sehr schnell auf sehr hohe Werte. Ist eine für den Kondensator C1 zulässige Spannung, z.B. die eines Einzelelementes- (30 kV) erricht, würde ein weiteres Ansteigen der Spannung die Elemente gefährden. Daher wird der Schalter geschlossen. Der ungeladene Kondensator C2 wird dadurch parallel zu C geschaltet. Dieser war aber schon auf ein Vielfaches der Brennspannung aufgeladen. C2 übernimmt nun den gesamten Strom der bisher über S1 nach Cl geflossen lfar.Due to the current consumption, the voltage on this capacitor increases very quickly to very high values. Is a permissible voltage for the capacitor C1, E.g. that of a single element (30 kV), a further increase in the Voltage endanger the elements. Therefore the switch is closed. The uninvited Capacitor C2 is thereby connected in parallel to C. But this one was already up charged a multiple of the operating voltage. C2 now takes over all of the electricity which has so far flowed to Cl via S1.

Für diese zweite Kommutuierung gilt ebenfalls die Bedingung, daß ist. Da die Spannung, die die Kmmutierung des Stromes auf die ungeladene Kapazität C2 bewirkt, nämlich die Spannung an C1 wesentlich größer ist als die des Kommutierungsschalters, kann C2 qwesentlich kleiner in der Kapazität gehalten werden als C1. Die Kapazität nimmt in diesem Fall mit dem Quadrat der zunehmenden Spannung ab.For this second commutation, the condition that is. Since the voltage that causes the mutation of the current on the uncharged capacitance C2, namely the voltage at C1, is significantly greater than that of the commutation switch, the capacitance of C2 can be kept significantly smaller than C1. In this case, the capacitance decreases with the square of the increasing voltage.

Sobald der Strom auf C2 übergegangen ist, unterbricht der Schalter S1 und trennt C1 vond er Spannung ab. Der Kondensator kann sich dann über einen Widerstand R oder eine Induktivität mit der Zeit entladen. Die Induktivität L an dem Kondensator C2 kann als Strombegrenzungsdrossel oder aber als eine solche Drossel eusgelegt sein, daß sie einen Nulldurchgang des Stromes erzwingt. Sie wird aber anders dimensioniert als bei nur einem Kommutierungskreis allein, wenn Nulldurchgänge erzielt werden sollen, da die Kapazität C2 kleiner als Ci ist. Wird ein Nulldurchgang des Stromes über S2 erreicht, so kann dieser Schalter löschen und der gesamte Kurzschlußstr-om ist damit endgültig unterbrochen worden.As soon as the current has passed to C2, the switch interrupts S1 and disconnects C1 from the voltage. The capacitor can then have a Discharge resistance R or an inductance over time. The inductance L. the capacitor C2 can be used as a current limiting choke or as such a choke be designed so that it forces a zero crossing of the current. But she will dimensioned differently than with only one commutation circuit alone, if zero crossings should be achieved because the capacitance C2 is smaller than Ci. Becomes a zero crossing of the current via S2 is reached, this switch can delete and the entire short-circuit current has thus been finally interrupted.

Sind mehr als zwei Kommutierungskreise vorgesehen, so- -sinkt der Aufwand für die Kondensatoren weiter, jedoch steigt dafür der Aufwand an Schaltgeräten, die zweckmäßigerweise als Thyristorschalter ausgebildet werden, deren Kosten im Laufe der Entwicklung sicherlich absinken werden.If more than two commutation circuits are provided, the will decrease The cost of the capacitors continues, but the cost of switching devices increases. which are expediently designed as a thyristor switch, the cost of which is in the In the course of development it will certainly decline.

Durch letztere enthält man ein genaues Zünden und Löschen in kurzen Zeiten. Bei zu begrenzenden Wechselströmen müssen beide Schalter- in beliebiger Richtung aufsteurbar sein, d.h. in Antiparallelschaltung angeordnet werden Durch die Erfindung wird eine wesentliche Einsparung an Kondensatoren erreicht, die gegenüber Anordnungen mit- nur einem Kommutierungskreis bis zu 80% der Gesamtkosten betragen kann.The latter provides precise ignition and extinguishing in short Times. In the case of alternating currents to be limited, both switches must be in any Direction to be steerable, i.e. arranged in anti-parallel connection the invention achieves a substantial saving in capacitors compared to Arrangements with only one commutation circuit amount to up to 80% of the total costs can.

4 Seiten Beschreibung 2 Patentansprüche4 pages description 2 claims

Claims (2)

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Anordnung zur strombegrenzenden Ausschaltung von Gleich- und Wechselströmen mit einem Kommutierungsschalter, der den Strom auf eine Parallelschaltung aus einem ungeladenen -Kondensator und einer Drossel kommutiert, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere. parallelliegende, nacheinander einschaltbare Kommutierungskreise Vorgesehen sind, von denen der zuerst eingeschaltete einen ungeladenen, für eine geringere Spannung als die Netzspannung ausgelegten Kondensator (C1) hoher Kapazität enthält und daß der später eingeschaltete Kommutierungskreis einen ungeladenen, für diese Netzspannung und darüber ausgelegten Kondensator (C2) kleinerer Kapazität aufweist, wobei die Kapazität C i i2 0 ist. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Arrangement for current limiting Switching off direct and alternating currents with a commutation switch that the current to a parallel connection of an uncharged capacitor and a Commutated choke, characterized in that two or more. parallel, Commutation circuits that can be switched on one after the other are provided, of which the first switched on an uncharged one, for a lower voltage than the mains voltage designed capacitor (C1) contains high capacitance and that the later switched on Commutation circuit an uncharged one, designed for this line voltage and above Capacitor (C2) has smaller capacitance, the capacitance C i i2 0 being. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zu- und Abschaltung der. Kommuti erungskreis e Thyristoren-bzw eine Antiparallelschaltung von Thyristoren (S1,$2) vorgesehen sind.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that for supply and shutdown of the. Commutation circuit e thyristors or an anti-parallel circuit of thyristors (S1, $ 2) are provided. L e e r s e i t eL e r s e i t e