DE2127771A1

DE2127771A1 - Gleichstrom Leistungsschalter

Info

Publication number: DE2127771A1
Application number: DE19712127771
Authority: DE
Inventors: Michael A Los Angeles Cahf Lutz (V St A ) P
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1970-06-11
Filing date: 1971-06-04
Publication date: 1971-12-16
Also published as: GB1327461A; FR2094189A1; DE2127771B2; JPS5229414B1; FR2094189B1; DE2127771C3; US3611031A; SE381365B

Description

Anmelderin: Stuttgart, den 1. Juni 1971

Hughe3 Aircraft Company P 2324 S/kg

Centinela Avenue and

Teale Street

Culver City, Calif., V.St.A.

Gleichstrom-Leistungaschalter

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleichstrom-Leistungsschalter, der eine gesteuerte Unterbrechung großer Ströme in Hochspannungs-Gleichstromleistungen ermöglichen soll.

Die Übertragung elektrischer Leistung erfolgt gegenwärtig in großem Umfange in Form eines Mehrphasen-Wechselstromes, dessen Frequenz derjenigen des V/echselstromgenerators und der Verbraucher entspricht. Die Anwendung von Wechselstrom hat.den Vorteil, daß sie die Verwendung von Transformatoren zur Änderung der Spannungen von einem für die Erzeugung

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geeigneten Wert auf einen für die Übertragung, die Verteilung und endlich den Verbraucher geeigneten Wert ermöglicht.

Ein zunehmender Leistungsbedarf durch die technologisch fortschreitende Gemeinschaft hat zur übertragung elektrischer Leistungen mit höheren Spannungen und über größere Entfernungen geführt. Die Reaktanz der Übertragungsleitungen macht jedoch eine v/eitere Vergrös-" serung der Leitungslängen oder Erhöhung der Spannungen unwirtschaftlich. Der Verbraucher muß die Leistungsverluste bezahlen, die mit zunehmenden Entfernungen und Spannungen immer größer werden.

Daher, wurden Anstrengungen unternommen, um eine übertragung elektrischer Leistung über Gleichstroialeitungen zu ermöglichen. Gleichstrom ist im Hinblick auf die Reaktanzen von See- und Erdkabelinstallationen sehr viel günstiger. Daher sind moderne, Inseln verbindende Leitungen Gleichstromleitungen. Die gleichen Betrachtungen sind jedoch auch für größere Freileitungs- und k Erdleitungs-Installationen gültig. Bei ständiger Zunahme der Größe von städtischen Ballungszentren und der ästhetischen Forderung, daß Leitungen so weit wie möglich unterirdisch zu verlegen sind, ist zu erwarten, daß zukünftige städtische Übertragungsleitungen unterirdisch verlaufen. Diese Forderung führt zu der Notwendigkeit, eine Gleichstromübertragung zu verwenden.

Es versteht sich, daß der Widerstandsverlust in Gleichstromleitungen durch Erhöhen der Spannung und Vermindern des Leistungastromes vermindert werden kann. Schalt- und

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Unterbrechereinrichtungen für solch höhere Spannungen und insbesondere für hohe Ströme führende Gleichstromübertragungsloitungen waren jedoch bisher nicht vorhanden.

Domgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Gleichstrom-Leistungsschalter zu schaffen, der in der Lage ist, Gleichstromleitungen für hohe Spannungen und hohe Ströme sicher zu unterbrechen, wenn Störungen in der Leitung auftreten.

Die Erfindung besteht darin, daß in einer Gleichstrocileitung hintereinander mindestens zwei mechanische Übertragungsschalter angeordnet sind und jedem Ubertragungsschalter ein elektronischer Schalter und außerdem den ersten Ubertragungsschaltern ein energieverzehrender Widerstand und dem letzten Ubertragungsschalter ein Überstrom aufnehmender Kondensator parallel geschaltet ist und daß mit den Ubertragungsschaltern und den elektronischen Schaltern eine Steuereinrichtung gekoppelt ist, die den ersten Ubertragungsschalter öffnet, während die nachfolgenden Übertragungsschalter geschlossen sind, um einen Stromfluß durch den ersten elektronisehen Schalter zu erzwingen, dann den ersten elektronischen Schalter in den nichtleitenden Zustand bringt, damit der Strom den ersten Widerstand durchfließt, danach den gleichen Vorgang bei gegebenenfalls nachfolgenden weiteren Parallelschaltungen aus Überlastungsschalter, elektronischem Schalter und energieverzehrendem Widerstand wiederholt und endlich den letzten Übertragungsschalter öffnet, so daß der Strom durch den letzten elektronischen Schalter fließt, und dann auch diesen letzten

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elektronischen Schalter in den nichtleitenden Zustand bringt, damit der Strom in den den Überstrom aufnehmenden Kondensator fließt und der Stromfluß in der Gleichstromleitung unterbrochen wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Gleichstrom-Leistungsschalter bewirken die den mechanischen Übertragungsschaltern parallel geschalteten elektronischen Schalter, daß beim

^ Öffnen der Ubertragungsschalter durch die Übernahme des Stromes auf den parallelen elektronischen Schalter die Lichtbogenbildung zwischen den Kontakten der Übertragungsschalter auf ein Minimum reduziert wird. Wenn anschließend die elektronischen Schalter in den nichtleitenden Zustand gebracht werden, muß der Strom die Widerstände durchfließen, wodurch der Leitungsstrom reduziert wird. Vorzugsweise werden für die energieverzehrenden Widerstände nichtlineare Widerstände verwendet, so daß pro elektronischem Schalter eine maximale Menge der Kreisenergie vernichtet wird und die Anzahl der in der Gleichstromleitung hintereinander angeordneten Übertragungsschalter mit parallel geschalteten elektroni-

W sehen Sdhaltern auf ein Minimum reduziert werden kann.

V/eitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles eines solchen Gleichstrom-Leistungsschalters. 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. Es zeigen

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Fig. 1 ein schematisches Schaltbild eines Hochspannungs-Gleichstromnetzes mit einem Gleichstrom-Leistungsschalter nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Diagramm, das den zeitlichen Stromverlauf beim Offnen des erfindungsgemäßen Leistungsschalters wiedergibt,

Fig. 3 ein Diagramm, das die zeitliche Spannungsänderung beim Öffnen des L_eistungsschalters nach der Erfindung veranschaulicht, und

Fig. 4 das Blockschaltbild der zur Steuerung der Schalter des erfindungsgemäßen Leistungsschalters dienenden Steuereinrichtung.

Fig. 1 veranschaulicht einen Hochspannungs-Gleichstromkreis mit einem Leistungsschalter nach der Erfindung. Der Hochspannungs-Gleichstromkreis ist in seiner Gesamtheit mit 10 und der Leistungsschalter in seiner Gesamtheit mit 12 bezeichnet.

Der Gleichstromkreis 10 umfaßt eine positive Leitung und eine R^ickleitung 16. Zwischen beide Leitungen ist eine einen Strom großer Stärke liefernde Hochspannungs Gleichstroraquelle 18 geschaltet, die der Einfachheit halber als Batterie dargestellt ist. Es versteht sich jedoch, daß eine solche Gleichstromquelle gewöhnlich einen von einer Antriebsmaschine oder einer Turbine angetriebenen Mehrphasen-Wechselstromgenerator umfaßt, der seine Leistung einem Transformator zuführt· Der

.A

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Transformator erhöht die Spannung und speist Gleichrichter, die zwischen die positive Leitung 14 und die Rückkehrleitung 16 eingeschaltet sind. Das hier als bevorzugtes Beispiel behandelte System hat eine Leistung von 400 1IV/, weil eine solche Leistung für einen zukünftigen Gebrauch zur Lwistungsversorgung von Stadtgebieten geeignet zu sein scheint. Es ist diese Leistung, die für eine unterirdische Versorgung von Stadtgebieten fc von nahegelegenen Kraftwerken aus verwendet werden kann· Bei diesem Beispiel beträgt der ITormalstrom 10OO A, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, in der die an der Ordinate angeschriebenen Ziffern Jeweils 1000 A angeben· Vieiterhin liegt zwischen der positiven Leitung 14 und der Rückkehrleitung 16 normalerweise eine Spannung von 200 kV, wie es Fig. 3 veranschaulicht» in der die an der Ordinate angeschriebenen Ziffern Vielfache von 1000 V sind. Weiterhin befindet sich die Bückleitung 16 vorzugsweise auf Erdpotential und es ist ein zweiter Kreis 10 vorgesehen, mit einer auf -200 kV liegenden Leitung und einem zweiten Leistungsschalter 12. Mit anderen V/orten veranschaulicht Fig. 1 eine Hälfte eines zur Erläuterung der Erfindung " gewählten Systems mit einer Gesamtleistung von 400 Kf/. Das vorstehend behandelte Beispiel wird in der gesamten Beschreibung zur Erläuterung der Erfindung benutzt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Es versteht sich auch, daß die angegebene Zahlenwerte nur für dieses Beispiel gelten und bei Anwendung des erfindungsgemäßen Gleichstrom-Leistungsschaltere in anderen Kreisen diese Werte von den Kreisbedingungen abhängen.

Zu der Leistungsquelle 18 ist eine Induktivität 20 in Serie geschaltet· Die Induktivität 20 repräsentiert die

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Induktivität des Gesamtkreises. Die Kreisinduktivität begrenzt die zeitliche Stromänderung· Sollte die normale Kreisinduktivität zu gering sein, kann eine zusätzliche Induktionsspule zur Glättung und zur Begrenzung der Geschwindigkeit des Stromanstieges unter Fehlerbedingungen eingebaut werden· Bei dem hier behandelten speziellen Beispiel "beträgt die Kreisinduktivität 0,5 H,- so daß bei einer Leistungsquelle von 200 kV die Geschwindigkeit der Stromänderung bei Auftreten eines Fehlers 400 A/ms beträgt. Ber Kondensator 19 veranschaulicht die Gesaiatkapazität des Kreises·

In die Gleichstromleitung 14 sind hintereinander ein Überwachungsgerät 22, Übertragungsschalter 24, 26 und 28 und eine Last 30 geschaltet. Bei der Last 30 kann es sich um eine übliche kommerzielle Last oder um eine spezielle Last handeln, welche die von der Leistungsquelle 18 erzeugte Leistung verbraucht. Demnach kann die Last 30 Umformer, Transformer und Einrichtungen zur Verteilung an die Endverbraucher umfassen. Die Leitungen 32 und 34 stellen die zur Übertragung dienenden Abschnitte der positiven Leitung 14 und der Rückleitung 16 dar, welche die Leistung von der Quelle zur Last übertragen. Demnach befindet sich der Leistungsschalter 12 vorzugsweise nahe der Leistungsquelle 18 und es findet die Übertragung über größere Entfernungen mittels der Leitungen 32 und 34 statt.

Die Verbindung 36 mit ihrem Schalter 38 zwischen den Leitungen 32 und 34 stellt einen Kurzschluß dar, wie er am Eingang zur Last 30 oder zwischen den zur Last führenden

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Leitungen 32 und 34 auftreten kann. Dag Schließen des Schalters 3Ö repräsentiert einen unerwarteten Kurzschluß und es veranschaulicht demgemäß die Verbindung 36 mit ihrem Schalter 'Bchematisch andere Arten von gut leitenden elektrischen Verbindungen zwischen den Leitungen 32 und '34.

Zu beiden Seiten des Übertragungsschalters 24 sind mit der Leitung 14 Leitungen 40 und 42 verbunden. Zwischen diese Leitungen ist ein elektronischer Schalter 44 geschaltet, so daß er parallel zu dem Übertragungsschalter 24 liegt. Außerdem ist parallel zu dem elektronischen Schalter 44 zwischen die Leitungen 40 und 42 ein energieabsorbierender Widerstand 46 geschaltet.

In gleicher V/eise sind Leitungen 42 und 48 zu beiden Seiten des Übertragungssehalters 26 an die Leitung 14 angeschlossen. Zwischen die Leitungen 42 und 48 sind parallel zu dem Übertragungsschalter 26 ein elektronischer Schalter 5°> ein Ableitkondensator 52 und ein energieverzehrender Widerstand 54 geschaltete

Zu beiden Seiten des Übertragungsschalters-28 sind Leitungen 48 und 54 an die Leitung 14 angeschlossen. Zwischen ■liese Leitungen 48 und 54 sind ein elektronischer Schalter 56, ein Ableitkondensator 58 und die Serienkombination aus einem Ableitwiderstand 60 und einem Ableitkondensator 62 geschaltet.

Wie aus Pig. 4 ersichtlich, ist das Überwachungsgerät mit einer Steuereinrichtung 64 verbunden, die eine Steuerschaltung enthält, die in der nachfolgend beschriebenen

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Weise arbeitet. Die Ausgänge der Steuereinrichtung 64 sind mit ÜbertragungsSchaltersteuerungen 66, 70 und 74-sowie Steuerungen 68, 72 und 76 für die elektronischen Schalter verbunden.

Die Übertragungsschaltersteuerungen 66, 70 und 74 sind jeweils mit einem der Übertragungsschalter 24 bzw. 26 bzw· 28 verbunden. In gleicher Weise sind die Steuerungen 68, 72 und 76 mit jeweils einem der elektronischen Schalter 44 bzw. 50 bzw. 56 verbunden.

Bei dem Überwachungsgerät 22 handelt es sich um ein beliebiges geeignetes übliches Überwachungsgerät, das auf die Spannung zwischen den Leitungen 14 und 16, den Strom oder die zeitliche Stromänderung in der Leitung 14 oder auf Kombinationen dieser Signale anspricht. Geeignete Überwachungsgeräte sind in den folgenden USA-Patentschriften 3 353 171, 3 4-19 791, 3 463 998, 3 471 784, 3 473 106, 3 475 653, 3 4-78 352 und 3 489 920 beschrieben. Eines oder mehrere dieser Überwachungsgeräte kann als Überwachungsgerät 22 verwendet werden. Statt dessen oder zusätzlich kann auch ein von Hand betätigbares Auslöseglied zum öffnen des Leistungsschalters 12 durch Auslösen der Steuereinheit 64 verwendet werden. In manchen Fällen kann es erwünscht sein, den Leistungsschalter 12 nur in einem Teil des Öffnungsvorganges zu betreiben. Die Steuereinrichtung 64 kann für eine solche Art der Steuerung ausgelegt sein. Die Verwendung eines speziellen Überwachungsgerätes ist· für die Erfindung nicht kritisch und es kann jede übliche Überwachungseinrichtung verwendet werden.

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Die ÜbertragungsSchaltersteuerung 66 und der Übertragungsschalter 24 sind von der Art, wie sie in gewöhnlichen Leistungsschaltern vorhanden sind, wie beispielsweise in dem in der USA-Patentschrift 3 268 beschriebenen Leistungsschalter. Von dem Übertragungnschalter 24 wird gefordert, daß seine Kontakte in der Lage sind, im geschlossenen Zustand einen Strom von 1000 A zu führen, nämlich den maximalen Normal3trom bei dem als Beispiel angegebenen Gleichstromkreis, und außerdem dem Fehlerstrom ohne Beschädigung zu widerstehen. Weiterhin müssen die Kontakte bei geöffnetem Schalter ohne zu Leiten der Überspannung des Kreises widerstehen. Für dieses Beispiel ist eine überspannung gewählt, die das 1,7-fache der normalen Kreisspannung beträgt. Bei einer normalen Kreisspannung von 200 kV beträgt dann bei diesem Beispiel die Überspannung 340 kV. Demnach müssen die Kontakte des Übertragungsschalters 24 nach dem Offnen und Entionisieren in der Lage sein, einer angelegten Gleichspannung von 340 kV zu widerstehen. Die Übertragungsschaltersteuerungen 70 und 7^- und die zugeordneten W Übertragungsschalter 26 und 28 sind mit der Übertragungsschaltersteuerung 66 und dem Übertragungsschalter 24 identisch.

Bei dem elektronischen Schalter 44 kann es sich entweder um eine Schaltröhre mit gekreuzten Feldern oder mit einer Flüssigmetallkathode handeln. Beid.e Schaltröhren sind in der deutschen Patentanmeldung P 17 90 002.6-34* behandelt. Es können auch andere Arten elektronischer Schalter benutzt werden, die eine geeignte Entionisierungszeit aufweisen und unter den angegebenen Bedingungen

* und P 19 15 344.7-33

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arbeiten können. Von dem elektronischen Schalter 44 - ^l wird gefordert, daß er beim Anlegen einer Spannung : den leitenden Zustand annimmt. Wenn der Übertragungsschalter 24 öffnet, bildet sich zwischen seinen Kontakten ein Bogen und es steigt die Spannung zwischen den Kontakten an, wenn sich der Bogen ausdehnt. V/enn diese Spannung die Leitspannung des elektronischen Schalters 44 erreicht, wird der elektronische Schalter leiten· Wenn sich die Kontakte des Übertragungsschalters 24 weiter voneinander entfernen, erlischt der Bogen.

Hinsichtlich der Leitung muß der elektronische Schalter in der Lage sein, bis zum Vierfachen des normalen Kreisstromes zu leiten. Gemäß dem angegebenen Beispiel wurde als Grenze für den Waximalstrom das Vierfache des normalen Stromes gewählt, was mit der Überspannung in Höhe des 1,7-fachen der Normalspannung und der Induktivität des Kreises von 0,5 H übereinstimmt. Demnach muß der elektronische Schalter 44 in der Lage sein, bis zu 4000 A zu leiten.

Weiterhin muß der elektronische Schalter 44 in der Lage sein, bei diesem Strom auszuschalten. Um für die Verwendung in dem als Beispiel angegebenen Kreis geeignet zu sein, muß der elektronische Schalter 44 einer Geschwindigkeit des Spannungsanstieges von etv/a 1 kV/ms standhalten. Die oben erwähnten Schaltröhren mit gekreuzten Feldern oder Plüssigmetallkathode sind für diesen Zweck geeignet. Es versteht sich, daß der'elektronische Schalter 44 eine oder mehrere in Serie geschaltete elektronische Schalter nach der genannten deutschen

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Patentanmeldung umfassen kann, um die gewünschte Span- '^r:j nungsfestigkeit und das Abachaltvermögen au haben, wenn

• die Charakteristik kommerzieller Aueführungen dieser elektronischen Schalter dies verlangen. Die elektronischen Schalter 50 und 56 sind mit dem elektronischen Schalter 44 identisch. Wie in der oben genannten deutschen Patentanmeldung beschrieben, sind diese elektronischen Schalter ein- und ausschaltbar.

ψ Die Widerstände 4-6 und 54- sind als nichtlineare Widerstände dargestellt. Solche Widerstände sind vorzuziehen,

• weil es nit nichtlinearen Widerständen möglich ist, mit einem Leistungsschalter nach der Erfindung den als Beispiel angegebenen Kreis mit nur zwei Widerständen 46 und 54 und zwei parallelen elektronischen Schaltern 44- und 50 zu unterbrechen. Wenn lineare Widerstände anstatt nichtlineare Widerstände 46 und 54 verwendet vrürden, würde mindestens ein zusätzlicher elektronischer Schalter benötigt. Bei den Widerständen 46 und 54 handelt es sich um Siliziumcarbid-Widerstände. Bei diesem Beispiel ■ hat der Widerstand 46 einen solchen Wert, daß er bei 4000 A einen Spannungsabfall von 340 kV verursacht, während am Widerstand 54 bei 2500 A ein Spannungsabfall von 130 kV entsteht.

Der zur Aufnahme des Überstromes dienende Kondensator 62 ist ein üblicher Kondensator mit ülfüllung und hat bei dem behandelten Beispiel einen Wert von 2 ,i'JP. Er hat eine Spannungsfestigkeit von 340 kV und nimmt die restliche Überspannung auf. Der Ableitwiderstand 60 hat einen Y/ert von 10OiI und ist in der Lage, bei der Unterdrückung des Überströme» einen Strom von 1000 A zu führen.

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Beim Hormalbetrieb des Kreises 10 liefert die Leiotungsquelle 18 einen Strom von 1000 A durch die Induktivität 20, das Überwachungsgerät 22, die geschlossenen Übertragungsschalter 24, 26 und 28 und durch die Last 30. Der Spannungsabfall an der Last hat den Nennwert von 200 kV,

Unter diesen Bedingungen aind die elektronischen Schalter

44, 50 und 56 nichtleitend, sind jedoch in einem Zustand der Betriebsbereitschaft, so daß sie leitend werden, wenn eine geeignete Spannung angelegt wird.

Zum Zeitpunkt a, tritt ein Fehler auf, der die Leitungen 32 und 34 kurzschließt, wie es durch ein Schließen des Schalters 38 veranschaulicht werden kann. Dieser Fehler verursacht ein Absinken der Spannung an der Last auf nahe 0 V und eine Zunahme des Stromes, die durch den Wert der Induktivität 20 begrenzt ist. Wie oben angegeben, beträgt die Geschwindigkeit der Stromzunahme 400 A/ms. Das Überwachungsgerät 22 bemerkt die Zunahme des Stromes, die Geschwindigkeit der Stronizunahme, die Abnahme der Spannung zwischen den Leitungen oder eine Kombination dieser Signale und stellt dadurch fest, daß ein Fehler aufgetreten ist. Diese Feststellung erfolgt im I³UnJCt b auf der Abszisse der Diagramme nach den Fig. 2 und 3· Y.^:ie angegeben, gibt Fig. 2 den das überwachungsgerät 22 durchfließenden Strom an, der gleich dem von der Leistungsquelle 18 gelieferten Strom ist. Fig. 3 repräsentiert die am Leistungsschalter anstehende Spannung und insbesondere den Spannungsabfall, der durch das öffnen des Leistungsschalters hervorgerufen wird. In den Diagrammen ist vom Ursprung

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bia zum Punkt a der Strom normal und der Spannungsabfall am Leistungsschalter Null. Im Punkt a tritt der Kurzschluß auf. In dem Zeitintervall von a bis b trifft das überwachungsgerät die Entscheidung, ob der Leistungsschalter betätigt v/erden soll oder nicht, und es Öffnet die Steuerung 66 im Zeitpunkt b die Kontakte des Übertragungsschalters 24. Der Spannungsabfall, der durch den zunächst auftretenden Lichtbogen erzeugt wird, bewirkt_i ein Leiten des elektronischen Schalters 44, der in einem Zustand der Betriebsbereitschaft war und das Anlegen einer Spannung erwartete, so daß im Zeitintervall von b bis c der Spannungsabfall an Leistungsschalter durch den Spannungsabfall am elektronischen Schalter 44 gegeben ist, sobald dieser Schalter leitet, welcher Spannungsabfall durch den Parallelzweig mit dem Widerstand 46 leicht vermindert ist. Im Zeitintervall zwischen b und c sind die Kontakte des Übertragungsschalters 24 geöffnet und es ist die Schaltstrecke entionisiert.

Nach vollständiger Entxonisxerung bewirkt die Steuerung w des elektronischen Schalters 44 im Punkt c ein Abschalten dieses elektronischen Schalters. Hierdurch wird der Widerstand 46 in die Leitung eingeschaltet. Der Wert dieses Widerstandes ist so gewählt, daß beim Einschalten dieses Widerstandes in die Leitung bei dem herrschenden Spitzenstrom keine Überspannung auftritt, die den zulässigen Wert, nämlich in diesem Fall 34Q kV, überschreitet. Sollte die Kreiskapazität 19 für eine solche Begrenzung der Spitzenspannung nicht ausreichen, kann parallel zum Widerstand 46 ein zusätzlicher Kondensator

ORDINAL INSPECTEtS

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vorgesehen werden. Das· Einschalten des Widerstandes bewirkt eine Abnahme des Stromes, die eine Verminderung des Spannungsabfalles am Leistungsschalter zur Folge hat.

Wenn der Spannungsabfall am Leistungsschalter auf nahe 200 kV, also die normale Leitungsspannung abgefallen ist, öffnet die Steuerung 70 die Kontakte des Übertragungsschalters 26. Das Offnen fü^rt zu einem Spannungsabfall am elektronischen Schalter 50, so daß dieser Schalter leitend wird. Wenn die Kontakte des übertragungsschalters 26_> völlig geöffnet und entionisiert sind, schaltet im Punkt d die Steuerung 72 den elektronischen Schalter 50 ab. Hierdurch wird erneut der Spannungsabfall am Leistungsschalter erhöht, weil der energieverzehrende Widerstand 54 in Serie zum Widerstand 46 geschaltet wird. Die Geschwindigkeit des Spannungsanstieges wird außer der Kreiskapazität durch einen zusätzlichen Kondensator 52 begrenzt. Die Werte sind so gewählt, daß der durch das Abschalten des elektronischen Schalters 50 bedingte Spannungsanstieg nicht die bei diesem Beispiel zulässigen 34-0 kV überschreitet.

Die Serienschaltung der Widerstände 46 und 54 bev/irkt eine weitere Abnahme des Stromes im Zeitintervall von d bis e in Verbindung mit einer Abnahme des Spannungsabfalles am Leistungsschalter von nahezu dem maximal Taulässigen Wert bis zur Leitungs-Nennspannung, wie es in Fig. 3 veranschaulicht ist.

OBSG1?4AL INSPECTED

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Beim letzten Schritt bewirkt die Steuereinrichtung das Öffnen der Kontakte, des Übertragungsschalters 28, was wiederum einen Spannungsabfall an dem sich in Zustand der Betriebsbereitschaft befindenden elektronischen Schalter 56 zur Folge hat. Durch diesen Spannungsabfall wird der elektronische Schalter leitend. Wenn die Kontakte des Übertragungsschalters 28 völlig geöffnet und entionisiert sind, bewirkt die Steuerung 76 ein Ausschalten des elektronischen Schalters 56 in Punkt e. Der restliche überstrom wird von dem Kondensator 62 mit seinem Ableitwiderstand 60 aufgenommen. Yienn der Reststrom in den Kondensator geflossen ist, ist der das Überwachungsgerät durchfließende Strom auf Null zurückgegangen und der Spannungsabfall am Leistungsschalter hat den Nennwert der Leitungsspannung. Der Leistungsschalter 12 kann als Hauptschalter zum Unterbrechen der Leitung sowohl an deren der Quelle als auch an deren der Last benachbartem Ende verwendet werden. Weiterhin kann der Leistungsschalter für eine von einer Übertragungsleitung abgezweigte Leitung verwendet werden. Demnach handelt es sich bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Leistungsschalterg als Unterbrecher 12 in k dem dargestellten Kreis 10 als spezielle Anwendung eines allgemein verwendbaren Schalters und es verstellt sich, daß der erfindungsgemäße Leistungsschalter auch für andere Zwecke eingesetzt werden kann. Darüber hinaus ist der erfindungsgemäße Leistungsschalter auch nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern es sind Abweichungen davon möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

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Claims

Patentansprüche

i.jGleichetrom-Leistungsschalter, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Gleichstromleitung (14) hintereinander mindestens zwei mechanische Übertragungsschalter (24, 26 und 28) angeordnet sind und jedem Übertragungsschalter ein elektronischer Schalter (44 bzw. 50 bzw. 56) und außerdem den * ersten Übertragungsschaltern (24 und 26) je ein · energieverzehrender Widerstand (46 bzw. 5^) und dem letzten Übertragungsschalter· (28) ein Überstrom aufnehmender Kondensator (62) parallel geschaltet ist und daß mit den Übertragungsschaltern (24, 26 und 28) und den elektronischen Schaltern (44, 50 'und 56) eine Steuereinrichtung (64) gekoppelt ist, die den ersten übertragungsschalter (24) öffnet, während die nachfolgenden Übertragungsschalter (28) geschlossen sind, um einen Stromfluß durch den ersten elektronischen Schalter (44) zu erzwingen, dann den ersten elektronischen Schalter (44) in den nichtleitenden Zustand bringt, damit der Strom den ersten Widerstand (46) durchfließt, danach den gleichen Vorgang bei gegebenenfalls nachfolgenden weiteren Parallel-, schaltungen aus übertragungsschalter (26), elektronischem Schalter (50) und energieverzehrendem Widerstand (54·) wiederholt und endlich den letzten Übertragungsschalter (28) öffnet, so daß der Strom durch den letzten elektronischen Schalter (56) fließt, und dann auch diesen letzten elektronischen Schalter (56) in den nichtleitenden Zustand bringt, damit der Strom in den den überstrom aufnehmenden Kondensator (22) fließt und der Stromfluß in der Gleichstromleitung (14) unterbrochen wird·

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⁰^Mi INSPECT**

2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß insgesamt drei tJbertragungsschalter . (24, 26 und 28) hintereinander geschaltet sind.

5. Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die energieverzehrenden Widerstände (46 und 54) nichtlineare Y/iderstände sind.

4. Leistungsschalter nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem den Überstrom aufnehmenden Kondensator (62) ein YJider-

w stand (60) in Serie geschaltet ist.

5. Leistungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Gleichstromleitung (14) ein i-it der Steuereinrichtung (64) verbundenes Überwachungsgerät (22) gekoppelt ist.

6. Leistungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der elektronischen Schalter (44, 50 bzw. 56) eine Schaltröhre mit gekreuzten Feldern ist.

7« Leistungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der elektronischen Schalter (44, 50 bzw. 56) eine Schaltröhre mit Flüssigmetallkathode ist.

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