DE2331615A1

DE2331615A1 - Synchronschalter mit parallelkontakt

Info

Publication number: DE2331615A1
Application number: DE2331615A
Authority: DE
Inventors: Adolf Dipl Ing Dr Eidinger
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1973-05-21
Filing date: 1973-06-22
Publication date: 1974-12-12
Also published as: FR2231091A1; FR2231091B1; CH559447A5; US3935509A

Description

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Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)

Synchronschalter mit Parallelkontakt

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Synchronschalter mit Parallelkontakt in Generatornähe.

Schalter in Generatornähe müssen Ausschaltströme bis 250 kA beherrschen. Wegen der grossen Gefahren und Schäden bei so hohen Kurzschlussströmen sind kurze Aussschaltzeiten sehr erwünscht. Da bei generatornahen Kurzschlüssen das Wechselstromglied des Kurzschlussstromes wesentlich schneller abklingt als das Gleichstromglied, treten jedoch während eines längeren Zeitraumes, der bei Grossgeneratoren einige hundert Millisekunden.betragen kann, keine für die Stromunterbrechung erforderlichen Stromnulldurchgänge auf. Pur das Abklingen des Gleich-

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Stromgliedes ist dabei die Zeitkonstante des Kurzschlusskreises T = L/R (1),

Si

wobei L die Induktivität des Generators und R der ohmsche Widerstand .des Kurzschlusskreises bedeuten, massgebend. Bei Wechselstromschaltern wird durch den zusätzlichen Widerstand des Schaltlichtbogens die Zeitkonstante des Kurzschlusskreises erheblich verkürzt (z.B. um den Paktor 10) und der erste Stromnulldurchgang tritt spätestens etwa 25 ms nach der Kontakttrennung auf. In diesem Moment kann der Schalter löschen.

Wechselstromschalter weisen jedoch den grossen Nachteil auf, dass sie wegen der grossen Lichtbogenarbeit einen starken Kontaktabbrand haben und dass demzufolge die Kontaktstücke sehr schwer und massiv sein müssen. Demgegenüber können die Kontaktanordnungen von Synchronschaltern bei gleichen Abschaltströmen viel kleiner gehalten werden, da bei ihnen der Schaltlichtbogen höchstens während 1 ms brennt und daher nur ein sehr geringer Kontaktabbrand auftritt. Da die Synchronkontakte wegen der hohen Kontaktgeschwindigkeit sehr leicht ausgeführt sind, können sie den Dauerstrom nicht ständig führen und werden daher wie z.B. Fig. 1 zu entnehmen ist, in der 1 einen Synchronkontakt, 2 einen Hilfsschalter, 4 und 3 die zugehörigen Synchron- und Dauerstrom-

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pfade bezeichnen, durch einen Hilfsschalter 2 überbrückt, der die Führung des Dauerstromes übernimmt. Bei einer Ausschaltung öffnet zuerst der Hilfsschalter.(Lastschalter) 2, wodurch der Strom auf den Synchronkontakt 1 kommutiert wird. Der Synchronkontakt 1 öffnet den Synchronstrompfad H dann im nächsten Nulldurchgang und unterbricht den Kurzschlussstrom.

Durch das fast völlige Fehlen des Lichtbogens können Synchronschalter jedoch nicht das Gleichstromglied beeinflussen und durch Reduktion der Zeitkonstante des Kurzschlusskreises den Stromnulldurchgang erzwingen. Sie müssen daher mit der Trennung bis zum ersten natürlichen Stroanulldurchgang warten.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Generatorschalter nach dem Synchronprinzip zu schaffen, weicher innerhalb kurzer Zeit auch Kurzschlussströme ohne Nulldurchgänge ausschalten kann.

Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass im Synchronstrompfad ein ohmscher Widerstand (R) liegt, der höchstens das 0,2-fache, vorzugsweise jedoch das 0,1-fache, der subtransienten Kurzschlussimpedanz (<uL)

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des Generators aufweist.

Der Vorteil des erfindungsgemässen Generatorschalters gegenüber den bekannten Anordnungen ist insbesondere darin zu sehen, dass er die klein zu dimensionierende, lichtbogenlose Kontaktanordnung des Synchronschalters und die kurzen Ausschaltzeiten des Wechselstromschalters in sich vereinigt.

"Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert.

Hierbei zeigt:

Fig. 1 das Schaltbild eines zum Stand der Technik zu zählenden Generatorschalters nach dem Synchronprinzip,

Fig. 2 das Schaltbild eines zum Stand der Technik zu zählenden Generatorschalters,

Fig. 3 das Schaltbild des erfindungsgemässen Generatorschalters, und

Fig. ^ den Arbeitsbereich A des bekannten Generatorschalters gemäss Fig. 2 und den Arbeitsbereich B des erfindungsgemässen Generatorschalters.

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In den Figuren 1, 2 und 3 haben die Bezugsziffern dieselbe Bedeutung. 1 ist ein Synchronkontakt, 2 ein dazu parallel gelegter Lastschalter^¹} und 3 die zugehörigen Strompfade,

wobei 3 den Dauerstrom führt, 5 ein Lichtbogenschaiter, 6 eine dazu parallel gelegte Schaltstelle und R ein ohmscher Widerstand.

In der bekannten Schaltungsanordnung gemäss Fig. 2 befindet sich der ohmsche Widerstand R im Strompfad M. Er muss einerseits so klein bemessen sein, dass beim Oeffnen des Lichtbogenschalters 5 leicht eine Stromkommutierung vom Dauerstrompfad 3 auf den Strompfad ^ erfolgen kann, andererseits _t soll er doch so gross sein, dass durch ihn die Stromunterbrechung durch die Schaltstelle 6 wesentlich erleichtert wird. Solch eine Schaltungsanordnung beeinflusst die Steilheit und Höhe der wiederkehrenden Spannung und dient neben der Erleichterung der Arbeit der Schaltstelle 6 auch zur Erreichung einer gleichmässigen Spannungsverteilung bei Mehrkammerschaltern. Um die erforderliche aperiodische Dämpfung der wiederkehrenden Spannung zu erreichen, muss der Widerstand R so dimensioniert sein, dass er wesentlich grosser als die subtransiente Kurzschlussimpeda:.^ «L des Generators ist.

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Die grundsätzlich andere Wirkungsweise der Erfindung geht aus Fig. 3 hervor. Da der in den Synchronpfad 4 eingefügte ohmsche Widerstand R höchstens das 0,2-fache, vorzugsweise sogar nur das 0,1-fache der subtransienten Kurzschlussreaktanz ωL des Generators aufweist, ist der Spannungsabfall an diesem Widerstand R auch nach Oeffnen des Lastschalters 2 und Stromkommutierung höchstens das 0,2-fache der vollen treibenden Spannung U, so dass die Kommutierungsaufgabe durch diesen zusätzlichen Widerstand R nicht wesentlich erschwert wird. Der Widerstand R ist ausserdem so klein, dass durch ihn der Kurzschlussstrom I beim Kommutieren nicht merklich reduziert wird. Der Widerstand R reduziert die Gleichstromzeitkonstante T = L/R nach

Gleichung (1) des vorher für den Gleichstrom fast widerstandslosen Kreises so stark, dass nach wenigen Millisekunden, spätestens aber nach 25 ms, ein Stromnulldurchgang auftritt und die Kontakte des Synchronschalters 1 unterbrechen können.

Anhand von Pig. ¹J werden graphisch der Arbeitsbereich A des bekannten Generatorschalters und der Arbeitsbereich B des erfindungsgemässen Generatorschalters erläutert. Das Verhältnis R/ 6>L von ohmschem Widerstand R zu subtransienter Kurzschlussreaktanz cjL des Kurzschlussstromkreises ist auf der Abszisse gegen das Verhältnis I₂^¹I ^{von widersfcand}sstrom

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I. zu Kurzschlussstrom I bzw. das Verhältnis der am Widerstand R abfallende Spannung U_D zur vollen treibenden Spannung U aufgetragen.

Im Arbeitsbereich A ist der Widerstandsstrom Ip immer wesentlich kleiner als der Kurzschlussstrom I.: Ip^ 0,25 I-, und der Widerstand wird praktisch mit der vollen treibenden Spannung beansprucht: U_,^U. Es findet keine eigentliche Kommutierung statt, sondern es wird die Löschung im Nulldurchgang durch Dämpfung der wiederkehrenden Spannung erleichtert.

Im Arbeitsbereich B ist IpS^I₁ und die Spannung am Widerstand bleibt sehr klein. (U_D = 0,05 - 0,2 U)

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Claims

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Patentanspruch

) Synchronschalter mit Parallelkontakt in Generatornähe, dadurch gekennzeichnet, dass im Synchronstrompfad (H) ein Widerstand (R) liegt, der höchstens das 0,2-fache, vorzugsweise das 0,1-fache, der subtransienten Kurzschlussimpedanz (cuL) des Generators aufweist.

Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.

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