DE603963C

DE603963C - Einrichtung zum Schutz von Wechselstrom-Gleichstrom-Umformern

Info

Publication number: DE603963C
Application number: DES96010D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Otto Hofmann
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1931-01-08
Filing date: 1931-01-08
Publication date: 1934-10-11

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN ARI 11. OKTOBER 1934

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 d² GRUPPE 45

Patentiert im Deutschen Reiche vom 8. Januar 1931 ab

Es ist vorgeschlagen worden, bei Wechselstrom-Gleichstrom-Umformern, die mit einer oder mehreren Gleichstromquellen auf ein gemeinsames Gleichstromsammelschienensystem parallel arbeiten, in einer der Verbindungsleitungen jedes Umformers mit den Gleichstromsammelschienen Mittel vorzusehen, die bei Spannungsschwankungen im Wechselstromnetz den zum Umformer fließenden Rückstrom auf einen solchen Betrag schwächen, daß er noch im Tritt mit dem Wechselstromnetz bleibt und ferner gleichzeitig mit der Schwächung des Rückstromes einen bestimmten Erregungszustand des Umformers herbeiführen. Zum Beispiel kann man zu diesem Zwecke mit Hilfe eines Rückstromrelais einen Hilfsschalter auslösen, der einen Widerstand zur Schwächung des Rückstromes in den Gleichstromkreis einschaltet.

Bei Kurzschlüssen oder Erdschlüssen kommt es nun häufig vor, daß in der Zuleitung zur Umformerstation die Ölschalter im Speisekraftwerk oder in der Umformerstation auslösen, so daß der Umformer, der jetzt von der Wechsel-Stromquelle abgetrennt ist, von der Gleichstromseite her den abgetrennten Wechselstromnetzteil unter Spannung hält. Wird nun beispielsweise nach vorübergehenden Kurzschlüssen oder Erdschlüssen die Verbindung mit dem Kraftwerk wiederhergestellt, so ist wegen der nicht abgeglichenen Phasen des Umformers gegenüber der Wechselstromquelle in den meisten Fällen ein so heftiger Ausgleichstrom zu erwarten, daß der Umformer beschädigt wird.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Schutz von Umformern gegen die Schäden, die in den genannten Fällen auftreten würden. Erfindungsgemäß wird gleichzeitig mit der Schwächung des Rückstromes der Erregerstromkreis so eingestellt, daß sich der Umformer beim Ausbleiben der Wechselstromspeisung auf eine von der Normalfrequenz abweichende festgesetzte Frequenz einstellt, bei deren Erreichung er beiderseitig abgeschaltet wird. Beispielsweise kann man dies dadurch erreichen, daß der Erregerstrom des Umformers auf einen bestimmten Betrag verstärkt wird, so daß beim Wegbleiben der Netzspannung auf der Wechselstromseite die Frequenz des Umformers unter einen bestimmten Betrag sinkt. Bei Erreichen der festgesetzten Frequenz wird der Umformer beiderseitig abgeschaltet.

Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein Wechselstrom-Gleichstrom-Umformer ι liegt mit seinem Gleichstromteil über einem doppelpoligen Schalter 2 an Gleich-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Otto Hofmann in Berlin-Siemensstadt.

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stromsammelschienen 3 und 4, an denen noch weitere Gleichstromquellen, beispielsweise eine Batterie 5, angeschlossen sind. Wechselstromseitig ist der Umformer über einen Anlaßschalter 6, einen Transformator 7 und einen ölschalter 8 an die Wechselstromsammeischiene 9 angeschlossen, die über eine Fernleitung von einer nicht dargestellten Zentrale aus gespeist werden kann. 10 ist ein Stromrichtungsrelais, das bei störungsfreiem Betriebe seinen Kontakt 11 und bei Auftreten von Rückstrom seinen Kontakt 12 schließt. Dieses Rückstromrelais wird zweckmäßig so empfindlich gemacht, daß es schon bei einem Rückstrom anspricht, der den Verlusten des Umformers entspricht. Mit Hilfe dieses Relais 10 wird ein Hilfsschalter 14 gesteuert. Im normalen Betriebe wird dessen Einschaltspule 15 über den Relaiskontakt 11, einen Ruhekontakt 18 des Hilfsschalters 14 erregt. Beim Auftrete"n von Rückstrom wird durch Schließen des Relaiskontaktes 12 über einen Kontakt 17 des Hilfsrelais 14 die Ausschaltspule 16 erregt, so daß sich in diesem Falle der Hilfsschalter 14 öffnet und zur Begrenzung des Rückstromes einen Widerstand 13 in den Gleichstromkreis einschaltet. 22 ist ein Hilfsschütz, das bei Auftreten von Rückstrom einen Zusatzwiderstand 35 zum Regelwiderstand 34 parallel schaltet. Das Hilfsschütz 22 ist erregt, wenn ein weiteres Hilfsschütz 24 abgefallen ist. Das Hilfsschütz 24 ist im normalen Betriebe erregt. Es wird beim Auftreten von Rückstrom entregt und schaltet während der Zeit seines Abfallens vorübergehend den gesamten Regelwiderstand 34 in den Erregerstromkreis des Umformers ein. Dadurch wird erreicht, daß vor dem Parallelschalten des Zusatzwiderstandes 35 der Widerstand im Erregerstromkreis auf einen bestimmten Betrag vergrößert wird. Auf diese Weise ist es möglich, das Rundfeuer am Umformer zu unterdrücken, welches möglicherweise infolge des Rückstromstoßes aufgetreten sein könnte. Um diese Wirkung sicher zu erreichen, gibt man dem Hilfsschütz 24 zweckmäßig eine gewisse Zeitverzögerung.

Zu der Schutzeinrichtung gehört ferner ein Frequenzrelais 46, das von einem Wandler 39 aus über einen Kontakt 45 des ölschalters 8 und einen Kontakt 19 des Hilfsschalters 14 erregt wird und welches seinen Kontakt 47 schließt, wenn die Frequenz an den Sammelschienen 9 unter einen bestimmten Betrag sinkt. Die Schutzeinrichtung arbeitet folgendermaßen : Im normalen Betriebe sind die Schalter 2 und 8 und der Hilfsschalter 14 geschlossen, das Hilfsschütz 24 ist über einen Kontakt 20 des Hilfsschalters 14 und einen Kontakt 28 des Gleichstromschalters 2 erregt und schließt in diesem Falle an seinem Kontakt 25 den Erreger-Stromkreis des Umformers über den Regler 34 und die Erregerwicklung 33. Wenn die Netzspannung beispielsweise infolge eines Kurzschlusses auf der Wechselstromseite verschwindet, arbeitet der Umformer 1 auf das Netz weiter, indem er jetzt aus den Gleichstromsammelschienen 3 und 4 Rückstrom bezieht. Dieser Rückstrom veranlaßt in der oben beschriebenen Weise das Ausschalten des Hilfsschalters 14, wodurch der Widerstand 13 zur Begrenzung des Rückstromes im Gleichstromkreis eingeschaltet wird. Durch Öffnen des Hilfsschalters 14 wird an dessen Hilfskontakt 20 der Erregerstromkreis für das Hilfsschütz 24 unterbrochen. Dieses fällt mit der eingestellten Verzögerung ab, wobei es während des Abfallens den gesamten Regelwiderstand 34 in Reihe zur Erregerwicklung 33 des Umformers legt. Wenn das Hilfsschütz abgefallen ist, schließt es den Erregerstromkreis für das Hilfsschütz 22 am Kontakt 26 über einen Hilfskontakt 27 des Gleichstromschalters 2 und einen Hilfskontakt 21 des Schalters 14. Das Hilfsschütz 22 schließt nun seinen Kontakt 23, wodurch parallel zum Gesamtregelwiderstand 34 der Zusatzwiderstand 35 in den Erregerstromkreis des Umformers eingeschaltet wird, so daß der Erregerstrom um ein bestimmtes Maß verstärkt wird und hierdurch die Frequenz des Umformers unter einen bestimmten Betrag herabgedrückt wird.

Der Hilfsschalter 14 schließt in seiner Ausschaltstellüng ferner den Erregerstromkreis für das Frequenzrelais 46, so daß beim Sinken der Frequenz unter einen bestimmten Wert jetzt am Kontakt 47 die Ausschaltspule 41 des ölschalters 8 über einen Hilfskontakt 43 dieses Ölschalters erregt wird. Der ölschalter 8 wird also geöffnet und schließt damit an seinem Hilfskontakt 42 über einen Hilfskontakt 30 des Gleichstromschalters 2 und die Ausschaltspule 32 den Auslösestromkreis für den Gleichstromschalter 2, so daß nun der Umformer beiderseitig vom Netz abgetrennt ist. Die Erregerstromkreise der beiden Hilfsrelais 22 und 24 werden durch das Abschalten des Umformers an den Hilfskontakten 28 bzw. 27 des Gleichstromschalters 2 unterbrochen, so daß jetzt der gesamte Regelwiderstand 34 im Erregerstromkreis des Umformers liegt, wodurch eine starke Entregung des auslaufenden Umformers be- no wirkt wird.

Der Widerstand 35 wird vorteilhaft so bemessen, daß die Frequenzänderung in den Fällen, wo die Spannung der Wechselstromquelle ausbleibt oder unter einen für den Betrieb unzulässigen Restbetrag, z. B. unter 20%» sinkt, sehr rasch das Frequenzrelais zum Ansprechen bringt.

In den Fällen, wo die Restspannung größer ist, wird sich die Frequenzänderung nicht auswirken können, da dann das Netz den Umformer weiter in Tritt hält. Um auch in diesem Falle bei lang

dauernden Spannungsabsenkungen den Umformer abzuschalten, wird —· wie schon vorgeschlagen worden ist — ein Zeitrelais 48 vorgesehen, das beim Auftreten von Rückstrom durch Schließen des Kontaktes 12 am Rückstromrelais 10 erregt wird. Nach Ablauf der eingestellten Zeit schließt dieses Zeitrelais seinen Kontakt 49, so daß dadurch der Umformer ebenfalls beiderseitig vom Netz abgeschaltet wird.

Wenn die Betriebsstörung, die das Abschalten des Umformers zur Folge hatte, beseitigt ist, kann er selbsttätig wieder angelassen werden. So kann beispielsweise nach Eintreten normaler Spannungsverhältnisse auf der Wechselstromseite und, nachdem die Klemmenspannung des auslaufenden Umformers auf einen für das Anlassen des Umformers und das gefahrlose Umschalten des Anlaßschalters genügenden Wert gesunken ist, mit Hilfe besonderer Relais, welche diese Betriebsgrößen überwachen, die selbsttätige Wiedereinschalteinrichtung betätigt werden. In der Figur ist nur die Anlaßvorrichtung für Handbetrieb dargestellt. Zum Anlassen wird zunächst der Anlaßschalter 6 aus seiner Betriebsstellung 37 in die Anlaßstellung 36 gebracht, nachdem die Klemmenspannung des Umformers genügend gesunken ist. Mit Hilfe eines Steuerschalters 50 kann der Ölschalter 8 eingeschaltet werden. Zu dem Zweck wird der Steuerschalter in die Einschaltstellung gelegt, wodurch der Erregerstrom für die Einschaltspule 40 über den »Ein-«Kontakt 51, einen Hilfskontakt 44 des ölschalters 8 und einen Hilfskontakt 38 des Anlaßschalters geschlossen wird. Zum Ausschalten von Hand dient der »Aus«-Kontakt 52 des Steuerschalters 50. Entsprechend ist für den Gleichstromschalter 2 auf der Gleichstromseite ein Kommandoschalter 53 vorgesehen, der in seiner Einschaltstellung den Erregerstromkreis für die Einschaltspulen 31 über den »Ein«-Kontakt 54 und den Kontakt 29 des Gleichstromschalters 2 schließt. Durch Schließen des »Aus«-Kontaktes 55 kann auch der Gleichstromschalter von Hand ausgeschaltet werden.

Claims

Patentansprüche:

i. Einrichtung zum Schutz von Wechselstrom-Gleichstrom-Umformern, die mit einer oder mehreren Gleichstromquellen auf ein gemeinsames Gleichstromsammelschienensystem parallel arbeiten und bei denen in einer der Verbindungsleitungen jedes Umformers mit den Gleichstromsammeischienen Mittel vorgesehen sind, die den zum Umformer fließenden Rückstrom schwächen und bei denen ferner gleichzeitig mit der Schwächung des Rückstromes ein bestimmter Erregungszustand des Umformers herbeigeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregerstrom so eingestellt wird, daß sich der Umformer beim Ausbleiben der Wechselstromspeisung auf eine von der Normalfrequenz abweichende festgesetzte Frequenz einstellt, bei deren Erreichung er beiderseitig abgeschaltet wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Rückstrom der Erregerstrom, des Umformers auf einen bestimmten Betrag verstärkt wird, so daß bei Wegbleiben der Spannung auf der Wechselstromseite die Frequenz des Umformers unter einen bestimmten Betrag sinkt.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Hilfsschützes (22), das bei Rückstrom zum Regelwiderstand (34) einen Zusatzwiderstand (35) parallel schaltet.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Parallelschalten des Zusatzwiderstandes (35) zunächst vorübergehend der Widerstand im Erregerstromkreis auf einen bestimmten Betrag vergrößert wird.
5. Einrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites, im normalen Betriebe erregtes Hilfsschütz (24) vorgesehen ist, das bei Auftreten von Rückstrom abfällt, wobei während des Abfallens der gesamte Regelwiderstand (34) vorübergehend in den Erregerstromkreis des Umformers eingeschaltet wird, und welches ferner im entregten Zustande das zur Parallelschaltung des Zusatzwiderstandes dienende Hilfsschütz (22) einschaltet.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Hilfsschütz (24) mit einer Zeitverzögerung versehen ist..
7. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Auftreten von Rückstrom ein an die Wechselstromsammeischiene angeschlossenes Frequenzrelais (46) erregt wird, das bei Erreichen der festgesetzten Frequenz die beiderseitige Abschaltung des Umformers bewirkt.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Abschalten des Umformers beide Hilfsschütze (22, 24) abfallen, so daß eine starke Entregung des auslaufenden Umformers bewirkt wird.
9. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 8, bei der ein von einem Rückstromrelais betätigter Hilfsschalter (14) bei seiner öffnung einen Widerstand (13) zur Schwächung des Rückstromes in den Gleichstromkreis einschaltet, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Hilfsschalter gleichzeitig den Erregerstromkreis des zweiten Hilfsschützes (24) öffnet, welches im abgefallenen Zustand den Erregerstromkreis des ersten Hilfsschützes (22) schließt,

und daß der Hilfsschalter ferner das an den Wechselstromsammelschienen liegende Frequenzrelais (46) einschaltet.
10. Einrichtimg nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei Wiederkehr normaler Spannungsverhältnisse auf der Wechselstromseite und nachdem die Klemmenspannung des auslaufenden Umformers genügend gesunken ist, der Umformer selbsttätig wieder in Betrieb genommen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen