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Anordnung zum Schnelleinschalten elektrischer Stromkreise mittels
gesteuerter Entladungsstrecken In manchen Fällen der Starkstromtechnik ist es von
großer betrieblicher Bedeutung, wenn Apparate oder Stromkreise großer Leistung wesentlich
rascher zugeschaltet werden können, .als es mit den gebräuchlichen Hochleistungsschaltern,
z. B. ölschaltern, Druckgasschaltern, möglich ist. Die Einschaltzeit dieser Schaltapparate
sowie :der zugehörigen Auslöseeinrichtungen ist zu groß, als daß mit solchen Schaltern
das mancherorts bestehende Bedürfnis erfüllt werden könnte, bei Wechselstromanlagen
Zuschaltungen innerhalb weniger Perioden oder im Bruchteil einer Periode vorzunehmen
oder gar praktisch ohne jede Verzögerung zu schalten.
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In den gittergesteuerten Entladungsstrecken und :den mit Hilfslichtbogen
gesteuerten Lichtbogenkammern stehen der Starkstromtechnik Mittel zur Verfügung,
um solche Schaltanordnungen höchstmöglicher Schaltgenauigkeit aufzubauen.
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Es sind Anordnungen zum Schalten elektrischer Stromkreise mittels
gesteuerter Entladungsstrecken bekannt, deren Freigabe den eigentlichen Schaltvorgang
bewirkt. Die Entladungsstrecken werden unmittelbar nach Freigabe durch üffnung oder
Schließung parallel liegender, zugeordneter, mechanischer Schalter von der Stromführung
entlastet.
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Die Erfindung betrifft eine Anordnung für eine vorteilhafte Verwendung
derartiger gittergesteuerter Entladungsstrecken zum Zwecke der Schnellzuschaltung
elektrischer Stromkreise. Gemäß der Erfindung erfolgt die Auslösung der Ein- oder
Ausschaltbewegung des mechanischen Schalters unter dem Einfluß des in der Entladtmgsstrecke
fließenden Stromes. Dadurch wird einmal erreicht, daß der mechanische Parallelschalter
und insbesondere seine Auslöseeinrichtungen einfacher ausgeführt werden können und
daß gleichwohl der Schaltaugenblick ungleich genauer festgelegt werden bzw. in bedeutend
vielfältigerer Weise von den Augenblickswerten oder von der Änderung beliebiger
Betriebsgrößen abhängig gemacht werden kann. Andererseits bewirkt die Verbindung
mit dem mechanischen Schalter, daß betriebsmäßig keine Lichtbogenverluste ;auftreten
und daß die nur während sehr kurzer Zeiten stromführenden E.ntla dungsgefäßeunter
Umständen verhältnismäßig klein bemessen werden können.
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Der Erfindungsgedanke ist von besonderer Bedeutung für .die Schaltvorgänge
in Hochspannungsleitungen, insbesondere für solche Schaltvorgänge, die zum Schutze
der Leitungen, beispielsweise gegen Störungen oder gegen unzulässige Spannungsspitzen,
eingeleitet werden. Ein Beispiel für eine derartige Anwendung der Sc'hnellzuschaltung
zeigt Abb. z, die sich :auf die Kompensation einer
Ilochspannungsleitung
io bezieht, Solche Leitungen weisen eine beträchtliche Leitungskapazität auf. Zu
deren Kompensation werden abhängig vom Belastungszustand der Lei, tung Drosseln
zugeschaltet. Dies erfolgt z. B. an praktisch ausgeführten Anlagen so, daß in den
Umspannstationen Umspanner 2o aufgestellt sind, welche neben der normalen Eingangs-
und Ausgangswicklung 2i und 22 zur Speisung des Verbrauchers 25 noch einedritte
Wicklung 23 besitzen. An diese Wicklung werden drei Drosseln 31, 32, 33: abhängig
vom Leistungsfaktor in der Hochvoltleitung io über Schalter 34, 35, 36 zugeschaltet.
Treten nun plötzlich Entlastungen auf der Leitung io ein, so ergeben sich mit Rücksicht
auf die verhältnismäßig lange Schaltzeit normaler Schalter für -den Betrieb recht
unangenehme Spannungsspitzen, welche nur vermiedenwerden können, wenn eine Schnellzuschaltung
der Drosseln möglich ist.
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Das Ausfuhr ungsbeispiel der Abb. 2 zeigt die Ausbildung eines derartigen
Schnellschalters im einzelnen; die verwendete Grundschaltung ist ähnlich auch schon
bei anderen Einrichtungen vorgeschlagen worden, die jedoch lediglich zur Abschaltung
von Strömen, insbesondere Kurzschlußströmen, dienen sollten. An die Leitung i soll
ein beliebiger Verbraucher 2, z. B. eine Kompensationsdrossel nach Abb. i, durch
Schnellzuschaltung anschließb,ar sein. Parallel zu dem Hochleistungss,chalter 4,
der keine Schnellauslösung zu erhalten braucht und auch nicht für extrem rasche
Schalterbewegung ausgeführt werden muß, ist eine gesteuerte Ventilanordnung 5 vorgesehen.
Es können hierfür, falls es sich um ein Wechselstromnetz handelt, in bekannter Weise
zwei gegensinnig parallel geschaltete Dampf- oder Gasentladungsstrecken mit beliebiger
Steuerung, vorzugsweise Gittersteuerung, vorgesehen sein. Wird der Verbraucher aus
einem Gleichstromnetz gespeist,- so genügt natürlich eine einzige Entladungsstrecke.
Aber auch bei Wechselstrom kann der Aufwand an Entladungsstrecken vermindert werden
durch Benutzung einer gittergesteuerten Entladungsstrecke mit zwei Kathoden oder,
wie es im Ausführungsbeispiel dargestellt ist, eines entsprechend gesteuerten Lichtbogenstromrichtergefäßes,
das zur Steuerung mit HilfszünduzZg 51 versehen ist. In Reihe zu dem Ventil ist
ein Widerstand 3 angeordnet und parallel zu :diesem die Erregerwicklung eines Relais
6, welches bei Stromfluß im Ventilkreis den Hilfsstromkreis für die Schließspule41
des Hochleis.,gsschalters 4' schließt. Die Hilfselektrode 51 des LichtbOgenventils
5 möge von der schematisch dargestellten Einrichtung 7 im Takte der Netzfrequenz
gesteuert werden, und zwar in Abhängigkeit von einer Hilfsentladungsstrecke 8, deren
Steuergitter willkürlich, beispielsweise durch Druckknopfsteuerung, oder selbsttätig
durch ein trägheitslos arbeitendes betriebsgnößenabhängiges Relais 9, vorzugsweise
ein Röhrenrelais, gesperrt oder freigegeben wird. Zwischen der Steuereinrichtung
7 und der Hilfselektrode 5 i ist zweckmäßig noch ein Relais i i vorgesehen, welches
bei Schließlug des Hochleistungsschalters 4. mittels der gekuppelten Hilfskontakte
43 geöffnet wird und so auch die Vermeidung der Verluste im Steuerkreis erlaubt,
sobald die Ventilstrecke keinen Strom, mehr zu führen braucht. Beim öffnendes Schalters
4 schließt .das Relais i % den Steuerkreis wieder, so daß .die Einrichtung wieder
betriebsbereit ist. Bei Verwendung gittergesteuerter Entladungsstrecken und vergleichsweise
niedrigen Steuerspannungen kann die Einrichtung i i gegebenenfalls in Fortfall kommen.
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Durch entsprechende Auslegung der Gittersteuerung hat man es in der
Hand, :den Einschaltzeitpunkt der Schaltventile zeitlich beliebig zu legen. So empfiehlt
es sich vor allem, beim Zuschalten von Verbrauchern mit starker Induktivität mit
Rücksicht auf die Ausgleichsvorgänge beim plötzlichen Zuschalten von Induktivitäten
den Zündzeitpunkt der Ventile so zu legen, daß möglichst beim Durchgang des Stromes
durch Null oder zumindest in dessen Nähe die Zuschaltung erfolgt. Man kann zu diesem
Zweck das Relais 9 oder auch ,den Steuer- oder Anoden, kreis der Röhre 8 zusätzlich
vom Augenblickswert des Stromes ;abhängig machen und so eine genaue Schaltung in
dem gewünschten Zeitpunkt erreichen.
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Ferner kann zwischen .dem Relais 6 -und der Betätigung .des Sehalters
q. noch ein Zeitrelais vorgesehen sein. Damit ist es unter Umständen möglich, bei
kurzzeitigen Störungen oder Schwankungen der regelnden Betriebsgrößen nur die kurzzeitige
Zuschaltung des Apparats 2 über die Ventile zu bewirken, ohne daß der Schalter 4
in Bewegung gesetzt zu werden braucht. Dauert die Störung länger an, so schließt
der Schalter 4 und bringt damit die Entladung in den Ventilen zum Erlöschen.
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An weiteren Anwendungsmöglichkeiten sei z. B. noch die Schnellzuschaltung
von Schwingkreisen und Kondensatoren bei Symmetrierungsanordnungen oder das Schnellkurzschließen
von Kondensatoren genannt, welche zur Reihenkompensation von übertragungseinrichtungen
dienen.