DE69216179T2

DE69216179T2 - Elektrisches Leistungsversorgungssystem

Info

Publication number: DE69216179T2
Application number: DE69216179T
Authority: DE
Inventors: Yoshihito Asai; Yukio Kurosawa; Isao Nishida; Youichi Ohshita; Masaru Watanabe; Tokio Yamagiwa
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-09-13
Filing date: 1992-09-11
Publication date: 1997-07-31
Anticipated expiration: 2012-09-12
Also published as: CN1070517A; EP0532045B1; JPH0576136A; EP0532045A2; CN1035295C; EP0532045A3; US5473494A; KR930007026A; DE69216179D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Leistungsversorgungssystem mit einer Überspannungsbegrenzungsfunktion und insbesondere ein elektrisches Leistungsversorgungssystem, das in der Lage ist, eine bei Betätigung eines Stromunterbrechers im genannten Leistungssystem auftretende Überspannung zu begrenzen.
Bei Betätigung eines Stromunterbrechers auftretende Überspannungen umfassen eine Einschaltstoßspannung, die eine Überspannung aufbaut, wenn eine Ladespannung auf einer Übertragungsleitung zum Zeitpunkt des Einschaltens wie eine Wanderwelle eine sukzessive Reflektion erfährt, und eine Ausschaltstoßspannung, die ebenfalls eine Überspannung aufbaut, wenn eine Wanderwelle aufgrund eines Spannungsabfalls auf der Übertragungsleitung zum Zeitpunkt einer Masseschlußunterbrechung eine sukzessive Reflexion erfährt. Die größte dieser Überspannungen erreicht manchmal ein Dreifaches der Phasenspannung. Bislang wurden gegen derartige Überspannungen Widerstandsschließstromunterbrecher und Widerstandsöffnungsstromunterbrecher verwendet, wobei gleichzeitig Bemühungen unternommen wurden, das Isolationsniveau des Übertragungs systems ausreichend zu gestalten, um derartigen Überspannungen standzuhalten.
Um die Kapazität von elektrischen Leistungsübertragungssystemen aufgrund der wachsenden Forderung nach einer stärkeren Leistungsversorgung zu erhöhen, wurden Baupläne für ein 1000-kV-Leistungsübertragungssystem vorangetrieben. Bei derartigen Ultrahochspannung-Leistungsübertragungssystemen wird es aus wirtschaftlicher Sicht schwierger, eine Leistungsübertragungsleitung zu bauen, die Überspannungen zufriedenstellend aushalten kann, die bei Betätigung ihres Stromunterbrechers erzeugt werden. Daher ist beabsichtigt, eine Überspannungs-Begrenzungseinrichtung zum Begrenzen der bei Betätigung des Stromunterbrechers erzeugten Überspannungen in möglichst geringem Umfang auszugestalten, um den Bau wirtschaftlicher Leistungsübertragungsleitungen zu ermöglichen. Bei einem 1000-kV-System beispielsweise gilt die Forderung, die Überspannungen unter dem 1,6fachen der Phasenspannungs-Spitzenwerte zu halten. Um den bei Schließen eines Stromunterbrechers in Leistungsübertragungssystemen mit einer niedrigeren Spannung als die obige entstehenden Überspannungen entgegenzuwirken, wurde beispielsweise ein Widerstandsschließstromunterbrecher verwendet, der über einen Widerstand schließt und die Energie einer fortschreitenden Welle aufnimmt. Dieses System ist jedoch hinsichtlich einer Begrenzung der Überspannungen bei einer Unterbrechung unwirksam. Daher wurde ein Widerstandsöffnungsstromunterbrecher vorgeschlagen, der auch zum Zeitpunkt einer Unterbrechung über einen Widerstand unterbrochen werden kann. Bei einem Gas-Stromunterbrecher des Blastyps, der heute sehr gern verwendet wird, liegt eine Widerstandsstromleitungszeit während einer Unterbrechung wesentlich über ca. 30 ms. Ferner muß er den Außer-Phase-Schließ- und den Außer-Phase-Öffnungsbetrieb aushalten, der ein 2-faches der Betriebsspannung des Stromunterbrechers erreicht. Daher nimmt sein Widerstand unvermeidlich große Abmessungen an, und außerdem ist eine aufwendige Verzögerungsbetätigungsvorrichtung zum Betätigen seiner Widerstandsschließeinheit bzw. seiner Widerstandsöffnungseinheit erforderlich. Ferner geht damit immer ein beträchtliches Problem der Systemzuverlässigkeit einher, das darin begründet liegt, daß ein Ausfall des Widerstands bzw. der Betätigungsvorrichtung des Systems zu einem Sammelschienenausfall führt, der anschließend den Schaltstationsbetrieb paralysiert.
Ferner haben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung festgestellt, daß die Überspannungen an den Tonübertragungssystemen auftreten, deren Stromunterbrecher nicht in Betrieb sind. Beim Stand der Technik, das heißt in den japanischen Offenlegungsschriften Nr. Hei-2-146930 und Hei-2-106133, wurden jedoch die in den Tonübertragungssystemen auftretenden Überspannungen nicht berücksichtigt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es sind Aufgaben der vorliegenden Erfindung, die in Verbindung mit dem Stand der Technik stehenden Probleme zu lösen und ein elektrisches Leistungsversorgungssystem zu schaffen, das in der Lage ist, darin auftretende Überspannungen deutlich zu begrenzen, und das eine beträchtlich höhere Systemzuverlässigkeit aufweist.
Diese Aufgaben sind durch die in Anspruch 1, und Anspruch 4 definierten Leistungsversorgungssysteme gelöst. Das System der Erfindung ist in der Lage, ungünstige Überspannungswirkungen auf die anderen Tonübertragungssysteme zu minimieren, wodurch ein hoch-zuverlässiges elektrisches Leistungsversorgungssystem geschaffen wird.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden genauen Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, dargestellt in den beiliegenden Zeichnungen, deutlicher hervor; es zeigt:
FIG. 1 ein Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
FIG. 2 ein Betriebskennliniendiagramm, das die Arbeitsweise des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung erläutert;
FIG. 3 ein Spannungskennliniendiagramm, das die Arbeitsweise des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung erläutert;
FIG. 4 ein Kennliniendiagramm, das Überspannungsänderungen als Vielfache bei einer Änderung der Widerstandswerte darstellt;
FIG. 5 bis FIG. 10 Schaltbilder weiterer Ausführungsbeispiele der Erfindung.

GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

FIG. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das ein elektrisches Leistungssystem 1 darstellt, auf dessen elektrischer Leistungsquellenseite ein an einen Generator 6 angeschlossener elektrischer Leistungstransformator 5 ferner über einen Stromunterbrecher 4 an eine Sammelschiene 10 angeschlossen ist. An diese Sammelschiene 10 sind jeweils über Stromunterbrecher 3a und 3b zwei Paare von Leistungsübertragungsleitungen 2a und 2b angeschlossen. An Zuführungsabschnitten der Leistungsübertragungsleitungen sind jeweils Ableiter 9a und 9b angeschlossen. Zwischen der Masse und jeweiligen Hauptkreisen, die einen Stromunterbrecher 3a bzw. 3b mit einer Übertragungsleitung 2a bzw. 2b verbinden, sind über Schalteinrichtungen 7a bzw. 7b Widerstände 8a bzw. 8b vorgesehen, die in Verbindung eine Überspannungsbegrenzungseinrichtung bilden. Tritt auf der Übertragungsleitung 2a ein Masseschluß 30 auf, so wird durch einen Detektor 35a, wie zum Beispiel einen Stromwandler oder ähnliches, ein (in FIG. 2 dargestellter) Fehlstrom 11 erfaßt. In Reaktion auf ein (in FIG. 2 dargestelltes) Signal 12, das von einem mit dem Detektor 35a verbundenen Fehlerdetektor 31a, wie zum Beispiel einem Relais oder ähnlichem, gesendet wird, schließt zuallererst die Schalteinrichtung 7b einer Tonleistungsschaltung gemäß einer in FIG. 2 dargestellten Ansprechkennlinie 14. Anschließend öffnet ein Stromunterbrecher 3a auf der fehlerhaften Leitung gemäß einer in FIG. 2 dargestellten Ansprechkennlinie 13. Ein Teil des Signals vom Fehlerdetektor 31a gelangt zu einem Zeitgeber 32a, der nach einem Intervall einiger Perioden ein Signal an die Schalteinrichtung 7b ausgibt, die derart gestaltet ist, daß sie bei Empfang des Signals öffnet. Tritt der Masseschluß auf der Übertragungsleitung 2b auf, so werden durch einen Stromwandler 35b, einen Fehlerdetektor 31b und einen Zeitgeber 32b die Schalteinrichtung 7a und der Stromunterbrecher 3b in der gleichen Weise wie oben beschrieben betätigt. Es sei beispielsweise angenommen, daß an einer Phase der Übertragungsleitung 2a nahe ihrer Mitte ein Masseschluß aufgetreten ist. Bei Auftreten eines Masseschlusses fließt in einem Direktmassesystem ein großer Masseschlußstrom, wodurch die Amplitude der Leistungsquellenspannung aufgrund der Leistungsquellenimpedanz, wie durch eine Kennlinie 20 in FIG. 3 dargestellt, abfällt, und die Klemmenspannung eines Stromunterbrechers 3a auf der fehlerhaften Leitung 2a fällt, wie durch eine Kennlinie 21 angezeigt, von VO auf VT ab. In diesem Moment läßt sich auf einer intakten Übertragungsleitung 2b, wie durch eine Kennlinie 22 in FIG. 3 angezeigt, aufgrund von elektromagnetischer Induktion ein weiterer Spannungsabfall um dV auf einen Pegel von VM an einer dem fehlerhaften Punkt der fehlerhaften Übertragungsleitung 2a entsprechenden Stelle beobachten. Unter derartigen Bedingungen wird der Massestrom durch den Stromunterbrecher 3a unterbrochen. Anschließend kehrt die elektrische Leistungsquellenspannung 20 durch Springen ihrer Spannungsspitzen auf VS aufgrund eines Einschwingvorgangs im elektrischen Leistungsquellensystem wieder zu ihrem ursprünglichen Wert zurück.
Andererseits schwingt die Spannung auf der unterbrochenen Übertragungsleitung reziprok. Ferner schwingt auf einer Tonübertragungsleitung, auf der aufgrund elektromagnetischer Induktion ein weiterer Spannungsabfall um dV aufgetreten ist, dieser Spannungsabfall auf der Übertragungsleitung, wobei sich eine reziproke Reflektion wiederholt. Außerdem treten aufgrund der reziproken Spannungsschwingungen auf der fehlerhaften Übertragungsleitung, die getrennt wurde, sich überlagernde Schwingungen auf. Folglich würde sich eine hochfrequente Schwingung, die sehr viel größer ist als dV, überlagern. Dadurch steigt die Maximalspannung an einer dem Fehlerpunkt entsprechenden Stelle auf der intakten Übertragungsleitung bis auf einen Wert Vs+kdV an, der zu einer übermäßigen Stoßspannung führt.
Erfindungsgemäß wird jedoch bei Betätigung des Stromunterbrechers zwischen die intakte Leitung und die Masse ein Widerstand 8b geschaltet und die fehlerhafte Leitung mit einem Widerstand 8a verbunden. Dadurch wird eine übermäßige Schwingung auf der Leistungsquellenseite durch den mit der intakten Übertragungsleitung verbundenen Widerstand 8b gedämpft, wodurch sich deren Amplitude verringert. Auch die reziproke Spannungsschwingung auf der intakten Übertragungsleitung wird durch den Widerstand 8b gedämpft. Ferner läßt sich aufgrund der Tatsache, daß die hin- und hergehende Reflektionsschwingung auf der fehlerhaften Übertragungsleitung mittels Verwendung des Widerstands 8a gedämpft wird, eine elektromagnetische Induktion aufgrund der hin- und hergehenden Spannungsschwingung von der fehlerhaften Übertragungsleitung auf die intakte Übertragungsleitung minimieren. Folglich wird die Masseunterbrechungs-Stoßspannung verglichen mit der des Standes der Technik sehr viel niedriger.
FIG. 4 zeigt Untersuchungsergebnisse bezüglich Überspannungen in Form von Vielfachen an einer dem Fehlerpunkt entsprechenden Stelle auf der intakten Phase für veränderte Werte des Widerstands der Erfindung. In jedem Fall sind Vielfache kleiner als 1,6mal der Wert, bei dem kein Widerstand vorgesehen war. Es wurde insbesondere festgestellt, daß bei Widerstandswerten von 1,5 kΩ und darunter die Überspannungen wirksam und zufriedenstellend begrenzt werden konnten.
FIG. 5 zeigt ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei die gleichen Bezugszeichen wie in FIG. 1 die gleichen Bauteile bzw. entsprechende Teile bezeichnen. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind, in der gleichen Weise wie bei der Übertragungsleitung 2a, der Stromwandler, der Fehlerdetektor und der Zeitgeber auf der Übertragungsleitung 2b vorgesehen (in FIG. 5 nicht dargestellt). Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde für die Widerstände 8a und 8b zur Bildung einer Überspannungsbegrenzungseinrichtung ein nicht-linearer Widerstand verwendet. Selbstverständlich sind in einer Schaltstation an deren entferntem Ende die gleichen Widerstände 8a und 8b wie oben eingerichtet. Wie beim oben erwähnten ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung schließt bei Auftreten eines Masseschlusses einer der Phasen einer Übertragungsleitung 2a, wodurch selbige durch Unterbrechen eines Stromunterbrechers 3a getrennt werden muß, eine Schalteinrichtung 7b einer benachbarten intakten Leitung, bevor der Stromunterbrecher 3a öffnet, um zwischen die Masse und deren Leitung einen nichtlinearen Widerstand 8b zu schalten. Ebenso wird eine am entfernten Ende befindliche Schalteinrichtung betätigt, um einen nicht-linearen Widerstand zwischen die Leitung und die Masse zu schalten.
Folglich werden Einschwingvorgänge einer Leistungsquellenspannung zwischen einer Diesseits-Schaltstation und dem entfernten Ende mittels der nicht-linearen Widerstände auf einen niedrigeren Pegel begrenzt, und eine Unterbrechungs- Stoßspannung am Mittenabschnitt der intakten Leitung läßt sich in ausreichendem Maße auf einen niedrigeren Pegel begrenzen. Anschließend werden die nicht-linearen Widerstände nach einer vorbestimmten Zeitspanne durch die Schalteinrichtungen getrennt, um deren thermische Zerstörung zu verhindern. Je niedriger die Grenzspannung des nicht-linearen Widerstands ist, desto wirksamer ist die Überspannungsbegrenzung; da ein fortschreitender Wellenstrom in der Übertragungsleitung gewöhnlich geringer als 10 kA ist, ist jedoch bei einer zulässigen Festlegung einer Grenzspannung bei 10 kA auf das 1,4fache oder weniger des Spitzenwerts einer Phasenspannung eine Begrenzung der Überspanung auf dessen 1,4faches gewährleistet, womit die Erzielung der Wirkungen und Vorteile der Erfindung gewährleistet ist.
Bei dem obigen Ausführungsbeispiel der Erfindung können unter Verwendung einer Schaltanweisung an den Stromunterbrecher Schließanweisungen an die Schalteinrichtungen gegeben werden, um diese mit einer derartig hohen Geschwindigkeit zu schließen, daß der Stromunterbrecher seinen Unterbrechungsvorgang innerhalb einer für seine Unterbrechung geforderten minimalen Zeitspanne abschließen kann. So lassen sich Überspannungen ohne Verringerung der Stabilität des elektrischen Leistungssystems begrenzen.
Ferner kann die Betätigung der Schalteinrichtungen mit einem Stellantrieb des Stromunterbrechers gekoppelt werden, und die Schalteinrichtung selbst läßt sich in einem Gehäuse des Stromunterbrechers einrichten. Ferner kann beim obigen Ausführungsbeispiel der Erfindung anstelle der Schalteinrichtung eine Spaltvorrichtung, insbesondere eine Trigger-Spaltvorrichtung, verwendet werden. Ferner kann auch ein Halbleiterschalter verwendet werden. Insbesondere dann, wenn eine Trigger-Spaltvorrichtung bzw. ein Halbleiterschalter, der eine derart schnelle Schließfähigkeit aufweist, daß er ein Zwischenschalten eines Widerstands bzw. eines nicht-linearen Widerstands zwischen die Leitung und die Masse zu einer Anstiegszeit einer stoßartigen Wiederkehrspannung unmittelbar nach dem Unterbrechen eines Stromunterbrechers zuläßt, zum Öffnen des Stromkreises mit hoher Geschwindigkeit verwendet wird, kann die thermische Widerstandsfestigkeit des Widerstands bzw. des nicht-linearen Widerstands vermindert werden, wodurch es möglich wird, den Widerstand bzw. den nicht-linearen Widerstand in kompakteren Abmessungen auszuführen. Ferner kann für die Schalteinrichtungen eine Spaltvorrichtung des bewegbaren Typs verwendet werden, deren Spalt verkürzt ist, um eine Entladung lediglich dann zuzulassen, wenn sie erforderlich ist.
Ferner kann eine Betätigung der die Schalteinrichtungen bildenden oben erwähnten Schaltfunktionsvorrichtungen bzw. Schaltfunktionselemente auf den Fall eines Masseschlusses bzw. eines Kurzschlußfehlers der Übertragungsleitung begrenzt werden. Durch eine derartige Anordnung läßt sich deren überflüssige Betätigung ausschließen, wodurch sich ihre Betriebsdauer verlängert. Ferner können bei Auftreten eines Fehlers auf lediglich einer Phase und Betätigen lediglich der Stromunterbrecher auf der gleichen Phase sämtliche Schalteinrichtungen bzw. Schaltfunktionsvorrichtungen auf den betreffenden drei Phasen zusammenwirkend betätigt werden. Ferner läßt sich deren Betätigung lediglich auf diejenige Phase beschränken, auf der der Stromunterbrecher betätigt wurde. Außerdem kann deren Betätigung zusammenwirkend an beiden Enden der Übertragungsleitung ausgeführt werden.
FIG. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die gleichen Bezugszeichen wie in FIG. 1 die gleichen Bauteile bzw. entsprechende Teile davon bezeichnen. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind, in der gleichen Weise wie bei der Übertragungsleitung 2a, der Stromwandler, der Fehlerdetektor und der Zeitgeber auf der Übertragungsleitung 2b vorgesehen (in FIG. 6 nicht dargestellt). Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist, wie in der Zeichnung dargestellt, auf der Seite einer Sammelschiene eine Überspannungsbegrenzungseinrichtung mit einer Schalteinrichtung 7 und einem Widerstand 8 eingerichtet.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung läßt sich die für eine Einrichtung erforderliche Anzahl der Überspannungsbegrenzungseinrichtungen minimieren. Andererseits kann sie, was den nicht-linearen Widerstand anbelangt, mit einer Reihenschaltung bzw. einer Parallelschaltung eines linearen Widerstands und eines nicht-linearen Zinkoxid-Widerstands versehen werden. Durch eine derartige Anordnung wird ein nicht-linearer Widerstand mit kompakteren Abmessungen geschaffen. Ferner lassen sich diese Widerstände bzw. nicht-linearen Widerstände so gestalten, daß sie einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweisen. Insbesondere bei Verwendung eines Heißleiters mit positiver Temperatureigenschaft kann aufgrund der Tatsache, daß sein elektrischer Widerstandswert mit der Temperatur ansteigt, wodurch der Energieeingang begrenzt wird, eine Reduzierung der Abmessungen des Widerstands bzw. des nicht-linearen Widerstands erfolgen.
Oben wurde die Arbeitsweise des Stromunterbrechers während der Unterbrechung beschrieben. Es ist jedoch auch möglich, ein Schließen der Schalteinrichtungen 7a und 7b vor der Unterbrechung des Stromunterbrechers und ein Öffnen der Schalteinrichtungen unmittelbar nach Abschließen des Öffnungsvorgangs des Stromunterbrechers auszuführen. Bei derartigen Anordnungen können zum Zeitpunkt einer Unterbrechung entstehende Überspannungen ebenfalls wirksam begrenzt werden.
FIG. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die gleichen Bezugszeichen wie in FIG. 1 die gleichen Bauteile bzw. entsprechende Teile davon bezeichnen. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind, in der gleichen Weise wie bei der Übertragungsleitung 2a, der Stromwandler, der Fehlerdetektor und der Zeitgeber auf der Übertragungsleitung 2b vorgesehen (in FIG. 7 nicht dargestellt). Gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in einer nicht mit Ableitern versehenen Schaltstation auf einer Zuleitung einer Leistungsübertragungsleitung eine Überspannungsbegrenzungseinrichtung mit einer Schalteinrichtung 7a bzw. 7b und einem Widerstand 8a bzw. 8b auf der Seite der Leistungsübertragungsseite, von einem Stromunterbrecher 3a bzw. 3b aus betrachtet, vorgesehen.
Dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung weist den Vorteil auf, daß die Widerstände 8a und 8b im Falle einer Blitzvorhersage durch Schließen der Schalteinrichtungen 7a und 7b als Blitzableiter verwendet werden können.
FIG. 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die gleichen Bezugszeichen wie in FIG. 1 die gleichen Bauteile bzw. entsprechende Teile davon bezeichnen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an einem mit einer Zuführung jeder Leistungsübertragungsleitung verbundenen Blitzableiter ein Abgriff vorgesehen, und parallel zu einem Teil eines durch den Abgriff definierten Abschnitts ist eine Schalteinrichtung 7a bzw. 7b vorgesehen, wodurch eine kombinierte Nutzung, als Ableiter und auch als nicht-linearer Widerstand, vorgesehen ist.
FIG. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die gleichen Bezugszeichen wie in FIG. 1 die gleichen Bauteile bzw. entsprechende Teile bezeichnen. Dieses ist eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels von FIG. 8, bei dem an einer Stelle gegenüber der Sammelschienenseite ein Abgriff und eine Schalteinrichtung auf einer Niederspannungsseite eingerichtet sind. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß für die Schalteinrichtungen eine niedrigere Spannung verwendet werden kann.
FIG. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die gleichen Bezugszeichen wie in FIG. 1 die gleichen Bauteile bzw. entsprechende Teile bezeichnen. Dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine weitere Anwendung des Ausführungsbeispiels von FIG. 9, bei dem eine Schalteinrichtung 47 mit einem durch einen Abgriff definierten Abschnitt in Reihe geschaltet ist, während ein Spalt 48 zu dem durch den Abgriff definierten Abschnitt und der Schalteinrichtung 47 parallelgeschaltet ist. Ferner wird im Falle eines Fehlers eine Schaltanweisung an den Stromunterbrecher 3 geteilt, und ein Teil davon wird der Schalteinrichtung 47 als Unterbrechungsanweisung zugeführt. Da ein die Schalteinrichtung 47 durchfließender Strom lediglich einige Ampere beträgt, kann dieser mit kürzerer Lichtbogendauer unterbrochen werden als der Strom des Stromunterbrechers 3 und der Strom vor dem Stromunterbrecher 3. Folglich entlädt sich eine über dem Spalt 48 anliegende Hochspannung als Lichtbogen, was bedeutet, daß der Spalt 48 geschlossen wurde, wobei er die Funktion einer Schalteinrichtung 7 von FIG. 9 liefert. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung ergibt sich der Vorteil, daß anstelle der Schalteinrichtung, deren Schließvorgang mit extrem hoher Geschwindigkeit ausgeführt wird, zu diesem Zweck ein Stromunterbrecher als Schalteinrichtung verwendet werden kann, der eine hohe Betriebsdauer und hohe Zuverlässigkeit aufweist. Insbesondere ein Vakuumschalter, der einen Strom mit minimaler Lichtbogendauer unterbrechen kann, ist für Stromunterbrecher dieses Typs in höchstem Maße geeignet.
Bei dem oben beschriebenen Beispiel der Erfindung sollte im Falle beispielsweise eines Ausfalls des Widerstands bzw. nicht-linearen Widerstands durch Trennen des ausgefallenen Bauteils mittels einer Schaltfunktionsvorrichtung bzw. eines Schaltfunktionselements weiterhin eine fortgesetzte Übertragung von Elektrizität möglich sein. Inzwischen kann der ausgefallene Widerstand bzw. nicht-lineare Widerstand durch ein Ersatzbauteil ausreichend schnell ersetzt werden, um eine Wiederherstellung nicht zu verzögern. Ferner ist es ebenfalls möglich, zwei Kombinationspaare einer Schaltfunktionsvorrichtung bzw. eines Schaltfunktionselements und eines Widerstands bzw. nicht-linearen Widerstands einzurichten, die durch Umschalten zwischen diesen im Falle eines Ausfalls verwendet werden sollen. Infolge der Verwendung dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung kann, wie oben beschrieben, ein elektrisches Leistungssystem geschaffen werden, bei dem eine extrem hohe Systemzuverlässigkeit erreicht wird.
Da ein linearer Widerstand bzw. ein nicht-linearer Widerstand über eine Schalteinrichtung zwischen die Masse und mindestens die Sammelschienenseite des Stromunterbrechers bzw. die Übertragungsleitungsseite davon geschaltet oder an beiden Seiten davon an Hauptkreise angeschlossen ist, wird es gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, wie oben dargelegt, bei einem über elektrische Leistungs- Stromunterbrecher mit Übertragungsleitungen verbundenen elektrischen Leistungsversorgungssystem möglich, einen linearen Widerstand mit kompakten Abmessungen und niedrigem elektrischen Widerstand bzw. einen nicht-linearen Widerstand, der in der Lage ist, seine Grenzspannung in der Nähe des Spitzenwertes der Phasenspannung zu verringern, mit dem Hauptleistungskreis lediglich dann zusammenzuschalten, wenn der Stromunterbrecher betätigt wird. Dadurch läßt sich ein Überspannungsbegrenzungspegel der Überspannungsbegrenzungseinrichtung bedeutend herabsetzen, und auch deren Ausführung mit geringeren Abmessungen ist möglich, da die Überspannungsbegrenzungseinrichtung lediglich für eine extrem kurze Zeitdauer mit dem Hauptkreis verbunden ist, wodurch sie lediglich einen kleinen Energiewiderstand benötigt. Ferner könnte der lineare Widerstand bzw. nicht-lineare Widerstand im Falle seines Betriebsausfalls mittels der Schaltfunktionsvorrichtung bzw. des Schaltfunktionselements getrennt werden, die das Auftreten von Problemen bei der Übertragung von Elektrizität verhindern und dadurch die Zuverlässigkeit des elektrischen Leistungsversorgungssystems wesentlich erhöhen können.
Da die erfindungsgemäße Überspannungsbegrenzungseinrichtung, die zwischen die Masse und die Sammelschienenseite des Stromunterbrechers bzw. die Übertragungsleitungsseite davon bzw. beide Seiten davon am Hauptkreis geschaltet ist, so angeordnet ist, daß sie mit dem Hauptkreis lediglich dann zusammengeschaltet wird, wenn der Stromunterbrecher betätigt wird, läßt sich der Überspannungsbegrenzungspegel des Systems mittels der Überspannungseinrichtung bedeutend herabsetzten. Folglich läßt sich eine Ausweitung ungünstiger Wirkungen von Überspannungen auf einer fehlerhaften Leitung auf intakte Übertragungsleitungen verhindern, wodurch ein elektrisches Leistungsversorgungssystem mit einer hohen Systemzuverlässigkeit geschaffen werden kann.
Während bevorzugte Ausführungsbeispiele zusammen mit Änderungen und Modifikationen dargelegt wurden, um den günstigsten Modus und wichtige Details zu offenbaren, werden weitere Ausführungsbeispiele, Änderungen und Modifikationen in Übereinstimmung mit den breiteren Aspekten der vorliegenden Erfindung in Betracht gezogen, wobei all diese innerhalb des Geltungsbereichs der nachfolgenden Ansprüche liegen.

Claims

1. Elektrische Stromversorgungseinheit (1) mit einer an eine Sammelschiene (10) angeschlossenen Spannungsquelle (4, 5, 6) und einer Vielzahl von Stromübertragungseinheiten (2a, 2b), die jeweils über einen zugeordneten Stromunterbrecher (3a, 3b) an die Sammelschiene (10) angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeder Stromübertragungseinheit und Masse eine Überspannungsbegrenzungseinrichtung (7a, 8a, 7b, 8b; 7a, 9a; 7b, 9b) vorhanden ist, wobei jede dieser Überspannungsbegrenzungseinrichtungen einen Schalter (7a; 7b), eine mit diesem Schalter verbundene Impedanz (8a; 8b; 9a; 9b) und eine Steuereinheit (35b, 31b; 35a, 31a, 32a) aufweist, die den Schalter schließt, wenn der Stromunterbrecher einer dieser Überspannungsbegrenzungseinrichtung nicht zugeordneten Stromübertragungseinheit wirksam ist.

2. Stromversorgungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromübertragungseinheiten Drehstromeinheiten sind, daß jede Überspannungsbegrenzungseinrichtung Schalter für jede der drei Phasen der jeweils zugeordneten Stromübertragungseinheit aufweist, und daß die Steuereinheit gleichzeitig die auf jeder der drei Phasen angeordneten Schalter schließt, bevor ein auf einer der drei Phasen einer Stromübertragungseinheit, die nicht mit der Überspannungsbegrenzungseinrichtung in Verbindung steht, angeordneter Stromunterbrecher die Stromunterbrechung abgeschlossen hat, und daß die Steuereinheit die auf den drei Phasen angeordneten Schalter öffnet, nachdem eine vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist.

3. Stromversorgungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromübertragungseinheiten Drehstromeinheiten sind, daß jede Überspannungsbegrenzungseinrichtung Schalter für jede der drei Phasen der jeweils zugeordneten Stromübertragungseinheit aufweist, und daß die Steuereinheit, bevor ein auf einer der drei Phasen einer Stromübertragungseinheit, die mit der Überspannungsbegrenzungseinrichtung nicht in Verbindung steht, angeordneter Stromunterbrecher die Stromunterbrechung abgeschlossen hat, die Schalter schließt, die mit derselben Phasenleitung verbunden sind, auf ein Signal hin, welches das Auftreten eines Kurzschlusses oder Masseschlusses in derjenigen Stromübertragungseinheit anzeigt, die nicht mit der Überspannungsbegrenzungseinrichtung in Verbindung steht, und daß die Steuereinheit diese Schalter, nachdem eine vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist, öffnet.

4. Elektrische Stromversorgungseinheit (1) mit einer an eine Sammelschiene (10) angeschlossenen Spannungsquelle (4, 5, 6) und einer Vielzahl von Stromübertragungseinheiten (2a, 2b), die jeweils über einen zugeordneten Stromunterbrecher (3a, 3b) an die Sammelschiene (10) angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Sammelschiene (10) und Masse eine Überspannungsbegrenzungseinrichtung (7, 8; 7, 9; 47, 48, 9) vorhanden ist, die einen Schalter (7; 47, 48), eine mit dem Schalter verbundene Impedanz (8; 9) und eine Steuereinheit (35a, 35b, 31a, 31b, 32) zum Schließen des Schalters, wenn einer der Stromunterbrecher wirksam ist, aufweist.

5. Stromversorgungseinheit nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit den Schalter schließt, bevor der Stromunterbrecher die Stromunterbrechung abgeschlossen hat, und daß die Steuereinheit den Schalter nach einer vorbestimmten Zeitspanne öffnet.

6. Stromversorgungseinheit nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit auf eine Schaltanweisung des Stromunterbrechers hin den Schalter innerhalb einer minimalen Unterbrechungszeit des Stromunterbrechers schließt, die sich zusammensetzt aus der Zeit zur Kontakttrennung und einer minimalen Überschlagszeit.

7. Stromversorgungseinheit nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter eine Schalteinrichtung (7a; 7b) aufweist, die sich während der Anstiegszeit einer Einschaltspannung sofort nach einer Stromunterbrechung durch den Stromunterbrecher schließen kann.

8. Stromversorgungseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit auf ein das Auftreten eines Kurzschlusses oder Masseschlusses in der Stromübertragungseinheit anzeigendes Signal hin den Schalter schließt.

9. Stromversorgungseinheit nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter derart mit dem Betätigungsmechanismus des Stromunterbrechers verschaltet ist, daß der Schalter vor Abschluß der Stromunterbrechung geschlossen und nach einer vorbestimmten Zeitspanne geöffnet wird.

10. Stromversorgungseinheit nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter im Gehäuse des Stromunterbrechers angeordnet ist.

11. Stromversorgungseinheit nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz ein linearer oder nicht linearer Widerstand ist.

12. Stromversorgungseinheit nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter eine mit der Impedanz (9) verbundene Schalteinrichtung (47) aufweist, sowie eine Entladungslücke (40), die mit einem Abgriff auf der Impedanz (9) verbunden ist, und die parallel zur Schalteinrichtung (47) und zu dem durch den Abgriff getrennten Teil der Impedanz (9) geschaltet ist, und daß die Steuereinheit Mittel (31a, 31b, 32) zum Öffnen der Schalteinrichtung auf eine Schaltanweisung des Stromunterbrechers hin aufweist.