DE742715C

DE742715C - Einrichtung zum Abschalten von Gleichstrom-Hochspannungsleitungen

Info

Publication number: DE742715C
Application number: DES141757D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Rudolf Streich
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1940-07-24
Filing date: 1940-07-24
Publication date: 1943-12-09

Description

Einrichtung zum Abschalten von Gleichstrom-Hochspannungsleitungen Die Kraftübertragung über größere Entfernungen mittels hochgespanntem Gleichstrom bringt das Problem mit sich, Leitungen, die hochgespannten Gleichstrom führen, unter Last abzuschalten. Es ist bereits bekannt, zu diesem Zweck in die Leitung eine steuerbare Gas- oder Dampfentladungsstrecke einzuschalten, der ein Kondensatorkreis mit einer Hilfsschalteinrichtung parallel geschaltet ist und die durch Entladung des vorher entsprechend aufgeladenen Kondensators gelöscht werden kann. Dann übernimmt beim Abschalten der Kondensator die gesamte, auf der Leitung aufgespeicherte Energie und lädt sich dabei etwa auf _ eine entsprechende Gleichspannung auf.
Die vorliegende Erfindung zeigt einen anderen Weg zur Erreichung des gleichen Zieles, der den Vorzug hat, daß der Kondensator mit wesentlich niedrigeren' Spannungen beansprucht wird. Gemäß der Erfindung ist in die Leitung die Sekundärwicklung eines Transformators geschaltet, über dessen Primärwicklung sich beim Schließen einer Hilfsschalteinrichtung der vorgeladene Kondensator derart entlädt, daß die dadurch entstehende Sekundärspannung die Gleichspannung der Leitung vorübergehend aufhebt und die stromlose Öffnung eines mit der Sekundärwicklung in Reihe liegenden Schalters gestattet.
Es ist bereits eine Einrichtung zum Abschalten von Gleichstromkreisen bekannt, bei der ebenfalls ein Kondensatorkreis transformatorisch mit dem Gleichstromkreis gekoppelt ist. Hier hat jedoch der Transformator den Zweck, bei einem raschen Anstieg des Stromes in der Gleichstromleitung einen aus dein Kondensator und einer Induktivität bestehenden Schwingungskreis anzuregen, wodurch die 1_i;sclitnig eines in dein Gleichstronikreis liegenden Vakuumventiles erfolgt. Diese =enordnung ist offenbar nur als überstromschutz brauchbar, gestattet aber kein willkürliches Unterbrechen des Gleichstromkreises. Es ist auch schon der Gedanke bekannt, in einen Gleichstromkreis gleichzeitig finit seiner Unterbrechung transformatorisch eine Gegenspannung einzuführen, die ,Ale Gleichspannung vorübergehend aufhebt. 13e i'-: der bekannten Einrichtung liegt die Erreger-«-icklung des zur Erzeugung dieser Gegens s pannung dienenden Transformator,.; ebenfalls über einett Schalter an einer gewöhnlichen Gleichstromduelle. Damit wird jedoch der Abschaltvorgang keineswegs erleichtert, da dieselbe Schwierigkeit, die sonst beim Unterbrechen des Gleichstromkreises selbst f auftreten würde, hier beirr Unterbrechen des Erregerkreises der Induktionsspule entsteht. Der Strom in der Erregerwicklung der Induktionsspule kann zwar kleiner gehalten werden als der abzuschaltende Gleichstrom, jedoch nittf darin ihre Windungszahl entsprechend groß gewählt «-erden, da ja der Induktionsstoß ausreichen muß, um in der Sekundärwicklung eine der Gleichstromnetzspannung gleich grolle Spannung zu induzieren. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. In Fig. z ist i die abzuschaltende Hochspannungsleitung, an deren Ende beispielsweise ein Wechselrichter 8 liegen möge. In die Leitung sind hintereinander der Schalter 6 und die Sekundärwichlung 2 eines Transformators geschaltet. dessen Primärwicklung 3 über einen Widerstand 7 und eine Hilfsschalteinrichtung 5 mit rlezn Kondensator. verbunlen ist. 'Ini normalen Betrieb ist der Schalter 6 geschlossen und der Hilfsschalter 5 geöffnet. Der Konclensator 4. wird so vorgeladen, daß sein 1-Intladestroni beim Schließen des Hilfsschalters in der Sekundärwicklung 2 eine Spannung induziert, die der treibenden Spannung des Gleichstromkreises entgegengesetzt gerichtet ist und sie aufhebt. Der Widerstand 7 dient zur Dämpfung der Schwingungen in dein Kondensatorkreis und zur Vernichtung der ini Kreis aufgespeicherten Energie. Kurze Zeit nach Schließen der Hilfsschalteinrichtung 5 wird der Strom in der Leitung z und damit in dein Schalter 6 den Nullwert erreichen, so daß jetzt ein lichtbogenloses Öffnen des Schalters 6 möglich ist. Mit Rücksicht auf die Trägheit des Schalters 6 wird man dessen öffnung zweckmäßig schon vorlier beginnen, so daß durch das Verschwinden ._ies Stromes in der abzuschaltenden Leitung der an ihm entstandene Lichtbogen gelöscht wird. Die Schalterbeti-egttng niuß aber irntiierliin so schnell sein, da],') die nach einiger Zeit wiederkehrende Spannung keine Rückzündung verursachen kann.
' Um die Rückzündungsgefahr n:@ch «-eiter f herabzusetzen, ist es z«-echmä ßig, dem Schalter, wie Fig. 2 zeigt, in an sich bekannter «eise eine Drosselspule c) vorzuschalten und gleichzeitig parallel zu ihzn einen vorzugs-@cere hapazitiven Nebenwiderstand to anzu-::orcl `n. Die Drossel p kann znit Vorteil als soannte Schaltdrossel so ausgebildet werdMi, daß sie bei normalen Strozn«-erten völlig gesättigt ist und erst bei Unterschreitung eines Stromwertes in der Nähe des Nulldurchganges sprunghaft ihren entsättigten Zustand erreicht. Dann fließt, nachklein der Strom durch Null hindurchgegangen ist, beim Wiederkehren der Spannung S.troni über den Nebenweg to, jedoch in einem Betrage, daß die Drossel 9 ihren Sättigungszustand zun iielist noch nicht erreicht. Infolgedessen übernimmt die Drossel g für längere Zeit die "esatnte wiederkehrende Spannuni:;, und während dieser Zeit kann der Schalter 6 soweit geöffnet «-erden, daß er imstande ist, die volle Gleichspannung abzuschalten. Ein anderes <lusführungsbeispiel zeigt Fig. 3, welches für den Fall wichtig ist, daß die Stromrichtung in der abzuschaltenden Leitung i nicht immer die gleiche bleibt. Hier besitzt die Primärwicklung 3 des Transformators eine Mittelanzapfung, an die über den Dämpfungswiderstand 7 der Kondensator d mit einer Belegung angeschlossen ist. Die andere Kondensatorbelegung kann durch Schließen des Hilfsschalters 5 bz«-. 5' wahlweise an die eine oder die andere 1?ndlkleninie der Transformatorwicklung 3 angelegt werden. Man erkennt, daß, je nachdem welche der beiden Schalteinrichtungen 5 oder ;' geschlossen wird, die Richtung der in der Sekundärwicklung 2 induzierten Spannung jedesmal eine andere ist. Da es sich meist ttni eine selbsttätige Auslösung der Abschalteinrichtung bei Kurzschlüssen und ähnlichen Störungen handeln wird, «-erden zweckmäßig die Schalteinrichtungen 5 und 5' znit stronirichtungsabhängiger Ansprechbereitschaft ausgebildet.
Die Hauptschalter 6 sowohl wie die H.ilfsscbalteinrichtungen 5 bzw. 5' können als mechanische Schalter gebaut sein. -Man inuß dann nur dafür sorgen, daß der Schalter 6 tatsächlich izn richtigen Augenblick geöffnet wird. Das kann z. B. dadurch erreicht werden, daß seine öffnung durch eine stronial>-hängige Zeitverzögerungseinrichtung nach Ablauf eines bestimmten Zeitintervalls nach dem Schließen des Hilfsschalters 5 bzw. 5' erfolgt. Diese Zeitspanne der Verzögerung hängt dabei von der Abstimmung des durch den Kondensator und den Transformator gebildeten Schwingungskreises ab. Man kann an Stelle der mechanischen Schalter aber auch steuerbare Entladungsgefäße mit lichtbogenartiger Entladung verwenden. In diesem Fall können sich die für das an die Stelle des Schalters 6 tretende Gefäß erforderlichen Maßnahmen im Abschaltfall darauf beschränken, dem Gitter ein negatives Sperrpotential zuzuführen. Das Entladungsgefäß erlischt von selbst, sobald der Strom durch Null hindurchgeht. Als Sekundärwicklung für den Schalttransformator kann die meist ohnehin vorhandene Glättungsdrossel verwendet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zum Abschalten von hochgespannten Gleichstrom führenden Leitungen unter Last, bei der die beim Öffnen des Schalters an diesem auftretende Spannung durch die Entladung eines vorgeladenen Kondensators vorübergehend herabgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in die Leitung die Sekundärwicklung eines Transformators eingeschaltet ist, über dessen Primärwicklung sich beim Schließen einer Hilfsschalteinrichtung der vorgeladene Kondensator derart entlädt, daß die dadurch entstehende Sekundärspannung dieGleichspannung der Leitung vorübergehend aufhebt und die stromlose Öffnung eines mit der Sekundärwicklung in Reihe liegenden Schalters gestattet.
2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator mit der einen Belegung an eine Mittelanzapfung der Primärwicklung des Transformators angeschlossen ist, während zwischen der anderen Belegung und den Endpunkten der Primärwicklung je eine Hilfsschalteinrichtung liegt, von denen beine Abschalten der Leitung je nach der Stromrichtung in dieser die eine oder die andere geschlossen wird.
3. Einrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stromkreis des Kondensators ein Dämpfungswiderstand liegt. q..
Einrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Schalteinrichtungen steuerbare Entladungsstrecken dienen.
5. Einrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in der abzuschaltenden Leitung liegende Schalteinrichtung als mechanischer Schalter ausgebildet ist, dem eine Schaltdrossel vorgeschaltet ist und der durch einen kapazitiven Nebenweg überbrückt ist.
6. Einrichtung nach Anspruch i. dadurch gekennzeichnet, däß die Hilfsschalteinrichtung im Kondensatorkreis und die Schalteinrichtung im Hauptstromkreis so gekuppelt sind, daß die letztere um ein bestimmtes, gegebenenfalls von der Höhe des abzuschaltenden Stromes abhängiges Zeitintervall nach der ersteren öffnet.
7. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter im Hauptstromkreis mit einer stromabhängigen Haltevorrichtung versehen ist, die seine Öffnung beim Unterschreiten einer bestimmten Stromgrenze bewirkt. S. Einrichtung nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung des Transformators so bemessen ist, daß sie gleichzeitig als Glättungsdrossel dient.