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Einrichtung zum Abschalten von Gleichstromleitungen unter Last, insbesondere
von Gleichstrom-Hochspannungsleitungen Es ist bekannt, d aß das abschalten von Gleichstromleitungen
unter Last erhebliche Schwierigkeiten bereitet, sobald es sich um höhere Spannungen
handelt; wie sie Beispielsweise hei der Kraftii'berträgung mit hochgespannteni Gleichstrom
angewendet werden müssen. Bei mechanischen Schaltern wachsen die Schwierigkeiten
mit zunehmender Spannung derart, daß der Bau von Gleichstromschaltern für Spannungen
über einige kV hinaus nicht mehr lohnend ist. 'Man hat versucht, die Schalter durch
Lichtbogenentladungsstrecken mit Löschgittern zu ersetzen. Jedoch treten hierbei
ebenfalls Verhältnisse: auf, die denen bei mechanischen Schaltern äanz ,ähnlich
sind. Der Grund: für die erwähnten Schwierigkeiten liegt darin, daß praktisch in
jedem Gleichstromkreis Indulctivitüten vorhanden sind, in denen eine stromabhängige
magnetische Energie aufgespeichert ist, die bei Unterbrechung des Gleichstromes
irgendwie zum Verschwin'cien gebracht werden muß. Bei mechanischen LTiterhrechungsschaltern
wird ein großer Teil- dieser Energie irn Lichtbogen aufgezehrt, also in @@,<qrme
umgewandelt, dir das Kontaktmaterial zerstört. Bei Unterbrechun-sventilen mit Löschb=ittern
wird ein gewisser Teil der magnetischen Energie durch das Lösch-itter abgeleitet
und in Widerständen in Wärine oder in Kondensatoren in elektrische Energie verwandelt.
Der kcst tritt aber in denn u-nterbroclnencn Kreis 11s Überspannung in Erscheinung,
wodurch die Abschaltventile spannungsinäßi;g auPierordentlich stark beansprucht
werden.
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Vermieden werden diese `chwieri-l:eiten bei einer bekannten Anordnung,
bei der die
| g('#antte in deni Gleichstroinkrcis gespeicherte |
| -agnetische hatergie in Forin von elektri= |
| >ci@er Energie in eiiieni I~ondensator aufge- |
| speichert wird. hei der bekannten Schaltun |
| dient als C:nterhrechungsschalter eine C.as- |
| ()!lcr 1?anipfentladungsstrecke. Der Konden- |
| :.ittnr ;viril während des normalen ßLtriel)es |
| aus (lern Gleichstromkreis aufgeladen und zum |
| wecke des Abschaltens über ein .Ililfsventil |
| zti der Gas- oder Danipfentlädungsstrecke so |
| parallel geschaltet. da[.) ;eist Entladestrom der |
Dur chlallrichtung dieser l:ntlaclear(:cl:,. entserenge.ctzt ist. Dadurch wird vier
Strotn iii der Gas- oller Dainpfentladungsstrecke auf Null herabgesetzt, und die
Entladungsstrecke. .lie natürlich keine \veiteren Zündimpulse mehr erhalten darf
bz\v. gesperrt sein muß, erlischt. Der Strom fliel.it zunächst noch weiter, und
zwar in Form eines Ladestromes für den Kondensator, so lange, bis der Kon-@l('nsator
wieder mit entgegengesetztem Vorzeichen wie vorher \-o11 aufgeladen ist. Wurde als
Schalter für die Einleitung der Kondensatorentladung ebenfalls eine Gas-oder Dampfentladungsstrecke
verwendet. so erlischt auch diese \viedcr, und der Schaltvorgang ist beendet.
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An Stelle einer Gas- oder Danipfentlaflungsstrecke kann auch eiti
tnechanischer Schalter verwendet werden, der dann genau ini Augenblick des Stroilnittlldurcliganges
;reöfliet werden mühte. Grundsätzlich gliedert sich in jedem Fall der Ausschaltvorgang
in vier Teile, nämlich i. Stromlosmachett der Unterbrechungsstelle, a. Öffnen der
Unterbrechungsstelle.
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3. Aufspeicherung der magnetischen Energie des Kreises im Isondensator,
4., Vernichtung der aufgespeicherten elektrischen Energie.
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Die Vorgänge- i, ? und 3 können auch in anderer Reihenfolge vollzogen
werden, z. h. 4 3, 2 oder 3, i, 2.
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Die vorliegende I#--rlinclung betrifft eitle Verbesserung von Schalteinrichtungen,
die
| nach dein geschilderten Prinzip-arheiten. Es |
| zeigt nämlich, daß hei diesen Schalteinrich- |
| tungen, sofern der I#Zon(len.;itor aus dein |
| (Aeicletromkreis selbst geladen wird, an clur |
| Unterbrechungsstelle nalicztt die volle Kon- |
| clen.atorspantitltlg 21l. @1)erl"#palllltllt;r. (l. 11. |
| als Spannungl>ean#pruchung cnt@re@ren der |
| normalen Stromrichtung, 111 Erscheinung |
| tItL 1)21# erschwert 1)ti#pIC'l#\\-et.e die li(@ |
| niessung d(#t- als Trelilorgaii .dielteild('ii |
| I@anll>icntiadiulg:trecl:c crhO)lich. Die En |
| tütdung hestcht denig(-inäß in den Golankm. |
| MUS vorzusehen, die die wlnlliteller !mdl |
| d h#1- f)f f nullg clcr'frenn:trecl:c
2111 1lie<er ;alf- |
| tl-etell!le Spannun' llel-ah#etzen. l lil'l'till- gibt |
es eine feilte von Ausführttllr;stnö,lichkeiten. von denen einige als Beispiel in
der Zeichnung dargestellt sind. Bei rlen Schaltbildern der 7elchnung ist durchweg
vorausgesetzt, d213 es sich uni die Abschaltung eines Zweiges ;'iner Gleichstroni-1loclispannungskraftübertmgung
handelt, der einen Wechselrichter speist.
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In Fig. i sind lnit i und ? die beiden Gleichstromleiter bezeichnet.
Als Verbraucher ist an sie der Wechselrichter Ti'R angeschlossen. L ist eine Glättunasinduktivitüt.
Der Konden.ator C wird über clen Widerstand 1e und (las Ladeventil S, aus deni Gleichstromkreis
geladen: Seine obere Be-Ic;gung lädt sich dabei auf negatives, seine untere auf
positives Potential auf. _S1 ist der -Unterbrechungsschalter, vorzugsweise ein Lichtbogenventil,
und deshalb im folgenden kurz als llauptventll bezeichnet. Soll nun die Abschaltung
erfolgen, so wird -zunächst das Ventil .5 '.= gesperrt und damit der Ladekreis des
Kondensators unterbrochen. Sodann \\-11'c1 (las l.öscli\-etitil S;1 gezündet. wodurch
der 1`ondensator clrni IIauptventil:1l so parallel geschaltet wird, daß sein I?ntladestroin
dem über dieses Ventil noch fließenden @-entilstrom entgegengesetzt gerichtet ist.
plan erkennt, daß unmittelbar nachdem durch clieseit Gegetrstroni das Hauptventil
S1 erloschen ist, an ihm die volle Spannung des l,:oncletrsators C in Erscheinung
treten würde, wenn nicht die Drosselspule Lt mit dein l-Zondensator in Reihe geschaltet
wäre. Diese Drosselspule bewirkt eine Verflachung des Spcrrspannungsanstiegcs ain
Ventil .St und entlastet dieses dadurch. An Stelle der Drossel-
spule L, kann
gegebenenfalls auch ein Ohmscher Widerstand oder eiste Kombination aus Ohmschein
und induktivein Widerstand treten. Der Aufladewiderstand R hat den Zweck, ein gedämpfte,
und störungsfreies Aufladen lies Kondensators C zu erreichen. Es sei hcnierl:t,
dal3 (las Ladeventils, unter -Ums t, änden z auch fortfallen kann, sofern inan den
Ladewiderstand R hinreichend groll wählt. Fig. 2 unterscheidet sich von Fig. i dadurch.
d2113 ein Teil der finit (lern Wechselriclitcr in heilie ;geschalteten Glättungsinduk-
. tivität die ]Zolle der Induktivität Lt in Fig. i mitüberniilinit. Zu diesem Zweck
ist die (il:itttiitg.iiidtil<ti\-it:it durch eitle Anzapfung in zwei Teile L'
und I_" unterteilt, wobei der Teil L' in dein Entladekreis fies Kondensators C
liegt.
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hei @:enl :@u#tührungshci#picl nach 1#1g.3 ist in #1('n Laaestronikreis
lies Kondensators C in Reihe niit diesen ein zweiter Kondt#nsatt)r C-1 grschaltet,
der jedoch wesentlich 1 h1('iner henessen ist 21l: C. ltifolgede#sen wird der 1@ondensatorC'
111117 auf einel Teilnetl
-.tg :c@cr @03a111ts[iall111111
`@ @@c; aufela%[cli. CM wich. rat
ca-rechnet. Die richtige Spannun;g;auftuilung allf (- und (:I wir:[ z\\crhnl:il.iig
durch hochohini,#c 1'aralleIwiderstande r bzw. r, glcichcr `Spannungslclltnlg aufrechterhalten.
Das L_adcrentil.S., wird z\\-ccl.nlät.@i illit Löschgittern ausgestattet, die den
über die Parallcl-\xidcrst<indc r und r1 fliel:krden geringen (_rle1Cll;t1-Cf111
al)-l_u5C11alte11 gestatten.
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Statt des Aufladeventils S, in Fig. 3 kann :auch in diesem
Fall ein Autladewülerstand li verwendet werden:, \vic das in Fig..l dargcstcllt
ist. Zustziich kaini man zu der Spaitnungsteilung durch die beiden in 1:;:111e
g&
schalteten Kondensatoren natürlich auch noch von einem \Vcleramnd im
Wtladekreibzw. einer Drossel Gebrauch machen, welche den Spannungsanstieg all dein
Hauptventil @ verflacht.
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Der Idsher nur 1;u1-7 gestreifte Teil der Ge-@an@taufgal)c. niiinlich
die Vernichtung d@_r in dein l_öschl;oiltlcllsator aaifl;cs[)cirhcrten Energie,
kann in einfacher Wise so \-a)rgrclmmmcn wcrdeii, daß der Kondensator nach
vollzogcncr Sperruns des Llschwcndls S über irgendeinen Schalter auf einen \\'dcrstand
entladen \\'ird. NTcl,lnül.li- \\-ii-d dieser Sehalter als elel<tcische; 1'elitil.
1)ci-#[)iels weise ebenfalls in Forin einer steuerten Gas- oder- Dantpfentladungsstrcckc.
atts9cüIdct. Man kalu1 die:cn 1Chalter auch \\-cglasseli und dcll@ Lösihl;ondensator
einen hochohinigeil Entladewiderstaitd dauernd paralicl schahen. Dann empfiehlt
es sich aber; das Aufladcvcntil S= son-ic das Löschventil S:, finit Löschgittern
auszurüsten. uni den von der \:etzäleiclispaniitiil"" über den l#-'ntl@tcle\\-iderstaticl
getriebenen Strom unterbrcciwn zu Wuten.
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D:aß als Sehalter neben ncchinischen Scltaltcrn Vor allein clelztri,dl(i
\"cntile, also z. B. Gas- oder Dampfciitladungsstrecken mit Quecksilber- oder Glühkathode
bzu-. Lichtbogcnstromrichtcr. \-er\\-endet \\-erdeii können. wurde bereits gesagt.
13c1 der Vern-endung, voll mechanischen @ lchaltcrn e1111)lichl't cs sich, besondere
-Mittel zur Erzielung ituil<<nfreier Unterbrechung 'der c\711. r@aschaltenden
Rcttrönie vorzusehen, wobei in crstci-Linie Drosselspulen iit hi=nge kommcli. die
in Reihe 1n11 dencltaltl<utt<ikteit liegen und die. bereit: 1)c1 einem ini.
\-erhültni; 711111 :\orinal;troni sehr geringen Sti-()nt\V(!rt ihren Sättigungszustand
erreichen.
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\-eriveildet lnan tcitcrbare Gas- i):1(!1-als schaltcr. ",
hrauchcii rlic#se. mir 1)u1 riet I11; ul@etzullg (IU.; Wcchsch-ic iters, cl. ih
his (.-in gc\\ i;@cr liicl:ciilei;cr @ilcich;crt»n )liel.lt, ill ;7Lillc11K#relt;Cli:lft
gelmhen zu werdni. Da film weiteren Vrrlau1' aber die Zünclcncrgic entbehrt werden
kann, sind liier 1#.ittladuii"sstrcckuit luit Iilitialzünduug, insbcsondcrc solche
finit sttndi- in die Kathodenflüssigkeit tauchenden Zündelektroden au; \\"iderstandswerkstof,
am 1'latm. Diese eignen sich um so mehr, als 1)c1 ihnen in stroinlo;eln Zustand,
\\-o t1. a. die volle Gleichspannung als Sperr-Zpannuii"-, an ihnen liegt, die Elelctroneildticlle
aul.[cr Betrieb ist. Es, 1111113 in jedem Fall natürlich dattir Sorge getragen
\\-erden, dalli 111c11 Unturschreining des kritischen I3dastungs- -stronies @Lficlcgrcilzc'!
eine neue Zündung erfolgt. -Die als Hauptschalter dienenden Entlal[un@`sstreckcn
werden in an :1c[1 bekannter Weise z\\-cckmil.;ig illit potentialgestcuertcii
Einsätzen zum Zwecke einer # möglichst linearenpanlunlgsaufceilung entlang der Eiltladuligsstreckc
ausgerüstet. Diese ,..Sliaililti l,sautteilung erfolgt mit Hilfe von l'Zt»1-dcisatorcil:
1@%ctlü die l:litladtiil"-sstrcckc ",csperrt ist. liegt an ihr unter L mst:inacn
dis volle Glichllannung. Um eine dauernde liiicare S[xutnuil;r;atifteilting durch
die Ko)ndeil;atc)reli zti erzielen. müssen dcii;clll(#ii UhrnscheWidcrshindc parallel
gcschaltct WO den. Anderenfalls ist in l.,'cilie mit der Entlachingsstreckc rin
Treninncsser zu .schalten. \\-c#lcllc; nach Strc)inloswerden cler :1n1 <«c: g@_
iitirict wird.