Schutzeinrichtung für Halbleitergleichrichteranordnungen Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung für Halbleiter-Gleichrichteranordnungen mit mehreren parallel geschalteten Halbleiterelementen, welche durch Sicherungen, Überstrom- und Rückstrom schutzeinrichtungen auf der Gleichstromseite und durch einen Leistungsschalter mit überstromschutz- einrichtung auf der Wechselstromseite geschützt sind, wobei die Sicherungen mit Relais versehen sind, welche beim Durchbrennen der Sicherungen einen Kontakt schliessen.
Gleichrichteranordnungen mit Halbleiterelemen ten werden in jedem parallelen Kreis in der Regel durch Sicherungen geschützt, die den Halbleitern vorgeschaltet sind; auf der Gleichstromseite wird meist ein Rückstrom- oder Überstromschutz vor gesehen. Dieser hat die Aufgabe, bei einem Fehler innerhalb eines Elementes den von der Gleichstrom seite oder von den anderen parallelen Zweigen her rührenden Strom schnellstens abzuschalten. Auf der Wechselstromseite befindet sich ebenfalls in der Re gel ein überstromschutz, der den Wechselstromschal- ter auslöst.
Meist hat man die Anordnung der Gleichrichter so getroffen, dass ein vom Wechselstrom gespeister Transformator mit den Gleichrichtern verbunden ist. Auf der Gleichstromseite befindet sich häufig ein Schnellschalter. Die Schutzeinrichtungen arbeiten dann auf diesen Schnellschalter bzw. auf den Schalter auf der Wechselstromseite. Wenn keine Rückspei sung von der Gleichstromseite her möglich ist, also nur ein Aggregat die Gleichstromseite speist, kann auf den Schnellschalter verzichtet werden. In diesem Fall schaltet der Schalter auf der Wechselstromseite die ganze Anordnung aus.
Solange nur ein einziger Zweig mit den Halbleitern vorgesehen ist, genügt diese Schutzeinrichtung. Bei hohen Stromstärken aber muss man mehrere Halbleiterzweige parallel schalten. Man kann nun jedem dieser parallelen Zweige einen eigenen Transformator zuordnen und erhält dann eine Anordnung, welche bei Fehlern in den betref fenden Zweigen sich selektiv herausschaltet. Wenn also ein Fehler in einem Zweig auftritt, lösen dessen Schutzeinrichtungen die zugehörigen Schalter aus, und die übrigen Zweige bleiben in Betrieb.
Solche Anordnungen werden aber heute nicht ausgeführt, da es unwirtschaftlich ist, jedem parallelen Zweig einen Transformator zuzuordnen; sondern man lässt über einen Transformator mehrere parallele Zweige speisen. In diesem Fall ist aber eine selektive Ab schaltung der einzelnen Zweige nicht mehr möglich, da der zum Transformator gehörige Schalter sehr viel parallele Zweige spannungslos macht. Um nun trotz dem möglichst schnell die Gleichstromanlage wieder unter Spannung zu setzen, werden Reserveeinrich tungen vorgesehen, welche ebenfalls einen Transfor mator und mehrere parallel geschaltete Gleichrichter elemente besitzen.
Diese Reserveanordnungen sind für die gleiche Leistung auszulegen wie die normal in Betrieb befindliche Anordnung. Wenn nun also eine Störung in einem der parallelen Zweige auftritt, fällt die zugehörige Anordnung aus, und die Reserve anordnung muss in Betrieb genommen werden.
Für Hochspannungsleitungen ist es nun noch bekanntgeworden, nach Auftreten des Fehlers die Leitung kurzzeitig spannungslos zu machen und dann den zugehörigen Schalter wieder zuschalten zu lassen. Dies ist dadurch möglich, dass während der span nungslosen Pause der Fehler verschwinden kann und dann die Leitung ohne Fehler wieder zugeschaltet wird. Eine solche Möglichkeit besteht nun bei Halb leitergleichrichtern an sich nicht. Man muss daher zu weiteren Massnahmen greifen, wenn man eine Wiederzuschaltung auch bei diesen Anordnungen vor sehen will.
Der Vorteil einer Wiederzuschaltung wäre na türlich, dass dann nur der mit dem Fehler behaftete Zweig abgeschaltet wäre und die übrigen parallelen Zweige in Betrieb gehalten werden können. Es könnte dann auf eine Reserveanordnung verzichtet werden.
Um nun diese Aufgabe zu lösen, wird erfindungs gemäss vorgeschlagen, dass der Wechselstromschalter eine Wiedereinschalteinrichtung besitzt, derart, dass beim Ansprechen einer der Schutzeinrichtungen der Gleichstromseite einschliesslich der Sicherungen in einem parallelen Zweig zunächst der Wechselstrom- schalter, dann Trennschalter auf beiden Seiten der Halbleiterelemente ausschalten und dann der Lei stungsschalter auf der Wechselstromseite wieder ein schaltet, .so dass die Gleichrichteranordnung ohne den gestörten Parallelkreis wieder in Betrieb gehen kann.
Diese Anordnung hat nun zur Folge, dass bei einem Fehler in einem parallelen Zweig dieser se lektiv herausgeschaltet werden kann und die übrigen parallelen Zweige in Betrieb bleiben können. Daher ist es unnötig, eine Reservegruppe vorzusehen, es ist höchstens erforderlich, einen parallelen Zweig mehr in einer Gruppe zu wählen, damit auch nach Ausfall eines parallelen Zweiges die Gruppe voll belastet werden kann. Dieser Aufwand ist aber we sentlich geringer, als eine vollkommene Reserve gruppe vorsehen zu müssen.
Die Wirkungsweise dieser Schaltung ist. in der beiliegenden Figur an einem Beispiel der Schutz einrichtung gezeigt. Dort ist mit 1 der die Gleichrich- teranordnung speisende Transformator bezeichnet. Er erhält die Spannung aus einem Wechselstrom netz über den Trennschalter 2, den Stromwandler 3 und den Leistungsschalter 4. Der Transformator ist mit der Sammelschiene 5 in Verbindung, von der mehrere parallele Zweige abgehen. Diese par allelen Zweige besitzen die Halbleiterelemente 6.
Die Schaltung ist hierbei so getroffen, dass ein Halbleiter die positive Sammelschiene auf der Gleichstrom seite, welche mit P bezeichnet ist, und der andere Halbleiter die negative Sammelschiene speist, welche mit N bezeichnet ist. Es sind drei solcher paralleler Zweige dargestellt. Der eine parallele Zweig ist mit Schutzeinrichtungen versehen, während bei den übri gen parallelen Zweigen diese gleichen Schutzeinrich tungen vorhanden zu denken sind. Von der Sammel schiene 5 aus gesehen, geht der Strom zunächst über den Trennschalter 7, dann über die Sicherungen 8, welche den Gleichrichterelementen vorgeschaltet sind, ferner über die Gleichstromwandler 9 und den Rückstromwandler 10.
Kurz vor der Sammel schiene sind dann noch auf der Gleichstromseite die Trennschalter 11 vorgesehen. Die Trennschalter 7 und 11 besitzen Auslöseeinrichtungen A. Die Sicherungen 8 sind mit Kleinstrelais verbunden, welche ansprechen, wenn die Sicherung durchbrennt. Die Stromwandler 9 besitzen überstromrelais 13, die Stromwandler 10 Rückstromrelais 14. Auf der Wechselstromseite speist der Stromwandler 3 ein überstromrelais 12. Der Leistungsschalter 4 besitzt eine Auslöseeinrichtung A und eine Einschaltein richtung E.
Die Wirkungsweise ist nun folgende: Wenn ein Fehler an einem Halbleiterelement 6 auftritt, so können die Sicherungen 8 durehgehen oder die Re lais 13 und 14 ansprechen. Die Sicherungen 8 be sitzen die Kontakte 81, die Relais 13 die Kontakte 131, die Relais 14 die Kontakte 141. Alle diese Kontakte geben Spannung an die Leitung 15. Die Spannung geht dann über den Kontakt 71, welcher bei geschlossenem Trennschalter 7 geschlossen ist, und die Hilfsgleichrichter 16 an die Auslöseeinrich- tung A des Schalters 4. Dieser Schalter wird also ausgelöst und macht zunächst die ganze Gleich richteranordnung spannungslos.
Sobald der Schalter 4 ausgeschaltet hat, wird über dessen Hilfskontakt 41 die Spannung der Leitung 15 auch an die Lei tung 16 gegeben, welche den Auslösebefehl an die Schalter 7 und 11 gibt. Die Trennschalter öffnen daher jetzt den schadhaften Parallelkreis, so dass, da die ganze Anordnung spannungslos ist, die Schal ter keinen Strom abschalten müssen. Durch das öffnen der Trennschalter werden die Hilfskontakte 72 geschlossen, wodurch über den Kontakt des Hilfs relais 17 der Einschaltbefehl an die Einschaltein richtung E des Schalters 4 gegeben wird. Hierdurch wird der Kontakt 42 am Schalter 4 geschlossen und gibt Spannung an das Hilfsrelais 17, das den anderen Pol der Spannung über seine eigene Kontaktleitung erhält.
Das Relais 17 öffnet und verhindert dadurch eine weitere Wiedereinschaltung, wenn ein zweiter Ausschaltbefehl kommen sollte. Ein solcher Aus schaltbefehl kann dann eintreten, wenn ein Fehler nicht in einem parallelen Zweig, sondern beispiels weise im Transformator 1 aufgetreten ist. Dann würde das überstromrelais 12 wieder ansprechen und den Schalter 4 noch einmal auslösen. Um dann eine weitere Einschaltung zu verhindern, hat das Relais 17 bereits seinen Kontakt geöffnet. Die gleiche Anordnung ist nun auch in den beiden übrigen parallelen Zweigen vorgesehen. Um eine gegenseitige Beeinflussung zu verhindern, sind die Gleichrichter 16 vorgesehen, die verhindern, dass aus der Leitung 15 beispielsweise Strom rückwärts in die entsprechende Leitung der übrigen parallelen Zweige hineingeht.
Nach Eintritt eines Fehlers wird, was nicht in der Zeichnung dargestellt ist, natürlich dieser Fehler an eine Zentralstelle gemeldet. Von dort aus muss dann die Anordnung untersucht werden und die Rückstellung der zugehörigen Relais vorgenommen werden, da die Kontakte der Relais 13, 14 und der Sicherungen 8 nach dem Ansprechcn liegen bleiben.
Die Anordnung kann auch mit elektronischen Elementen durchgeführt werden, wobei statt der Kontakte entsprechend und - oder oder -Schal tungen vorgesehen sind. Der Ersatz von Kontakten durch elektronische Glieder ist an sich bekannt und wird daher nicht mehr beschrieben.
Diese Schaltung ermöglicht, d'ass bei einem Fehler in einem parallelen Zweig nur kurzzeitig eine Span nungsunterbrechung auftritt und dass in verhältnis mässig kurzen Zeitabständen die Stromversorgung wieder möglich ist, ohne dass eine ganze Reserve gruppe vorgesehen zu werden braucht. Zusätzlich sind nur die Trennschalter vorzusehen, welche aber keine grossen Kosten verursachen. Wenn es notwen dig sein sollte, auch für die Zeit, wo der parallele Zweig abgeschaltet ist, die Gesamtleistung zu über brücken, so muss man einen Zweig mehr vorsehen, als für die Leistung erforderlich ist. Aber auch dieser Aufwand ist erheblich geringer, als eine Reserve gruppe vorzusehen.