DE19601540A1

DE19601540A1 - Schaltungsunterbrecher und Schaltungsunterbrechungsvorrichtung

Info

Publication number: DE19601540A1
Application number: DE19601540A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Yamamoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 1995-05-12
Filing date: 1996-01-17
Publication date: 1996-11-14
Anticipated expiration: 2016-01-18
Also published as: CA2166225A1; CA2166225C; JPH08315666A; DE19601540C2; US5650901A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen Schaltungsunterbrecher und eine Schaltungsunterbrechungsvorrichtung, die diesen verwendet, wobei beide dafür ausgelegt sind, in einem Verteilungssystem verwendet zu werden. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Schaltungsunterbrecher und eine Schaltungsunterbrechungsvorrichtung, die mit einer Strombegrenzungsfunktion ausgerüstet sind und die sich in vorteilhafter Weise für eine statische Implementierung eines Schaltungsunterbrechers eignen, der zum Aussenden einer elektrischen Energie in einem Energieverteilungssystem verwendet wird.

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung werden zunächst herkömmlichen Techniken davon mit einigen Einzelheiten betrachtet. Fig. 7 ist ein Schaltbild, welches einen Schalter vom statischen Typ für ein Verteilungssystem zeigt, welches in den "Transactions of the 10-th National Convention of The Institute of Electrical Engineers of Japan: "Power Protection" 10-106/107 (1988)" offenbart ist und das einen Typ eines bisher bekannten Schaltungsunterbrechers zeigt, der unter Verwendung von Thyristoren aufgebaut ist.

Unter Bezugnahme auf die Figur besteht eine Hauptschaltung MC aus Eingangsanschlüssen U1, V1 und W1, die jeweils den U-, V- und W-Phasen eines Verteilungssystems entsprechen, aus Ausgangsanschlüssen U2, V2 und W2 entsprechend der U-, V- bzw. W-Phasen und aus Thyristorschaltern 1U, 1V und 1W des Nicht-Selbstauslöschungs-Typs, die jeweils aus einem Paar von antiparallel zueinander geschalteten Thyristoren gebildet sind. Jeder der Thyristoren, die die Thyristorschalter 1U, 1V und 1W vom Nicht-Selbstauslöschungs-Typ bilden, ist von einer derartigen Art, daß es, sobald der Thyristor eingeschaltet ist, für dessen Ausschaltung erforderlich ist, eine Rückwärtsspannung zwischen seine Anode und Kathode anzulegen, um den Vorwärtsstrom unter einen Haltestrom abzusenken. Deshalb bezeichnet man den voranstehend erwähnten durch die Thyristoren gebildeten Thyristorschalter als den Thyristorschalter vom Nicht-Selbstauslöschungs-Typ.

In Fig. 7 ist ferner ein Ende des Thyristorschalters 1U mittels eines elektromagnetischen Vakuum-Schaltschützes 2U mit dem Eingangsanschluß U1 verbunden, während das andere Endes des Thyristorschalters 1U mit dem Ausgangsanschluß U2 verbunden ist. Genauso ist ein Ende des Thyristorschalters 1V über ein elektromagnetisches Vakuum-Schaltschütz 2V mit dem Eingangsanschluß V1 verbunden, während das andere Ende des Thyristorschalters 1V mit dem Ausgangsanschluß V2 verbunden ist. Andererseits ist ein Ende des Thyristorschalters 1W über ein elektromagnetisches Vakuum-Schaltschütz 2W mit dem Eingangsanschluß W1 verbunden, während das andere Ende mit dem Ausgangsanschluß W2 verbunden ist.

Ferner sind Überspannungsableiter 3U, 3V und 3W vom Zinkoxid- Typ jeweils parallel zu den Thyristorschaltern 1U, 1V und 1W geschaltet, um diese Schalter vor einer Stoß- oder Überspannung zu schützen. Stromtransformatoren 4a und 4b, die als Stromerfassungseinrichtungen dienen, sind zwischen den Thyristorschalter 1U und den Ausgangsanschluß U2 sowie zwischen den Thyristorschalter 1W und den Ausgangsanschluß W2 geschaltet, um jeweils die Leitungsströme zu erfassen. Eine Steuereinheit 5, die bei einem niedrigeren Potentialpegel als die Hauptschaltung MC arbeitet, dient zur Steuerung des Öffnens/Schließens der elektromagnetischen Vakuum- Schaltschütze 2U, 2V und 2W, sowie zum Einschalten/Ausschalten der Thyristorschalter 1U, 1V und 1W auf der Basis der erfaßten Ströme, die von den Stromtransformatoren 4a und 4b geliefert werden.

Als nächstes bezieht sich die Beschreibung auf den Betrieb der voranstehend beschriebenen Schaltvorrichtung.

Wenn die Steuereinheit 5 auf Grundlage der von dem Stromtransformatoren 4a und 4b gelieferten erfaßten Strömen bestätigt, daß die Leitungsströme der Thyristorschalter 1U und 1W (d. h. die Ströme, die jeweils durch die Thyristorschalter 1U und 1W in ihrem Leitungszustand fließen) Null sind, schließt die Steuereinheit 5 zunächst die elektromagnetischen Vakuum-Schaltschütze 2U, 2V und 2W und schaltet dann die Thyristorschalter 1U, 1V und 1W ein, indem ein Einschaltsignal an ihre Gates in dem Zustand gelegt werden, in dem die elektromagnetischen Vakuum-Schaltschütze 2U, 2V und 2W geschlossen sind. Danach wird das Einschaltsignal an den Gates der Thyristorschalter 1U, 1V und 1W gelöscht, um ihnen zu ermöglichen, ausgeschaltet zu werden. Dann überprüft und bestätigt die Steuereinheit 5 auf Grundlage der von den Stromtransformatoren 4a und 4b gelieferten erfaßten Strömen, daß die Leitungsströme der Thyristorschalter 1U und 1W wieder Null angenommen haben, um dadurch die elektromagnetischen Vakuum-Schaltschütze 2U, 2V und 2W zu öffnen. Dieser Betrieb wird als Verriegelungsbetrieb bezeichnet, der hinsichtlich einer Verlängerung der Lebensdauer des elektromagnetischen Vakuum- Schaltschützes ausgeführt wird.

Beim Auftreten eines Fehlers, beispielsweise eines Kurzschlußfalls, muß der Schaltungsunterbrechungsbetrieb natürlich ausgeführt werden. In diesem Fall wird der Kurzschlußfehler durch die Steuereinheit 5 auf Grundlage eines Signals erfaßt, welches die Fehlerströme (z. B. den Kurzschlußstrom) wie von den Stromtransformatoren 4a und 4b geliefert anzeigt, um dadurch das Einschaltsignal von dem Gate der Thyristorschalter innerhalb 1 ms zu entfernen, wobei als Folge davon der Fehlerstrom durch Öffnen oder Ausschalten der Thyristorschalter 1U, 1V und 1W innerhalb eines Zyklusses (maximal 20 ms) unterbrochen wird.

Mit der Anordnung des voranstehend beschriebenen herkömmlichen Schaltungsunterbrechers, kann der Fehlerstrom, wie beispielsweise ein Kurzschlußstrom, an das Verteilungssystem während einer Periode fließen, die einem Zyklus (z. B. 20 ms) entspricht. Wenn die Kurzschlußimpedanz des Übertragungssystems wegen einer Änderung oder Modifizierung der Übertragungssystemkonfiguration verkleinert wird, steigt demzufolge der Wert des Fehlerstroms an. Um eine derartige Situation zu behandeln, ist es erforderlich, die Kurzschlußstrom-Unterbrechungskapazität des Schaltungsunterbrechers, der an Energieempfangsknoten oder Stellen von Energieanforderungssystemen oder Kundengeräten vorgesehen ist, zu vergrößern, was wiederum bedeutet, daß das Energieanforderungsgerät notwendigerweise entsprechend geändert oder modifiziert werden muß. Außerdem weist der herkömmliche Schaltungsunterbrecher ein Problem dahingehend auf, daß der Energieverlust in dem Leitungszustand groß ist, im Vergleich mit demjenigen des herkömmlichen Schaltungsunterbrechers vom mechanischen Typ, da die Energiezuführung gewöhnlicherweise durch die Thyristorschalter ausgeführt wird.

Angesichts des voranstehend beschriebenen Standes der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schaltungsunterbrecher und eine Schaltungsunterbrechungsvorrichtung vorzusehen, die die Notwendigkeit einer Erhöhung der Kapazität der Kunden schaltungsunterbrecher, die an Energieempfangsknoten in dem Verteilungssystem installiert sind, vermeiden können, selbst wenn der Fehlerstrom (z. B. ein Kurzschlußstrom) wegen einer Modifikation oder Änderung der Systemkonfiguration ansteigt.

Angesichts der obigen und anderen Aufgaben, die aus der nachfolgenden Beschreibung noch ersichtlich werden, ist gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Schaltungsunterbrecher für ein Verteilungssystem vorgesehen, der umfaßt: einen Halbleiterschalter vom Nicht- Selbstauslöschungs-Typ, der in dem Verteilungssystem vorgesehen ist; ein Strombegrenzungselement, welches zum Unterdrücken eines Fehlerstroms zu dem Halbleiterschalter in Reihe geschaltet ist, wobei der Halbleiterschalter und das Strombegrenzungselement eine Reihenschaltung bilden; und einen Hochgeschwindigkeitsschalter vom mechanischen Typ, der parallel zu der Reihenschaltung des Halbleiterschalters und des Strombegrenzungselements geschaltet ist; wobei beim Auftreten eines Fehlers in dem Verteilungssystem ein durch das Verteilungssystem fließender elektrischer Strom an die Reihenschaltung von dem mechanischen Hochgeschwindigkeitsschalter kommutiert wird.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Schaltungsunterbrecher für ein einzelphasiges Verteilungssystem vorgesehen, der umfaßt: einen Halbleiterschalter vom Nicht-Selbstauslöschungs-Typ, der in dem Verteilungssystem vorgesehen ist; ein Strombegrenzungselement, welches zu dem Halbleiterschalter zum Unterdrücken eines Fehlerstroms in Reihe geschaltet ist, wobei der Halbleiterschalter und das Strombegrenzungselement eine Reihenschaltung bilden; und einen Hochgeschwindigkeitsschalter vom mechanischen Typ, der zu der Reihenschaltung des Halbleiterschalters und des Strombegrenzungselements parallel geschaltet ist; wobei der Schalter vom Nicht-Auslöschungs-Typ, das Strombegrenzungselement und der mechanische Hochgeschwindigkeitsschalter jeweils für eine Phase vorgesehen sind und wobei beim Auftreten eines Fehlers in dem Verteilungssystem ein durch das Verteilungssystem fließender elektrischer Strom von dem mechanischen Hochgeschwindigkeitsschalter zu der Reihenschaltung kommutiert wird.

Gemäß einem noch anderen Aspekt der Erfindung ist ein Schaltungsunterbrecher für ein Mehrphasen-Verteilungssystem vorgesehen, der umfaßt: einen Halbleiterschalter vom Nicht- Selbstauslöschungs-Typ, der in dem Verteilungssystem vorgesehen ist; ein Strombegrenzungselement, welches zu dem Halbleiterschalter zum Unterdrücken eines Fehlerstroms in Reihe geschaltet ist, wobei der Halbleiterschalter und das Strombegrenzungselement eine Reihenschaltung bilden; und einen Hochgeschwindigkeitsschalter vom mechanischen Typ, der parallel zu der Reihenschaltung des Halbleiterschalters und des Strombegrenzungswiderstands geschaltet ist, wobei der Schalter vom Nicht-Selbstauslöschungs-Typ, das Strombegrenzungselement und der mechanische Hochgeschwindigkeitsschalter jeweils in einer Anzahl vorgesehen sind, die derjenigen der Phasen des Verteilungssystems entsprechen, wobei beim Auftreten eines Fehlers in dem Verteilungssystem ein durch das Verteilungssystem fließender elektrischer Strom von dem mechanischen Hochgeschwindigkeitsschalter zu der Reihenschaltung kommutiert wird.

Gemäß einem noch anderen Aspekt der Erfindung ist ein Schaltungsunterbrecher für ein dreiphasiges Verteilungssystem vorgesehen, der umfaßt: einen Halbleiterschalter vom Nicht- Selbstauslöschungs-Typ, der in einem Verteilungssystem vorgesehen ist; ein Strombegrenzungselement, welches zu dem Halbleiterschalter zum Unterdrücken eines Fehlerstroms in Reihe geschaltet ist, wobei der Halbleiterschalter und das Strombegrenzungselement eine Reihenschaltung bilden; und einen Hochgeschwindigkeitsschalter vom mechanischen Typ, der parallel zu der Reihenschaltung des Halbleiterschalters und des Strombegrenzungselements geschaltet ist; wobei der Schalter vom Nicht-Selbstauslöschungs-Typ, das Strombegrenzungselement und der mechanische Hochgeschwindigkeitsschalter für zwei oder drei Phasen des Verteilungssystems vorgesehen sind, wobei beim Auftreten eines Fehlers in dem Verteilungssystem ein durch das Verteilungssystem fließender elektrischer Strom von dem mechanischen Hochgeschwindigkeitsschalter zu der Reihenschaltung kommutiert wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Schaltungsunterbrechungsvorrichtung für ein Verteilungssystem vorgesehen, wobei die Vorrichtung umfaßt: einen Schaltungsunterbrecher mit einem Halbleiterschalter vom Nicht-Selbstauslöschungs-Typ, der in dem Verteilungssystem vorgesehen ist, einem Strombegrenzungselement, welches zu dem Halbleiterschalter zum Unterdrücken eines Fehlerstroms in Reihe geschaltet ist, wobei der Halbleiterschalter und das Strombegrenzungselement eine Reihenschaltung bilden, und einem Hochgeschwindigkeitsschalter vom mechanischen Typ, der zu der Reihenschaltung des Halbleiterschalters und des Strombegrenzungselement parallel geschaltet ist, wobei beim Auftreten eines Fehlers in dem Verteilungssystem ein durch das Verteilungssystem fließender elektrischer Strom von dem mechanischen Hochgeschwindigkeitsschalter zu der Reihenschaltung kommutiert wird, eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines durch das Verteilungssystem fließenden Stroms, und eine Steuereinrichtung zum Steuern des Halbleiterschalters und des Hochgeschwindigkeitsschalters des Schaltungsunterbrechers auf Grundlage eines Erfassungsausgangs der Erfassungseinrichtung.

Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Schaltungsunterbrechungsvorrichtung für ein einzelphasiges Verteilungssystem vorgesehen, wobei die Vorrichtung umfaßt: einen Schaltungsunterbrecher mit einem Halbleiterschalter vom Nicht-Selbstauslöschungs-Typ, der in dem Verteilungssystem vorgesehen ist, einem Strombegrenzungselement, welches zu dem Halbleiterschalter zum Unterdrücken eines Fehlerstroms in Reihe geschaltet ist, wobei der Halbleiterschalter und das Strombegrenzungselement eine Reihenschaltung bilden, und einem Hochgeschwindigkeitsschalter vom mechanischen Typ, der zu der Reihenschaltung des Halbleiterschalters und des Strombegrenzungselements parallel geschaltet ist, wobei der Schalter von Nicht-Selbstauslöschungs-Typ, das Strombegrenzungselement und der mechanische Hochgeschwindigkeitsschalter jeweils für eine Phase vorgesehen sind, wobei beim Auftreten eines Fehlers in dem Verteilungssystem ein durch das Verteilungssystem fließender elektrischer Strom von dem mechanischen Hochgeschwindigkeitsschalter zu der Reihenschaltung kommutiert wird, eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Stroms, der durch das Verteilungssystem fließt, und eine Steuereinrichtung zum Steuern des Halbleiterschalters und des Hochgeschwindigkeitsschalters des Schaltungsunterbrechers auf Grundlage eines Erfassungsausgangs der Erfassungseinrichtung.

Gemäß einem noch anderen Aspekt der Erfindung ist eine Schaltungsunterbrechungsvorrichtung für ein Mehrphasen- Verteilungssystem vorgesehen, wobei die Vorrichtung umfaßt: einen Schaltungsunterbrecher mit einem Halbleiterschalter vom Nicht-Selbstauslöschungs-Typ, der in dem Verteilungssystem vorgesehen ist, einem Strombegrenzungselement, welches zu dem Halbleiterschalter zum Unterdrücken eines Fehlerstroms in Reihe geschaltet ist, wobei der Halbleiterschalter und das Strombegrenzungselement eine Reihenschaltung bilden, und einem Hochgeschwindigkeitsschalter vom mechanischen Typ, der zu der Reihenschaltung des Halbleiterschalters und des Strombegrenzungselements parallel geschaltet ist, wobei der Schalter vom Nicht-Selbstauslöschungs-Typ, das Strombegrenzungselement und der mechanische Hochgeschwindigkeitsschalter jeweils in einer Anzahl vorgesehen sind, die derjenigen der Phasen des Verteilungssystems entspricht, wobei beim Auftreten eines Fehlers in dem Verteilungssystem ein durch das Verteilungssystem fließender elektrischer Strom von dem mechanischen Hochgeschwindigkeitsschalter zu der Reihenschaltung kommutiert wird, eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines durch das Verteilungssystem fließenden Stroms, und eine Steuereinrichtung zum Steuern des Halbleiterschalters und des Hochgeschwindigkeitsschalters des Schaltungsunterbrechers auf Grundlage eines Erfassungsausgangs der Erfassungseinrichtung.

Gemäß einem noch anderen Aspekt der Erfindung ist eine Schaltungsunterbrechungsvorrichtung für ein dreiphasiges Verteilungssystem vorgesehen, wobei die Vorrichtung umfaßt: einen Schaltungsunterbrecher mit einem Halbleiterschalter vom Nicht-Selbstauslöschungs-Typ, der in dem Verteilungssystem vorgesehen ist, einem Strombegrenzungselement, welches zu dem Halbleiterschalter zum Unterdrücken eines Fehlerstroms in Reihe geschaltet ist, wobei der Halbleiterschalter und das Strombegrenzungselement eine Reihenschaltung bilden, und einem Hochgeschwindigkeitsschalter vom mechanischen Typ, der zu der Reihenschaltung des Halbleiterschalters und des Strombegrenzungselements parallel geschaltet ist, wobei der Schalter vom Nicht-Selbstauslöschungs-Typ, das Strombegrenzungselement und der mechanische Hochgeschwindigkeitsschalter für zwei oder drei Phasen des Verteilungssystems vorgesehen sind, wobei beim Auftreten eines Fehlers in dem Verteilungssystem ein durch das Verteilungssystem fließender elektrischer Strom von dem mechanischen Hochgeschwindigkeitsschalter zu der Reihenschaltung kommutiert wird, eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines durch das Verteilungssystem fließenden Stroms, und eine Steuereinrichtung zum Steuern des Halbleiterschalters und des Hochgeschwindigkeitsschalters des Schaltungsunterbrechers auf Grundlage eines Erfassungsausgangs der Erfassungseinrichtung.

Mit dem Aufbau der voranstehend beschriebenen Schaltungsunterbrecher und der Schaltungsunterbrechungsvorrichtungen wird beim Auftreten eines Fehlers in dem Verteilungssystem von dem mechanischen Hochgeschwindigkeitsschalter der durch das Verteilungssystem fließende Strom an die aus dem Halbleiterschalter vom Nicht- Selbstauslöschungs-Typ und dem Strombegrenzungselement bestehenden Reihenschaltung kommutiert, wobei der Fehlerstrom durch das Strombegrenzungselement begrenzt wird, während der Halbleiterschalter nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit ausgeschaltet wird. Somit erfährt der Fehlerstrom eine Begrenzung und dann eine Unterbrechung im wesentlichen innerhalb eines Zyklusses nach Auftreten des Fehlers oder der Störung. Selbst wenn eine Kurzschlußimpedanz des Verteilungssystems aufgrund irgendeiner Änderung in der Systemkonfiguration verkleinert wird, kann somit verhindert werden, daß der Fehlerstrom ansteigt, was wiederum bedeutet, daß keine Notwendigkeit besteht, die Kurzschlußunterbrechungskapazität von denjenigen Schaltungsunterbrechern zu vergrößern, die an Energieempfangsknoten für Energieanforderungsgeräte installiert sind. Anders gesagt, die Verteilungssystemkonfiguration kann geändert oder modifiziert werden, und zwar ohne die Notwendigkeit einer entsprechenden Änderung und Modifizierung der Energieanforderungssysteme oder der Geräte, die mit dem Verteilungssystem verbunden sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Strombegrenzungselement von einer Strombegrenzungs- Drosselspule gebildet sein.

Unter Verwendung der Strombegrenzungs-Drosselspule als das Strombegrenzungselement kann die Strombegrenzungsfunktion für den Fehlerstrom (z. B. den Kurzschluß) erreicht werden.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Strombegrenzungselement durch eine sättigbare Drosselspule gebildet sein.

Unter Verwendung der sättigbaren Drosselspule als das Strombegrenzungselement kann eine Fehlerstrombegrenzungsfunktion nach Wunsch erzielt werden.

In einer noch anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Strombegrenzungselement von einer Strombegrenzungssicherung gebildet werden.

Durch Verwendung der Sicherung als das Strombegrenzungselement kann nicht nur die Fehlerstrombegrenzungsfunktion, sondern auch die Fehlerstrom- Unterbrechungsfunktion mit hoher Zuverlässigkeit kostengünstig realisiert werden.

In einer noch anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Strombegrenzungselement von einem Strombegrenzungswiderstand gebildet sein.

Durch Verwendung des Strombegrenzungswiderstands als das Strombegrenzungselement kann die gewünschte Fehlerstrombegrenzungsfunktion mit einem kostengünstigen Aufbau erzielt werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der Halbleiterschalter durch ein Paar von Thyristoren gebildet sein, die zueinander antiparallel geschaltet sind.

Durch die Ausführung des Halbleiterschalters vom Nicht- Selbstauslöschungs-Typ durch ein Paar von antiparallel zueinander geschalteten Thyristoren kann der Fehlerstrom mit einer sehr verbesserten Zuverlässigkeit unterbrochen werden.

In einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der mechanische Hochgeschwindigkeitsschalter einen elektromagnetischen Auslösemechanismus umfassen.

Durch Verwenden des mechanischen Hochgeschwindigkeitsschalters, der mit dem elektromagnetischen Auslösemechanismus ausgerüstet ist, kann der Fehlerstrom ohne Ausfall innerhalb des Bereichs der Stromunterbrechungskapazität der Schaltungsunterbrecher unterbrochen werden, die an den Energieempfangsknoten für das mit dem Verteilungssystem verbundenen Energieanforderungsgerät installiert sind. Abgesehen davon kann beim Schließen der Schaltungsunterbrecher der stationäre Strom durch den Hochgeschwindigkeitsschalter fließen. Somit kann der Energieverlust, der ansonsten auftreten kann, auf im wesentlichen Null unterdrückt werden.

Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und hervortretenden Merkmale der vorliegenden Erfindung lassen sich leicht durch Lesen der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen davon beispielhaft im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen verstehen.

In der nachstehenden Beschreibung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen. In diesen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild, welches einen Aufbau eines Schaltungsunterbrechers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine Ansicht zur grafischen Darstellung eines Betriebs des Schaltungsunterbrechers gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 ein Schaltbild, welches einen Aufbau des Schaltungsunterbrechers gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 4 ein Schaltbild, welches einen Aufbau des Schaltungsunterbrechers gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 5 ein Schaltbild, welches einen Aufbau des Schaltungsunterbrechers gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 6 ein Schaltbild, welches einen Aufbau des Schaltungsunterbrechers gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung zeigt; und

Fig. 7 ein Schaltbild, welches eine Konfiguration eines herkömmlichen Schaltungsunterbrechers zeigt.

Nachstehend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich im Zusammenhang mit gegenwärtig als bevorzugt angesehenen oder typischen Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. In der folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile überall in den Darstellungen.

Ausführungsform 1

Fig. 1 ist ein Schaltbild, welches einen Aufbau eines Schaltungsunterbrechers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Unter Bezugnahme auf die Figur besteht eine Hauptschaltung MC1 aus Eingangsanschlüssen U1, V1 und W1, die jeweils U-, V- und W-Phasen entsprechen, aus Ausgangsanschlüssen U2, V2 und W2, die jeweils U-, V- und W-Phasen entsprechen, und aus Thyristorschaltern 1U, 1V und 1W vom Nicht-Selbstauslöschungs-Typ, die als Halbleiterschalter ausgeführt sind und bei denen jeder durch ein Paar von antiparallel zueinander geschalteten Thyristoren gebildet ist. Jeder der Thyristoren, die jeden der Thyristorschalter 1U, 1V und 1W vom Nicht-Selbstauslöschungs- Typ bilden, ist von einer derartigen Art, daß es, sobald der Thyristor eingeschaltet ist, für sein Ausschalten (oder Zurücksetzen in den Aus-Zustand) erforderlich ist, eine Rückwärtsspannung zwischen seine Anode und seine Kathode anzulegen oder alternativ den Vorwärtsstrom unter einen Pegel des Haltestroms zu verkleinern. Demzufolge bezeichnet man den Thyristorschalter, der durch diese Thyristoren gebildet wird, als den Thyristorschalter vom Nicht-Selbstauslöschungs-Typ, wie voranstehend erwähnt wurde.

Weiter in Fig. 1 ist ein Ende des Thyristorschalters 1U mit dem Eingangsanschluß U1 mittels eines elektromagnetischen Vakuum-Schaltschützes 2U und einer Strombegrenzungs- Drosselspule 6U verbunden, die nachstehend noch beschrieben werden, wohingegen das andere Ende des Thyristorschalters 1U mit dem Ausgangsanschluß U2 verbunden ist. Genauso ist ein Ende des Thyristorschalters 1V mit dem Eingangsanschluß V1 über ein elektromagnetisches Vakuum-Schaltschütz 2V und einer Strombegrenzungs-Drosselspule 6V, die nachstehend noch beschrieben werden, verbunden, während das andere Ende des Thyristorschalters 1V mit dem Ausgangsanschluß V2 verbunden ist. Schließlich ist ein Ende des Thyristorschalters 1W mit dem Eingangsanschluß W1 über ein elektromagnetisches Vakuum- Schaltschütz 2W und eine Strombegrenzungs-Drosselspule 6W, die ebenfalls nachstehend beschrieben werden, verbunden, während das andere Ende des Thyristorschalters 1W mit dem Ausgangsanschluß W2 verbunden ist.

Die Strombegrenzungs-Drosselspulen 6U, 6V und 6W sind zu den Thyristorschaltern 1U, 1V und 1W jeweils in Reihe geschaltet, wobei jede Strombegrenzungs-Drosselspule 6U, 6V und 6W beispielsweise durch eine Luftkern-Drosselspule gebildet sein kann, die mit einer Strombegrenzungsfunktion oder -möglichkeit versehen ist. Ferner sind, wie man in Fig. 1 erkennt, Hochgeschwindigkeitsschalter 8U, 8V und 8W jeweils parallel zu den Reihenschaltungen der Strombegrenzungs- Drosselspulen 6U, 6V und 6W und der Thyristorschalter 1U, 1V und 1W geschaltet. Jeder der Hochgeschwindigkeitsschalter 8U, 8V und 8W kann aus einem Hochgeschwindigkeitsschalter vom mechanischen Typ gebildet sein, der aus einer Vakuumröhre besteht, die mit einem Auslösemechanismus vom elektromagnetischen Repulsionstyp ausgerüstet ist. Der Hochgeschwindigkeitsschalter ist so ausgelegt, daß er den Fehlerstrom (z. B. den Kurzschluß) wenigstens innerhalb einer Zeit entsprechend 1/8-tel eines Zyklusses unterbrechen oder aufbrechen kann, so daß der Fehlerstrom innerhalb eines Bereichs einer Stromunterbrechungskapazität des Schaltungsunterbrechers, der auf der Seite der Energie anfordernden oder -verbrauchenden Einrichtung installiert ist, unterbrochen werden kann. Es ist ausreichend für den Hochgeschwindigkeitsschalter, wenn er eine Stromunterbrechungskapazität aufweist, die äquivalent zu einer Hälfte oder weniger des Fehlerstroms ist.

Ferner sind Überspannungsableiter 3U, 3V und 3W vom Zinkoxid- Typ jeweils parallel zu den Reihenschaltungen der Thyristorschalter 1U, 1V und 1W und der Strombegrenzungs- Drosselspule 6U, 6V und 6W geschaltet, um den Schutz dieser Schalter gegenüber einer anomal hohen Spannung oder einer Stoßspannung sicherzustellen. Zusätzlich befindet sich ein Stromtransformator 4a, der als eine erste Stromerfassungseinrichtung dient, zwischen der Parallelschaltung des Thyristorschalters 1U und dem Hochgeschwindigkeitsschalter 8U und dem Ausgangsanschluß U2 zum Erfassen des Leitungsstroms des Thyristorschalters 1U und des Hochgeschwindigkeitsschalters 8U, während sich ein zweiter Stromtransformator 4b, der als eine zweite Stromerfassungseinrichtung dient, zwischen der Parallelschaltung des Thyristorschalters 1W und des Hochgeschwindigkeitsschalters 8W und dem Ausgangsanschluß W2 befindet, um die durch den Thyristorschalter 1W und dem Hochgeschwindigkeitsschalter 8W fließenden Leitungsströme zu erfassen.

Eine Steuereinheit 7, die bei einem niedrigeren Potentialpegel als die Hauptschaltung MC1 arbeitet, dient zum Steuern des Öffnens/Schließens der elektromagnetischen Vakuum-Schaltschütze 2U, 2V und 2W, sowie zum Ein- /Ausschalten der Thyristorschalter 1U, 1V und 1W und der Hochgeschwindigkeitsschalter 8U, 8V und 8W auf Grundlage der erfaßten Ströme, die jeweils von den Stromtransformatoren 4a und 4b ausgegeben werden.

Als nächstes wird der Betrieb der Schaltungsunterbrecher gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung beschrieben.

Zunächst bezieht sich die Beschreibung auf den normalen Betrieb in dem Zustand, in dem kein Fehlerstrom (z. B. Kurzschlußstrom) erfaßt wird. Wenn die Steuereinheit 7 auf der Basis der von den Stromtransformatoren 4a und 4b gelieferten erfaßten Strömen bestätigt, daß die Leitungsströme der Thyristorschalter 1U und 1W und der Hochgeschwindigkeitsschalter 8U und 8W (d. h. die jeweils durch die Thyristorschalter 1U und 1W und die Hochgeschwindigkeitsschalter 8U und 8W in ihren Leitungszuständen fließenden Ströme) Null sind, schließt die Steuereinheit 7 die elektromagnetischen Vakuum-Schaltschütze 2U, 2V und 2W und öffnet dann die Hochgeschwindigkeitsschalter 8U, 8V und 8W in dem Zustand, bei dem die elektromagnetischen Vakuum-Schaltschütze 2U, 2V und 2W geschlossen worden sind.

Wenn die Steuereinheit 7 auf Grundlage der von den Stromtransformatoren 4a und 4b gelieferten erfaßten Ströme bestätigt, daß die Hochgeschwindigkeitsschalter 8U, 8V und 8W geschlossen sind, legt die Steuereinheit 7 jeweils ein Einschaltsignal an die Gates der Thyristorschalter 1U, 1V und 1W an, um dadurch die Thyristorschalter 1U, 1V und 1W einzuschalten.

Da jedoch die Strombegrenzungs-Drosselspulen 6U, 6V und 6W in Reihe zu den Thyristorschaltern 1U, 1V und 1W eingefügt sind, werden die Ströme durch die Hochgeschwindigkeitsschalter 8U, 8V und 8W mit jeweils einer im wesentlichen geringen Impedanz fließen, selbst wenn die Thyristorschalter 1U, 1V und 1W eingeschaltet sind.

Gleichzeitig mit dem Ausschalten der Hochgeschwindigkeitsschalter 8U, 8V und 8W wird ferner das Einschaltsignal von den Gates der Thyristorschalter 1U, 1V und 1W gelöscht, um ihnen zu ermöglichen, ausgeschaltet zu werden. Dann überprüft und bestätigt die Steuereinheit 7 wieder auf Grundlage der von den Stromtransformatoren 4a und 4b gelieferten erfaßten Strömen, daß die Leitungsströme der Thyristorschalter 1U und 1W Null geworden sind, um dadurch die elektromagnetischen Vakuum-Schaltschütze 2U, 2V und 2W zu öffnen. In dieser Weise wird der voranstehend beschriebenen Verriegelungsbetrieb im Zusammenhang mit dem herkömmlichen Schaltungsunterbrecher zum Zweck einer Verlängerung der Lebensdauer der Schaltschütze realisiert.

Als nächstes wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 der Betrieb des Schaltungsunterbrechers mit dem oben beschriebenen Aufbau zum Unterbrechen oder Aufbrechen eines Fehlerstroms wie beispielsweise eines Kurzschlußstroms beschrieben.

Wie voranstehend beschrieben liefert die Steuereinheit 7 das Einschaltsignal an die Gates der Thyristorschalter 1U, 1V und 1W, nachdem die elektromagnetischen Vakuum-Schaltschütze 2U, 2V und 2W geschlossen worden sind, wobei die Hochgeschwindigkeitsschalter 8U, 8V und 8W geschlossen worden sind. Wenn ein Überstrom, der den Fehlerstrom darstellt (siehe Fig. 2 bei (A)), durch die Stromtransformatoren 4a und 4b erfaßt wird, dann wird das Ausschaltsignal an die elektromagnetischen Auslöseeinrichtungen vom Repulsionstyp der Hochgeschwindigkeitsschalter 8U, 8V und 8W innerhalb einer Periode geliefert, in der der Fehlerstrom den Bereich der Stromunterbrechungskapazität des Schaltungsunterbrechers, der an den Energieempfangsknoten für das Energie-anfordernde Gerät oder kurz an den Lasten installiert ist, nicht überschreiten kann, wie in Fig. 2 bei (B) dargestellt. Infolgedessen werden die Hochgeschwindigkeitsschalter 8U, 8V und 8W geöffnet, um dem Fehlerstrom zu ermöglichen, an die Thyristorschalter 1U, 1V und 1W kommutiert zu werden.

In diesem Zustand werden die Fehlerströme, die durch die Thyristorschalter 1U, 1V und 1W fließen, jeweils durch die Strombegrenzungs-Drosselspulen 6U, 6V und 6W begrenzt, die zu den Thyristorschaltern 1U, 1V und 1W in Reihe geschaltet sind, wie in Fig. 2 bei (C) gezeigt, während das an die Gates der Thyristorschalter 1U, 1V und 1W angelegte Einschaltsignal mit einer Zeitverzögerung einer vorgegebenen Zeit gelöscht wird, die zum Öffnen des Hochgeschwindigkeitsschalters im Ansprechen auf das Ausschaltsignal für die Hochgeschwindigkeitsschalter 8U, 8V und 8W benötigt wird; siehe in Fig. 2 bei (D). Somit wird der Fehlerstrom wie begrenzt im wesentlichen innerhalb eines Zyklusses nach dem Auftreten des Fehlerstroms unterbrochen. Die oben beschriebenen Betriebsvorgängen ergeben sich von selbst aus Fig. 2.

Wie aus der vorangehenden Beschreibung verständlich erfährt der Fehlerstrom, beispielsweise ein Kurzschlußstrom, im wesentlichen innerhalb eines Zyklusses nach Auftreten eines Fehlers eine Begrenzung und Unterbrechung. Selbst wenn die Kurzschlußimpedanz der Energieübertragung aufgrund einer Änderung der Energieübertragungs-Systemkonfiguration verkleinert wird, wird somit verhindert, daß der Fehlerstrom ansteigt, was bedeutet, daß keine Notwendigkeit einer Erhöhung der Kurzschlußstrom-Unterbrechungskapazität des Schaltungsunterbrechers erforderlich ist, der sich an den Energieempfangsstellen für die Lasten befindet, und somit kann die Systemänderung oder Modifikation ohne Notwendigkeit einer Änderung des Schaltungsunterbrechers für das Energie verbrauchende Gerät oder die Lasten realisiert werden. Da der stationäre Strom durch den Hochgeschwindigkeitsschalter fließen kann, während er den Halbleiterschalter umgeht, kann zusätzlich ein Energieverlust in dem Leitungszustand wesentlich verringert werden.

Ausführungsform 2

Fig. 3 zeigt ein Schaltbild eines Schaltungsunterbrechers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Fig. 3 werden Teile, die zu den in Fig. 1 gezeigten äquivalent sind, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und eine wiederholte Beschreibung davon erübrigt sich. Unter Bezugnahme auf Fig. 3 umfaßt eine Hauptschaltung MC2 Thyristorschalter 1U, 1V und 1W, wobei sättigungsfähige Drosselspulen 9U, 9V und 9W, die jeweils eine Strombegrenzungsfunktion aufweisen und als Strombegrenzungselemente dienen, jeweils zu den Thyristorschaltern 1U, 1V und 1W in Reihe geschaltet sind. Hinsichtlich der anderen Anordnung ist der Schaltungsunterbrecher gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung im wesentlichen identisch zu derjenigen des in Fig. 1 gezeigten Schaltungsunterbrechers. Anders gesagt, der Schaltungsunterbrecher gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von demjenigen der ersten Ausführungsform darin, daß anstelle der Strombegrenzungs- Drosselspulen 6U, 6V und 6W des in Fig. 1 gezeigten Schaltungsunterbrechers die sättigungsfähigen Drosselspulen 9U, 9V und 9W verwendet werden, wobei die sättigungsfähigen Drosselspulen 9U, 9V und 9W zum Begrenzen des Fehlerstroms in dem nicht-gesättigten Zustand nur während der Periode, in der die Thyristorschalter 1U, 1V und 1W gerade leiten, dienen.

Wie sich der vorangehenden Beschreibung entnehmen läßt kann mit dem Aufbau des Schaltungsunterbrechers gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung nicht nur die voranstehend im Zusammenhang mit dem Schaltungsunterbrecher gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung beschriebene Strombegrenzungsfunktion realisiert werden, sondern der Schaltungsunterbrecher kann auch in einem Gehäuse mit kleinerer Größe implementiert werden, da eine Anzahl von Spulen aufgrund der Verwendung der sättigungsfähigen Drosselspule, in der ein Kern als das Strombegrenzungselement eingebaut ist, verkleinert werden kann.

Ausführungsform 3

Fig. 4 zeigt ein Schaltbild eines Schaltungsunterbrechers gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Fig. 4 werden Teile, die den in Fig. 1 gezeigten äquivalent sind, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Eine wiederholte Beschreibung davon ist somit nicht erforderlich. Unter Bezugnahme auf Fig. 4 umfaßt eine Hauptschaltung MC3 Strombegrenzungssicherungen 10U, 10V und 10W, die jeweils in Reihe zu den Thyristorschaltern 1U, 1V und 1W geschaltet sind und die jeweils eine Strombegrenzungsfunktion sowie eine Schaltungsunterbrechungsfunktion aufweisen. Hinsichtlich der anderen Anordnung ist der Schaltungsunterbrecher gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung im wesentlichen identisch zu derjenigen des in Fig. 1 gezeigten Schaltungsunterbrechers. Anders ausgedrückt werden im Fall des Schaltungsunterbrechers gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung anstelle der Strombegrenzungs- Drosselspulen 6U, 6V und 6W des in Fig. 1 gezeigten Schaltungsunterbrechers die Strombegrenzungssicherungen 10U, 10V und 10W verwendet, wobei die Strombegrenzungssicherungen 10U, 10V und 10W nicht nur zur Begrenzung des Fehlerstroms, sondern auch zur Unterbrechung des Fehlerstroms dienen, indem sie für den Fall, daß die Thyristorschalter 1U, 1V und 1W den Fehlerstrom nicht unterbrechen, auslösen.

Wie sich aus der obigen Beschreibung entnehmen läßt, kann mit dem Aufbau des Schaltungsunterbrechers gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung nicht nur die Strombegrenzungsfunktion realisiert werden, wie voranstehend im Zusammenhang mit dem Schaltungsunterbrecher gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben, sondern der Fehlerstrom kann durch die Sicherungen für den Fall unterbrochen werden, daß die Thyristorschalter 1U, 1V und 1W einen derartigen Fehlerstrom nicht unterbrechen sollten. Dies liegt daran, daß die Sicherungen wie voranstehend beschrieben verwendet werden. Somit kann die Zuverlässigkeit eines Betriebs des Schaltungsunterbrechers wesentlich verbessert werden.

Ausführungsform 4

Fig. 5 zeigt ein Schaltbild, das einen Aufbau des Schaltungsunterbrechers gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In Fig. 5 werden Teile, die den in Fig. 1 gezeigten äquivalent sind, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und eine wiederholte Beschreibung davon erübrigt sich. Unter Bezugnahme auf Fig. 5 umfaßt eine Hauptschaltung MC4 Strombegrenzungswiderstände 11U, 11V und 11W, die jeweils eine Strombegrenzungsfunktion aufweisen und als das Strombegrenzungselement dienen. Diese Strombegrenzungswiderstände 11U, 11V und 11W sind jeweils zu den Thyristorschaltern 1U, 1V und 1W in Reihe geschaltet. In bezug auf die andere Anordnung ist der Schaltungsunterbrecher gemäß der vorliegenden Ausführungsform im wesentlichen gleich zu denjenigen der in Fig. 1 gezeigten Schaltungskonfiguration. Insbesondere unterscheidet sich der Schaltungsunterbrecher gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung von der ersten Ausführungsform darin, daß anstelle der Strombegrenzungs-Drosselspulen 6U, 6V und 6W die Strombegrenzungswiderstände 11U, 11V und 11W verwendet werden, wobei die Strombegrenzungswiderstände 11U, 11V und 11W zum Begrenzen des Fehlerstroms dienen. Der Schaltungsunterbrecher gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung ist dahingehend vorteilhaft, daß der Schaltungsunterbrecher bei geringen Kosten hergestellt werden kann.

Wie sich der obigen Beschreibung entnehmen läßt, kann mit dem Aufbau des Schaltungsunterbrechers gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung nicht nur die Strombegrenzungsfunktion realisiert werden, die voranstehend im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurde, sondern der Schaltungsunterbrecher kann auch bei geringen Kosten hergestellt werden. Dies liegt daran, daß die Strombegrenzungswiderstände 11U, 11V und 11W, die inherent kostengünstige Elemente sind, als die Strombegrenzungseinrichtungen verwendet werden.

Ausführungsform 5

Fig. 6 ist ein Schaltbild, welches einen Aufbau des Schaltungsunterbrechers gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung zeigt. In Fig. 6 werden Teile, die äquivalent zu den voranstehend unter Bezugnahme auf Fig. 1 erwähnten sind, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Demzufolge ist eine wiederholte Beschreibung davon nicht erforderlich. Unter Bezugnahme auf Fig. 6 unterscheidet sich eine Hauptschaltung MC5 gemäß der vorliegenden Ausführungsform von derjenigen der vorangehenden Ausführungsformen darin, daß die relevanten Komponenten nur für zwei Phasen, z. B. U- und W-Phasen, vorgesehen sind, während im Fall der vorangehenden Ausführungsformen derartige Komponenten jeweils für alle drei Phasen vorgesehen sind.

Bezugnehmend auf Fig. 6 sind insbesondere zwischen dem Eingangsanschluß U1 und dem Ausgangsanschluß U2 für die U-Phase des Thyristorschalters 1U das elektromagnetische Vakuum-Schaltschütz 2U, der Überspannungsableiter 3U vom Zinkoxid-Typ, die Strombegrenzungs-Drosselspule 6U, der Hochgeschwindigkeitsschalter 8U und der Stromtransformator 4a vorgesehen, während sich zwischen dem Eingangsanschluß W1 und dem Ausgangsanschluß W2 für die W-Phase der Thyristorschalter 1W, das elektromagnetische Vakuum-Schaltschütz 2W, der Überspannungsableiter 3W vom Zinkoxid-Typ, die Strombegrenzungs-Drosselspule 6W, der Hochgeschwindigkeitsschalter 8W und der Stromtransformator 4b befindet. Im Gegensatz dazu ist für die U-Phase nur das elektromagnetische Vakuum-Schaltschütz 2V vorgesehen, während die anderen Komponenten wie beispielsweise das elektromagnetische Vakuum-Schaltschütz 2V, der Überspannungsableiter 3V vom Zinkoxid-Typ, die Strombegrenzungs-Drosselspule 6V und der Hochgeschwindigkeitsschalter 8V insgesamt eingespart sind.

Im Fall des Schaltungsunterbrechers gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung sind die Nennspannungen des Thyristorschalters 1U, des Überspannungsableiters 3U vom Zinkoxid-Typ, der Strombegrenzungs-Drosselspule 6U und des Hochgeschwindigkeitsschalters 8U sowie des Thyristorschalters 1W, des Überspannungsableiters 3W vom Zinkoxid-Typ, der Strombegrenzungs-Drosselspule 6W und des Hochgeschwindigkeitsschalters 8W jeweils um einen Faktor von √ höher, im Vergleich mit den entsprechenden Komponenten, die in den voranstehend beschriebenen Schaltungsunterbrechern verwendet werden, da die Netzspannung angelegt wird, wenn der Thyristorschalter 1U und der Hochgeschwindigkeitsschalter 8U sowie der Thyristorschalter 1W und der Hochgeschwindigkeitsschalter 8W ausgeschaltet werden. Allerdings besitzt der Schaltungsunterbrecher gemäß der vorliegenden Ausführungsform Vorteile hinsichtlich eines vereinfachten Aufbaus, geringen Kosten und eine Implementierung mit kleiner Größe.

Wie sich aus der vorangehenden Beschreibung entnehmen läßt, kann der Schaltungsunterbrecher gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung die Strombegrenzungsfunktion wie im Fall der vorangehenden Ausführungsformen erreichen. Da die Bestandteile der Hauptschaltung MC für eine Phase eingespart werden, ist es zusätzlich möglich, den Schaltungsunterbrecher kostengünstig mit einem miniaturisierten Aufbau zu implementieren.

Viele Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der eingehenden Beschreibung ersichtlich und somit ist mit den beigefügten Ansprüchen beabsichtigt, alle derartigen Merkmale und Vorteile des Systems abzudecken, die in den echten Grundgedanken und den Umfang der Erfindung fallen. Da vielerlei Modifikationen und Kombinationen Durchschnittsfachleuten leicht naheliegen, ist es nicht beabsichtigt, die Erfindung auf die vorgestellte und beschriebene exakte Konstruktion und den Betrieb zu beschränken.

Obwohl die Erfindung auf Grundlage der Annahme beschrieben worden ist, daß das Verteilungssystem drei Phasen umfaßt, versteht es sich beispielsweise von selbst, daß die Erfindung allgemein genauso auf Mehrphasen-Verteilungssysteme wie auf Verteilungssysteme mit einer einzelnen Phase angewendet werden kann. Obwohl ferner angenommen worden ist, daß für den mechanischen Hochgeschwindigkeitsschalter eine Vakuumröhre vom elektromagnetischen Repulsionsauslösetyp verwendet wird, können andere Hochgeschwindigkeitsschalter vom mechanischen Typ verwendet werden, beispielsweise eine Vakuumröhre vom elektromagnetischen Induktionsauslösetyp und dergleichen.

Deshalb sind sämtliche Modifikationen und Äquivalente umfaßt, die in den Grundgedanken und Umfang der Erfindung fallen.

Claims

1. Schaltungsunterbrecher für ein Verteilungssystem, umfassend:
einen Halbleiterschalter (1U, 1V, 1W) vom Nicht- Selbstauslöschungs-Typ, der in dem Verteilungssystem vorgesehen ist;
ein Strombegrenzungselement (6U, 6V, 6W; 9U, 9V, 9W; 10U, 10V, 10W; 11U, 11V, 11W), welches zu dem Halbleiterschalter (1U, 1V, 1W) zum Unterdrücken eines Fehlerstroms in Reihe geschaltet ist, wobei der Halbleiterschalter (1U, 1V, 1W) und das Strombegrenzungselement (6U, 6V, 6W; 9U, 9V, 9W; 10U, 10V, 10W; 11U, 11V, 11W) eine Reihenschaltung bilden; und
einen Hochgeschwindigkeitsschalter (8U, 8V, 8W) vom mechanischen Typ, der zu der Reihenschaltung des Halbleiterschalters (8U, 8V, 8W) und des Strombegrenzungselements (6U, 6V, 6W; 9U, 9V, 9W; 10U, 10V, 10W; 11U, 11V, 11W) parallel geschaltet ist;
wobei beim Auftreten eines Fehlers in dem Verteilungssystem ein durch das Verteilungssystem fließender elektrischer Strom von dem mechanischen Hochgeschwindigkeitsschalter (8U, 8V, 8W) an die Reihenschaltung kommutiert wird.

2. Schaltungsunterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterschalter (1U, 1V, 1W), das Strombegrenzungselement (6U, 6V, 6W; 9U, 9V, 9W; 10U, 10V, 10W; 11U, 11V, 11W) und der mechanische Hochgeschwindigkeitsschalter (8U, 8V, 8W) jeweils für eine Phase vorgesehen sind.

3. Schaltungsunterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterschalter (1U, 1V, 1W), das Strombegrenzungselement (6U, 6V, 6W; 9U, 9V, 9W; 10U, 10V, 10W; 11U, 11V, 11W) und der mechanische Hochgeschwindigkeitsschalter (8U, 8V, 8W) jeweils in einer Anzahl vorgesehen sind, die derjenigen der Phasen des Verteilungssystems entspricht.

4. Schaltungsunterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterschalter (1U, 1V, 1W), das Strombegrenzungselement (6U, 6V, 6W; 9U, 9V, 9W; 10U, 10V, 10W; 11U, 11V, 11W) und der mechanische Hochgeschwindigkeitsschalter (8U, 8V, 8W) jeweils für zwei von drei Phasen des Verteilungssystems vorgesehen sind.

5. Schaltungsunterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strombegrenzungselement (6U, 6V, 6W; 9U, 9V, 9W; 10U, 10V, 10W; 11U, 11V, 11W) durch eine Strombegrenzungs-Drosselspule (6U, 6V, 6W; 9U, 9V, 9W) gebildet wird.

6. Schaltungsunterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strombegrenzungselement (6U, 6V, 6W; 9U, 9V, 9W; 10U, 10V, 10W; 11U, 11V, 11W) durch eine sättigungsfähige Drosselspule (9U, 9V, 9W) gebildet wird.

7. Schaltungsunterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strombegrenzungselement (6U, 6V, 6W; 9U, 9V, 9W; 10U, 10V, 10W; 11U, 11V, 11W) durch eine Strombegrenzungssicherung (10U, 10V, 10W) gebildet ist.

8. Schaltungsunterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strombegrenzungselement (6U, 6V, 6W; 9U, 9V, 9W; 10U, 10V, 10W; 11U, 11V, 11W) durch einen Strombegrenzungswiderstand (11U, 11V, 11W) gebildet ist.

9. Schaltungsunterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterschalter (1U, 1V, 1W) durch ein Paar von zueinander antiparallel geschalteten Thyristoren gebildet ist.

10. Schaltungsunterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanische Hochgeschwindigkeitsschalter (8U, 8V, 8W) einen elektromagnetischen Auslösemechanismus umfaßt.

11. Schaltungsunterbrechungsvorrichtung für ein Verteilungssystem, umfassend:
einen Schaltungsunterbrecher mit einem Halbleiterschalter (1U, 1V, 1W) vom Nicht- Selbstauslöschungs-Typ, der in dem Verteilungssystem vorgesehen ist, einem Strombegrenzungselement (6U, 6V, 6W; 9U, 9V, 9W; 10U, 10V, 10W; 11U, 11V, 11W), welches zu dem Halbleiterschalter (1U, 1V, 1W) zum Unterdrücken eines Fehlerstroms in Reihe geschaltet ist, wobei der Halbleiterschalter (1U, 1V, 1W) und das Strombegrenzungselement (6U, 6V, 6W; 9U, 9V, 9W; 10U, 10V, 10W; 11U, 11V, 11W) eine Reihenschaltung bilden, und einem Hochgeschwindigkeitsschalter (8U, 8V, 8W) vom mechanischen Typ, der zu der Reihenschaltung des Halbleiterschalters (1U, 1V, 1W) und des Strombegrenzungselements (6U, 6V, 6W; 9U, 9V, 9W; 10U, 10V, 10W; 11U, 11V, 11W) parallel geschaltet ist, wobei beim Auftreten eines Fehlers in dem Verteilungssystem ein durch das Verteilungssystem fließender elektrischer Strom von dem mechanischen Hochgeschwindigkeitsschalter (8U, 8V, 8W) an die Reihenschaltung kommutiert wird;
eine Erfassungseinrichtung (4a, 4b) zum Erfassen eines Stroms, der durch das Verteilungssystem fließt; und
eine Steuereinrichtung (7) zum Steuern des Halbleiterschalters (1U, 1V, 1W) und des mechanischen Hochgeschwindigkeitsschalters (8U, 8V, 8W) des Schaltungsunterbrechers auf Grundlage eines Erfassungsausgangs der Erfassungseinrichtung (4a, 4b).

12. Schaltungsunterbrechungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterschalter (1U, 1V, 1W), das Strombegrenzungselement (6U, 6V, 6W; 9U, 9V, 9W; 10U, 10V, 10W; 11U, 11V, 11W) und der mechanische Hochgeschwindigkeitsschalter (8U, 8V, 8W) jeweils für eine Phase vorgesehen ist.

13. Schaltungsunterbrechungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterschalter (1U, 1V, 1W), das Strombegrenzungselement (6U, 6V, 6W; 9U, 9V, 9W; 10U, 10V, 10W; 11U, 11V, 11W) und der mechanische Hochgeschwindigkeitsschalter jeweils in einer Anzahl vorgesehen sind, die derjenigen der Phasen des Verteilungssystems entspricht.

14. Stromunterbrechungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterschalter (1U, 1V, 1W), das Strombegrenzungselement (6U, 6V, 6W; 9U, 9V, 9W; 10U, 10V, 10W; 11U, 11V, 11W) und der mechanische Hochgeschwindigkeitsschalter (8U, 8V, 8W) jeweils für zwei von drei Phasen des Verteilungssystems vorgesehen sind.