DE603963C

DE603963C - Device for the protection of AC-DC converters

Info

Publication number: DE603963C
Application number: DES96010D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Otto Hofmann
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Priority date: 1931-01-08
Filing date: 1931-01-08
Publication date: 1934-10-11

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN ARI 11. OKTOBER 1934ISSUE ARI OCTOBER 11, 1934

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 21 d² GRUPPE 45CLASS 21 d ² GROUP 45

Patentiert im Deutschen Reiche vom 8. Januar 1931 abPatented in the German Empire on January 8, 1931

Es ist vorgeschlagen worden, bei Wechselstrom-Gleichstrom-Umformern, die mit einer oder mehreren Gleichstromquellen auf ein gemeinsames Gleichstromsammelschienensystem parallel arbeiten, in einer der Verbindungsleitungen jedes Umformers mit den Gleichstromsammelschienen Mittel vorzusehen, die bei Spannungsschwankungen im Wechselstromnetz den zum Umformer fließenden Rückstrom auf einen solchen Betrag schwächen, daß er noch im Tritt mit dem Wechselstromnetz bleibt und ferner gleichzeitig mit der Schwächung des Rückstromes einen bestimmten Erregungszustand des Umformers herbeiführen. Zum Beispiel kann man zu diesem Zwecke mit Hilfe eines Rückstromrelais einen Hilfsschalter auslösen, der einen Widerstand zur Schwächung des Rückstromes in den Gleichstromkreis einschaltet. It has been proposed that in AC-DC converters, those with one or more direct current sources on a common direct current busbar system work in parallel, in one of the connection lines of each converter with the DC busbars Provide means that in the event of voltage fluctuations in the alternating current network, the reverse current flowing to the converter weaken such an amount that it still remains in step with the AC network and furthermore, simultaneously with the weakening of the return current, a certain state of excitation of the converter. For example one can help for this purpose of a reverse current relay trigger an auxiliary switch that has a resistor for weakening of the reverse current switches on in the direct current circuit.

Bei Kurzschlüssen oder Erdschlüssen kommt es nun häufig vor, daß in der Zuleitung zur Umformerstation die Ölschalter im Speisekraftwerk oder in der Umformerstation auslösen, so daß der Umformer, der jetzt von der Wechsel-Stromquelle abgetrennt ist, von der Gleichstromseite her den abgetrennten Wechselstromnetzteil unter Spannung hält. Wird nun beispielsweise nach vorübergehenden Kurzschlüssen oder Erdschlüssen die Verbindung mit dem Kraftwerk wiederhergestellt, so ist wegen der nicht abgeglichenen Phasen des Umformers gegenüber der Wechselstromquelle in den meisten Fällen ein so heftiger Ausgleichstrom zu erwarten, daß der Umformer beschädigt wird.In the case of short circuits or earth faults, it often happens that in the supply line to Converter station trigger the oil switch in the feed power station or in the converter station, see above that the converter, which is now disconnected from the alternating current source, from the direct current side keeps the separated AC power supply under voltage. Is now for example after temporary short circuits or earth faults, the connection to the power plant restored, it is because of the unmatched phases of the converter compared to the AC source in most cases such a violent equalizing current to be expected that the Converter is damaged.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Schutz von Umformern gegen die Schäden, die in den genannten Fällen auftreten würden. Erfindungsgemäß wird gleichzeitig mit der Schwächung des Rückstromes der Erregerstromkreis so eingestellt, daß sich der Umformer beim Ausbleiben der Wechselstromspeisung auf eine von der Normalfrequenz abweichende festgesetzte Frequenz einstellt, bei deren Erreichung er beiderseitig abgeschaltet wird. Beispielsweise kann man dies dadurch erreichen, daß der Erregerstrom des Umformers auf einen bestimmten Betrag verstärkt wird, so daß beim Wegbleiben der Netzspannung auf der Wechselstromseite die Frequenz des Umformers unter einen bestimmten Betrag sinkt. Bei Erreichen der festgesetzten Frequenz wird der Umformer beiderseitig abgeschaltet.The invention relates to a device for protecting converters against the damage that would occur in the cases mentioned. According to the invention is simultaneously with the Attenuation of the return current of the excitation circuit is set so that the converter if there is no alternating current supply to a fixed frequency that deviates from the normal frequency Sets the frequency, when it is reached it is switched off on both sides. For example this can be achieved by reducing the converter excitation current to a certain value Amount is amplified, so that when there is no mains voltage on the alternating current side the frequency of the converter drops below a certain amount. When the set frequency is reached, the converter will switched off on both sides.

Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein Wechselstrom-Gleichstrom-Umformer ι liegt mit seinem Gleichstromteil über einem doppelpoligen Schalter 2 an Gleich-The figure shows an embodiment of the invention. An AC-DC converter ι is with its DC part via a double-pole switch 2 on DC

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Dipl.-Ing. Otto Hofmann in Berlin-Siemensstadt.Dipl.-Ing. Otto Hofmann in Berlin-Siemensstadt.

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stromsammelschienen 3 und 4, an denen noch weitere Gleichstromquellen, beispielsweise eine Batterie 5, angeschlossen sind. Wechselstromseitig ist der Umformer über einen Anlaßschalter 6, einen Transformator 7 und einen ölschalter 8 an die Wechselstromsammeischiene 9 angeschlossen, die über eine Fernleitung von einer nicht dargestellten Zentrale aus gespeist werden kann. 10 ist ein Stromrichtungsrelais, das bei störungsfreiem Betriebe seinen Kontakt 11 und bei Auftreten von Rückstrom seinen Kontakt 12 schließt. Dieses Rückstromrelais wird zweckmäßig so empfindlich gemacht, daß es schon bei einem Rückstrom anspricht, der den Verlusten des Umformers entspricht. Mit Hilfe dieses Relais 10 wird ein Hilfsschalter 14 gesteuert. Im normalen Betriebe wird dessen Einschaltspule 15 über den Relaiskontakt 11, einen Ruhekontakt 18 des Hilfsschalters 14 erregt. Beim Auftrete"n von Rückstrom wird durch Schließen des Relaiskontaktes 12 über einen Kontakt 17 des Hilfsrelais 14 die Ausschaltspule 16 erregt, so daß sich in diesem Falle der Hilfsschalter 14 öffnet und zur Begrenzung des Rückstromes einen Widerstand 13 in den Gleichstromkreis einschaltet. 22 ist ein Hilfsschütz, das bei Auftreten von Rückstrom einen Zusatzwiderstand 35 zum Regelwiderstand 34 parallel schaltet. Das Hilfsschütz 22 ist erregt, wenn ein weiteres Hilfsschütz 24 abgefallen ist. Das Hilfsschütz 24 ist im normalen Betriebe erregt. Es wird beim Auftreten von Rückstrom entregt und schaltet während der Zeit seines Abfallens vorübergehend den gesamten Regelwiderstand 34 in den Erregerstromkreis des Umformers ein. Dadurch wird erreicht, daß vor dem Parallelschalten des Zusatzwiderstandes 35 der Widerstand im Erregerstromkreis auf einen bestimmten Betrag vergrößert wird. Auf diese Weise ist es möglich, das Rundfeuer am Umformer zu unterdrücken, welches möglicherweise infolge des Rückstromstoßes aufgetreten sein könnte. Um diese Wirkung sicher zu erreichen, gibt man dem Hilfsschütz 24 zweckmäßig eine gewisse Zeitverzögerung.current busbars 3 and 4, on which other direct current sources, for example one Battery 5, are connected. On the AC side, the converter is connected to a starter switch 6, a transformer 7 and an oil switch 8 to the AC bus bar 9 connected, which is fed via a trunk line from a control center, not shown can be. 10 is a current direction relay that has its contact during trouble-free operation 11 and when reverse current occurs, its contact 12 closes. This reverse current relay is expediently made so sensitive that it already responds to a reverse current that causes the Losses of the converter corresponds. An auxiliary switch 14 is controlled with the aid of this relay 10. In normal operation, the switch-on coil 15 is via the relay contact 11, a Normally closed contact 18 of the auxiliary switch 14 is excited. When reverse current occurs, the relay contact 12 closes via a Contact 17 of the auxiliary relay 14 is the opening coil 16 energized, so that in this case the auxiliary switch 14 opens and to limit the Reverse current turns on a resistor 13 in the direct current circuit. 22 is an auxiliary contactor, an additional resistor 35 to the variable resistor 34 when reverse current occurs switched in parallel. The auxiliary contactor 22 is energized when another auxiliary contactor 24 has dropped out. The auxiliary contactor 24 is energized in normal operation. It is when reverse current occurs de-energizes and temporarily switches the entire rheostat while it is falling 34 into the excitation circuit of the converter. This ensures that before the additional resistor 35 the resistance in the excitation circuit is increased to a certain amount. To this Way, it is possible to suppress the round fire on the converter, which possibly could have occurred as a result of the recurrent surge. To safely achieve this effect, the auxiliary contactor 24 is expediently given a certain time delay.

Zu der Schutzeinrichtung gehört ferner ein Frequenzrelais 46, das von einem Wandler 39 aus über einen Kontakt 45 des ölschalters 8 und einen Kontakt 19 des Hilfsschalters 14 erregt wird und welches seinen Kontakt 47 schließt, wenn die Frequenz an den Sammelschienen 9 unter einen bestimmten Betrag sinkt. Die Schutzeinrichtung arbeitet folgendermaßen : Im normalen Betriebe sind die Schalter 2 und 8 und der Hilfsschalter 14 geschlossen, das Hilfsschütz 24 ist über einen Kontakt 20 des Hilfsschalters 14 und einen Kontakt 28 des Gleichstromschalters 2 erregt und schließt in diesem Falle an seinem Kontakt 25 den Erreger-Stromkreis des Umformers über den Regler 34 und die Erregerwicklung 33. Wenn die Netzspannung beispielsweise infolge eines Kurzschlusses auf der Wechselstromseite verschwindet, arbeitet der Umformer 1 auf das Netz weiter, indem er jetzt aus den Gleichstromsammelschienen 3 und 4 Rückstrom bezieht. Dieser Rückstrom veranlaßt in der oben beschriebenen Weise das Ausschalten des Hilfsschalters 14, wodurch der Widerstand 13 zur Begrenzung des Rückstromes im Gleichstromkreis eingeschaltet wird. Durch Öffnen des Hilfsschalters 14 wird an dessen Hilfskontakt 20 der Erregerstromkreis für das Hilfsschütz 24 unterbrochen. Dieses fällt mit der eingestellten Verzögerung ab, wobei es während des Abfallens den gesamten Regelwiderstand 34 in Reihe zur Erregerwicklung 33 des Umformers legt. Wenn das Hilfsschütz abgefallen ist, schließt es den Erregerstromkreis für das Hilfsschütz 22 am Kontakt 26 über einen Hilfskontakt 27 des Gleichstromschalters 2 und einen Hilfskontakt 21 des Schalters 14. Das Hilfsschütz 22 schließt nun seinen Kontakt 23, wodurch parallel zum Gesamtregelwiderstand 34 der Zusatzwiderstand 35 in den Erregerstromkreis des Umformers eingeschaltet wird, so daß der Erregerstrom um ein bestimmtes Maß verstärkt wird und hierdurch die Frequenz des Umformers unter einen bestimmten Betrag herabgedrückt wird.The protective device also includes a frequency relay 46 which is operated by a converter 39 from a contact 45 of the oil switch 8 and a contact 19 of the auxiliary switch 14 is energized and which closes its contact 47 when the frequency on the busbars 9 drops below a certain amount. The protective device works as follows : In normal operation, switches 2 and 8 and auxiliary switch 14 are closed, the Auxiliary contactor 24 is via a contact 20 of the auxiliary switch 14 and a contact 28 of the DC switch 2 excites and in this case closes the excitation circuit at its contact 25 of the converter via the controller 34 and the field winding 33. When the mains voltage disappears, for example as a result of a short circuit on the alternating current side, the converter 1 continues to work on the network by now pulling out of the direct current busbars 3 and 4 refer to reverse current. This reverse current causes in the one described above Way to turn off the auxiliary switch 14, whereby the resistor 13 to Limitation of the reverse current in the direct current circuit is switched on. By opening the Auxiliary switch 14 becomes the excitation circuit for auxiliary contactor 24 at its auxiliary contact 20 interrupted. This falls off with the set delay, while it falls during the fall puts the entire variable resistor 34 in series with the field winding 33 of the converter. if the contactor relay has dropped out, it closes the excitation circuit for the contactor relay 22 on Contact 26 via an auxiliary contact 27 of the DC switch 2 and an auxiliary contact 21 of the switch 14. The auxiliary contactor 22 now closes its contact 23, thereby parallel to the Total control resistor 34 of the additional resistor 35 in the excitation circuit of the converter is switched on, so that the excitation current is increased by a certain amount and thereby the frequency of the converter is lowered below a certain amount will.

Der Hilfsschalter 14 schließt in seiner Ausschaltstellüng ferner den Erregerstromkreis für das Frequenzrelais 46, so daß beim Sinken der Frequenz unter einen bestimmten Wert jetzt am Kontakt 47 die Ausschaltspule 41 des ölschalters 8 über einen Hilfskontakt 43 dieses Ölschalters erregt wird. Der ölschalter 8 wird also geöffnet und schließt damit an seinem Hilfskontakt 42 über einen Hilfskontakt 30 des Gleichstromschalters 2 und die Ausschaltspule 32 den Auslösestromkreis für den Gleichstromschalter 2, so daß nun der Umformer beiderseitig vom Netz abgetrennt ist. Die Erregerstromkreise der beiden Hilfsrelais 22 und 24 werden durch das Abschalten des Umformers an den Hilfskontakten 28 bzw. 27 des Gleichstromschalters 2 unterbrochen, so daß jetzt der gesamte Regelwiderstand 34 im Erregerstromkreis des Umformers liegt, wodurch eine starke Entregung des auslaufenden Umformers be- no wirkt wird.The auxiliary switch 14 closes in its switch-off position also the excitation circuit for the frequency relay 46, so that when the frequency falls below a certain value now at contact 47 the opening coil 41 of the oil switch 8 via an auxiliary contact 43 of this Oil switch is energized. The oil switch 8 is thus opened and thus closes on his Auxiliary contact 42 via an auxiliary contact 30 of the direct current switch 2 and the switch-off coil 32 the tripping circuit for the DC switch 2, so that now the converter on both sides is disconnected from the network. The excitation circuits of the two auxiliary relays 22 and 24 are switched off by switching off the converter at the auxiliary contacts 28 and 27 of the DC switch 2 interrupted, so that now the entire control resistor 34 in the excitation circuit of the converter lies, whereby a strong de-excitation of the expiring converter ben no is effective.

Der Widerstand 35 wird vorteilhaft so bemessen, daß die Frequenzänderung in den Fällen, wo die Spannung der Wechselstromquelle ausbleibt oder unter einen für den Betrieb unzulässigen Restbetrag, z. B. unter 20%» sinkt, sehr rasch das Frequenzrelais zum Ansprechen bringt.The resistor 35 is advantageously dimensioned so that the frequency change in the cases where the voltage of the alternating current source is absent or below an inadmissible level for operation Balance, e.g. B. drops below 20% », the frequency relay to respond very quickly brings.

In den Fällen, wo die Restspannung größer ist, wird sich die Frequenzänderung nicht auswirken können, da dann das Netz den Umformer weiter in Tritt hält. Um auch in diesem Falle bei langIn those cases where the residual voltage is greater, the frequency change will have no effect because then the network keeps the converter going. To also in this case at long

dauernden Spannungsabsenkungen den Umformer abzuschalten, wird —· wie schon vorgeschlagen worden ist — ein Zeitrelais 48 vorgesehen, das beim Auftreten von Rückstrom durch Schließen des Kontaktes 12 am Rückstromrelais 10 erregt wird. Nach Ablauf der eingestellten Zeit schließt dieses Zeitrelais seinen Kontakt 49, so daß dadurch der Umformer ebenfalls beiderseitig vom Netz abgeschaltet wird.to switch off the converter if the voltage drops continuously - · as already suggested has been - a timing relay 48 is provided, which when reverse current occurs through Closing the contact 12 on the reverse current relay 10 is excited. After the set Time this time relay closes its contact 49, so that the converter is also disconnected from the mains on both sides will.

Wenn die Betriebsstörung, die das Abschalten des Umformers zur Folge hatte, beseitigt ist, kann er selbsttätig wieder angelassen werden. So kann beispielsweise nach Eintreten normaler Spannungsverhältnisse auf der Wechselstromseite und, nachdem die Klemmenspannung des auslaufenden Umformers auf einen für das Anlassen des Umformers und das gefahrlose Umschalten des Anlaßschalters genügenden Wert gesunken ist, mit Hilfe besonderer Relais, welche diese Betriebsgrößen überwachen, die selbsttätige Wiedereinschalteinrichtung betätigt werden. In der Figur ist nur die Anlaßvorrichtung für Handbetrieb dargestellt. Zum Anlassen wird zunächst der Anlaßschalter 6 aus seiner Betriebsstellung 37 in die Anlaßstellung 36 gebracht, nachdem die Klemmenspannung des Umformers genügend gesunken ist. Mit Hilfe eines Steuerschalters 50 kann der Ölschalter 8 eingeschaltet werden. Zu dem Zweck wird der Steuerschalter in die Einschaltstellung gelegt, wodurch der Erregerstrom für die Einschaltspule 40 über den »Ein-«Kontakt 51, einen Hilfskontakt 44 des ölschalters 8 und einen Hilfskontakt 38 des Anlaßschalters geschlossen wird. Zum Ausschalten von Hand dient der »Aus«-Kontakt 52 des Steuerschalters 50. Entsprechend ist für den Gleichstromschalter 2 auf der Gleichstromseite ein Kommandoschalter 53 vorgesehen, der in seiner Einschaltstellung den Erregerstromkreis für die Einschaltspulen 31 über den »Ein«-Kontakt 54 und den Kontakt 29 des Gleichstromschalters 2 schließt. Durch Schließen des »Aus«-Kontaktes 55 kann auch der Gleichstromschalter von Hand ausgeschaltet werden.When the malfunction that caused the converter to switch off has been eliminated, it can be started again automatically. For example, after entering normal Voltage ratios on the AC side and, after the terminal voltage of the expiring converter to one for starting the converter and safely switching over of the starter switch has dropped sufficient value, with the help of special relays, which monitor these operating parameters and actuate the automatic reclosing device. In the figure, only the starting device for manual operation is shown. For starting the starter switch 6 is first brought from its operating position 37 into the starting position 36, after the terminal voltage of the converter has dropped sufficiently. With the aid of a control switch 50, the oil switch 8 be switched on. For this purpose, the control switch is placed in the on position, whereby the excitation current for the closing coil 40 via the "on" contact 51, a Auxiliary contact 44 of the oil switch 8 and an auxiliary contact 38 of the starter switch are closed will. The "Off" contact 52 of the control switch 50 is used to switch off manually. Correspondingly is a command switch 53 for the DC switch 2 on the DC side provided, which in its switched-on position, the excitation circuit for the switch-on coils 31 About the "on" contact 54 and contact 29 of the DC switch 2 closes. By Closing the “off” contact 55 can also turn off the DC switch manually will.

Claims

Patent claims:

i. Equipment for the protection of AC-DC converters, those with one or more direct current sources on a common direct current busbar system work in parallel and where in one of the connecting lines of each converter means are provided with the DC bus bars, which weaken the return current flowing to the converter and in which, furthermore, a certain state of excitation occurs simultaneously with the weakening of the return current of the converter is brought about, characterized in that the excitation current is set so that the Converter if there is no alternating current supply to one of the normal frequency sets a different fixed frequency, when reached by both sides is switched off.

2. Device according to claim 1, characterized in that the reverse flow of the Excitation current, the converter is amplified to a certain amount, so that at If there is no voltage on the alternating current side, the frequency of the converter falls below a certain amount.

3. Device according to claim 1 and 2, characterized by the use of a Auxiliary contactor (22), which has an additional resistor in the event of reverse current to the control resistor (34) (35) switched in parallel.

4. Device according to claim 3, characterized in that before the parallel connection of the additional resistor (35) initially temporarily the resistance in the excitation circuit is increased to a certain amount.

5. Device according to claim 3 and 4, characterized in that a second, im Normal operations energized auxiliary contactor (24) is provided, which when reverse current occurs drops, the entire variable resistor (34) temporarily during the drop is switched into the excitation circuit of the converter, and which furthermore, in the de-energized state, the auxiliary contactor (22) serving to connect the additional resistor in parallel switches on.

6. Device according to claim 5, characterized in that the second auxiliary contactor (24) is provided with a time delay ..

7. Device according to claim 1 to 6, characterized in that when occurring from reverse current a frequency relay connected to the AC busbar (46) is excited, the two-sided shutdown when the set frequency is reached of the converter causes.

8. Device according to claim 7, characterized in that by switching off of the converter both contactor relays (22, 24) fall off, so that a strong de-excitation of the outgoing converter is effected.

9. Device according to claim 1 to 8, wherein one actuated by a reverse current relay Auxiliary switch (14) when it is opened Switches on the resistor (13) to weaken the reverse current in the direct current circuit, characterized in that this auxiliary switch simultaneously controls the excitation circuit of the second auxiliary contactor (24) opens, which opens the excitation circuit in the dropped-out state of the first contactor relay (22) closes,

and that the auxiliary switch also the frequency relay lying on the AC busbars (46) switches on.

10. Einrichtimg according to claim 1 to 9, characterized in that when normal stress conditions return on the AC side and after the terminal voltage of the expiring converter has dropped sufficiently, the converter works automatically is put back into operation.

1 sheet of drawings