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WO1996000458A1 - Device for limiting the short-circuit current in a power-distribution network - Google Patents

Device for limiting the short-circuit current in a power-distribution network Download PDF

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Publication number
WO1996000458A1
WO1996000458A1 PCT/DE1995/000755 DE9500755W WO9600458A1 WO 1996000458 A1 WO1996000458 A1 WO 1996000458A1 DE 9500755 W DE9500755 W DE 9500755W WO 9600458 A1 WO9600458 A1 WO 9600458A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
circuit
short
current
series
capacitor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE1995/000755
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Kadry Sadek
Marcos-Antonio Pereira
Norbert Christl
Peter LÜTZELBERGER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to AU26111/95A priority Critical patent/AU2611195A/en
Publication of WO1996000458A1 publication Critical patent/WO1996000458A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current
    • H02H9/028—Current limitation by detuning a series resonant circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured

Definitions

  • the invention relates to a device for limiting a short-circuit current in a network.
  • the short-circuit current is usually much larger than the load current.
  • This short-circuit current often has a value which is well above 10 kA. In strong high-voltage networks, the short-circuit current can even be higher than 40 kA.
  • Limiting a short-circuit current in a network or parts of this network, for example switchgear is desirable since this leads to a low load on the switchgear, in particular its circuit breakers.
  • the circuit breakers of this switchgear are designed to interrupt this short-circuit current. Limiting the short-circuit current can therefore help to reduce the costs of the switchgear. The influence of the short circuit on the other parts of the network is also reduced, which is an additional advantage.
  • a choke In order to limit the short-circuit current without delimiting the operating mode of the system, a choke has hitherto been switched in series with a branch of a switchgear. tet. This limits the short-circuit current, but introducing a choke into a branch of a switchgear or network has the disadvantage that an increase in reactive power is caused in normal operation.
  • the throttle influences the load flow, so that the load distribution in the branches which are connected to the system may become unfavorable.
  • a current limiter with which a short-circuit current is limited is known from DE magazine “etz", volume 115, 1994, number 9, pages 492 to 494.
  • the Ig limiter consists of an extremely fast switch that can carry a high nominal current but has a low switching capacity, and a fuse with a high breaking capacity arranged in parallel.
  • the current flowing through the Ig limiter is monitored in an electronic measuring and triggering device.
  • This measuring and tripping device has a plurality of functional modules in a pivotable frame and a tripping current transformer for each phase. With this device, current instantaneous values and current rise rates are continuously measured and evaluated.
  • Such an Ig limiter can be used in the coupling of systems or subsystems which would not be sufficiently short-circuit proof if connected in parallel via a circuit breaker.
  • the Ig limiter limits the short-circuit current in the first rise and separates the system into two parts of the system before the instantaneous current value reaches an impermissibly high value.
  • both subsystems are coupled via the Ig limiter.
  • such an Ig limiter can also be connected in parallel with a choke coil. Then, in the event of a short circuit behind the choke coil, the Ig limiter trips and the current commutates in the first current rise to the parallel choke coil.
  • Ig limiters are only manufactured for voltage values from 750 V to 36 kV and current values from 1250 A to 4500 A, the maximum voltage value and the maximum current value not being able to be managed by a limiter.
  • the invention is based on the object of specifying a device for limiting a short-circuit current for higher operating currents and voltages in a network, without verifying the undesirable effects mentioned above on the reactive power and on the load distribution in normal operation causes.
  • the device for limiting a short-circuit current in a network consists of a parallel connection of a capacitor and a series circuit consisting of at least one inductor and a switch, and a control circuit for generating a control signal for this switch, the The capacitor is electrically connected in series with a branch of the network and the control circuit is supplied with measured values of a capacitor voltage and a current on the input side.
  • This device has the property that it has two different impedance values, namely one for normal operation and one for fault operation (short circuit). Both impedance values are mainly determined by the design of the capacitor and the selectable choke.
  • the switchable choke is blocked during normal operation of the switchgear, resulting in an impedance value that is suitable for normal operation.
  • the switchable choke is switched on, which causes a change in the value of the impedance of the system, so that the short-circuit current in the switchgear, in particular in the circuit breaker, is limited to a predetermined value.
  • the control circuit By means of the control circuit, the measured values of a capacitor voltage, a capacitor of the device and a current, in particular a branch current, in which the Device inserted, are fed, the normal operation and the fault operation of the network or the switchgear are determined.
  • the capacitor voltage is used to determine the malfunction and the current is used to determine the normal operation of the system.
  • a control signal is generated with which the switching action (on / off) of the switch is controlled.
  • this device for limiting a short-circuit current in a network
  • the short circuit current is limited to a predetermined value since the resulting value of the impedance of the device is inductive.
  • the resulting value of the impedance of this device is designed so that it is suitable for normal operation without the reactive power being increased or the load flow being influenced in an undesirable manner.
  • This device according to the invention thus gives the possibility of individually limiting short-circuit currents in any networks by dimensioning the two complex resistances of the device according to the invention, further network requirements, such as asymmetry, security and partial compensation, being able to be taken into account.
  • a further choke is electrically connected in series with the parallel connection.
  • This further choke provides a further degree of freedom for the adjustment of the device to any network, whereby the consideration of network requirements can be implemented much better in normal operation, without this having an adverse effect on the limitation of the short-circuit current in disturbance operation.
  • a resistor is electrically connected in series or in parallel with the connectable choke. This resistance dampens vibrations that arise when the switchable choke is switched on - oscillating current between the choke and the capacitor.
  • a fixed or a non-linear resistor can be used as the resistor. A combination of a fixed and a non-linear resistor is also possible.
  • At least one further series circuit consisting of a choke and a switch, is connected in parallel with the series circuit.
  • the limited short-circuit current is divided into a plurality of parallel series circuits, so that the current load on the switches is lower, which means that inexpensive electronic switches can be used.
  • the size of the throttle is reduced, which also reduces the size of the device according to the invention. It is thus possible to construct a device with a plurality of parallel series connections with which a short-circuit current can be limited to a higher value without the costs increasing drastically.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the device according to the invention within a switchgear
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the device according to the invention in a supply line of a switchgear
  • FIG. 3 shows a third embodiment of the device according to the invention in a connection line of two switchgear
  • the FIG. 4 shows a fourth embodiment of the device according to the invention in a connecting line between two switchgear assemblies
  • the supply line in FIG. 2 is shown without limitation, the current curve in the circuit breaker or in the connecting line in FIG. 2 being shown in a diagram over time t in FIGS. 6 and 8, with FIG. 9 illustrating a diagram above the
  • FIG. 10 is a diagram of the time t
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the device 2 according to the invention for limiting a short-circuit current in a switchgear assembly 4.
  • the device 2 is arranged within a busbar 6 of the switchgear assembly 4, so that the switchgear assembly 4 is divided into two parts 8 and 10. in the
  • Switchgear 8 the current I, which is conducted via a line 12, a transformer 14 and a circuit breaker 16 from an energy source, not shown, is distributed over a plurality of lines 18, each of which is connected to the busbar 6 by means of a circuit breaker 20.
  • the switchgear part 10 is constructed identically to the switchgear part 8.
  • the device 2 consists of a capacitor Cg, to which a series circuit 22 is connected in parallel, an inductor Lg and a control circuit 24.
  • the capacitor Cg and the inductor Lg are electrically in series switched. This series connection is in turn electrically connected in series with the busbar 6 of the switchgear 4.
  • the series circuit 22 connected in parallel with the capacitor Cg consists of a choke Lp, which consists of two parts, and a switch 26. A spark gap or an electrical switch can be used as the switch 26.
  • a thyristor switch is preferably used as the electrical switch 26, which consists for example of two antiparallel switched thyristors or thyristors that can be switched off, so-called gate turn-off (GTO) thyristors.
  • GTO gate turn-off
  • each thyristor or disconnectable thyristor of the electrical switch 26 can consist of several thyristors connected in series and in parallel or disconnectable thyristors.
  • each thyristor or thyristor that can be switched off has a protective circuit and a thyristor electronics consisting of an ignition module and an electronics module, which are not shown in detail for reasons of clarity.
  • Such thyristor modules are used, for example, in static reactive current compensators and are shown, for example, in the article "Power converters for static reactive current compensators", printed in the DE magazine “Siemens Energy Technology", Volume 3, 1981, Issue 11-12, pages 353-357 and described.
  • measuring transducers which, on the one hand, determine the current Ij ⁇ in the busbar 6 and, on the other hand, the capacitor voltage Uc of the capacitor Cg and feed them to the control circuit 24.
  • the switch 26 shown here as a thyristor valve is in the open state.
  • the impedance of the device 2 is then equal to the impedance of the inductor Lg plus the impedance of the capacitor Cg.
  • These two impedances are designed so that the resulting impedance is suitable for normal operation.
  • this fault is recognized as a result of the rise in the capacitor voltage U ⁇ and the switch 26 is closed as a result of a generated control signal, as a result of which the inductor Lp is electrically connected in parallel with the capacitor Cg.
  • the impedance of the device 2 changes such that the resulting impedance is now equal to the impedance of the inductor Lg plus the impedance of the parallel connection of the capacitor Cg and the inductor Lp.
  • the design of these components Cg, Lg and Lp of the device 2 determines that the resulting impedance is in the inductive range. How large the value of this resulting impedance will be depends on the level of the desired limitation of the short-circuit current 1 ⁇ .
  • the current through the circuit breaker 20 of the switchgear part 10 at point X is kept below a predeterminable value which is predetermined such that this circuit breaker 20 can interrupt the limited short-circuit current I ⁇ .
  • the short-circuit current I through this circuit breaker 20 of the switchgear part 10 at point X would be the sum of the existing short-circuit powers in the event of a short-circuit at location X, which would exceed the current cut-off capability of this circuit breaker 20 . Without the device 2 according to the invention, the circuit breaker 20 would have to be replaced by a stronger circuit breaker.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the device 2 according to the invention, which is arranged in a supply line 28 of a switchgear assembly A.
  • the inductor Lg could be dispensed with, since the impedance of the inductor Lg is replaced by the impedance of the connecting line 28.
  • the connectable throttle Lp is not divided into two partial throttles.
  • a resistor Rp is electrically in series switched with the selectable throttle Lp. This resistance Rp dampens the vibrations that occur due to the energy exchange between the capacitor Cg and the choke Lp. Because of the clarity, the control circuit 24 and the associated measuring sensors for line current and capacitor voltage are not shown in more detail.
  • the switch 26 is kept open in normal operation by means of the control circuit 24, and the impedance of the device 2 is equal to the impedance of the capacitor Cg.
  • the capacitor Cg is chosen so that its impedance is matched for the normal operation of the switchgear assembly A.
  • FIG. 3 shows a third embodiment of the device 2 according to the invention, which is arranged in a connecting line 30 of two switchgear assemblies A and B.
  • the connectable throttle Lp is not divided into two partial throttles.
  • a resistor Rp is provided, which, in contrast to the embodiment according to FIG. 2, is electrically connected in parallel with the inductor Lp.
  • a resistance Rp is also a non-linear resistance, with for example, uses a metal oxide varistor, whereby the task of the resistor Rp does not change.
  • the switchgear assembly A which is supplied by the lines Line A and Line B, must be connected to a stronger switchgear assembly B by a connecting line 30, which in the exemplary embodiment is 2 km long, in order to cover the additional power requirement after increased energy consumption.
  • Switchgear A has a short-circuit power of 4.4 GVA
  • switchgear B has a short-circuit power of 6.9 GVA.
  • Switchgear B increases the short-circuit power significantly, so that a significantly higher short-circuit current will also be set in the event of a short-circuit.
  • a device 2 according to the invention is arranged in connecting line 30 in order to limit the current in faulty operation in connecting line 30 or in circuit breaker 20 of switchgear assembly A.
  • a numerical example will also be given later for this exemplary embodiment.
  • FIG. 4 shows a fourth embodiment of the device 2 according to the invention, which is also arranged in a connecting line 30 between two switchgear assemblies A and B.
  • the connectable throttle Lp is not divided into two partial throttles.
  • a further series circuit 32 is electrically connected in parallel to the series circuit 22.
  • This series circuit 32 also contains a switch 26 and an inductor Lp.
  • a resistor Rp is provided, which, in contrast to the embodiment according to FIG. 3, consists of a series connection of a fixed resistor and a non-linear resistor, for example a metal oxide variator, and which is electrically parallel to the series circuits 22 and 32 connected in parallel is switched.
  • the resistor Rp constructed in this way is used to measure the capacitor voltage in the event of a short circuit before the switch is switched on 26 limit, so that the oscillation flow between the chokes L p and the capacitor Cg does not exceed a certain value after the switch 26 is switched on and is damped more quickly.
  • the short-circuit current is divided between these parallel branches 22 and 32. It is thus possible either to use particularly inexpensive thyristors as switches 26 or to handle high, limited short-circuit currents with a reasonable outlay.
  • this illustration shows some details of the control circuit 24.
  • This control circuit 24 has on the input side a device 34 for detecting a malfunction and a device 36 for detecting a normal operation.
  • the control circuit 24 On the output side, the control circuit 24 has a control device 38, at the output of which a control signal for the switch 26 is present.
  • This control device 38 is linked on the input side to the outputs of the device 34 and 36.
  • the device 36 for detecting normal operation is connected on the input side to the output of a sensor 40 which is arranged in the connecting line 30. Measured values of the voltage of the capacitor Cg are supplied on the input side to the device 34 for detecting the malfunction.
  • the devices 34 and 36 each have, for example, a limit transmitter and a comparator circuit, each of which is linked on the input side to the limit transmitter and the input of the device 34 and 36, respectively.
  • the comparator circuit compares the supplied measured value with a predetermined limit value and generates a signal when the limit is exceeded or fallen below.
  • the generated signal S in the control device 38 activates the generation of a control signal, as a result of which the switch 26 closes and the short-circuit current present is limited to a predetermined value.
  • the switch 26 closes and the short-circuit current present is limited to a predetermined value.
  • I K g short-circuit current in the line / branch without limitation I ⁇ short-circuit current in the line / branch after the limit I £ K current through the capacitor during the short circuit Ip ⁇ current through the switchable inductor during the short-circuit
  • the formula (1) is preferably used when a series inductance XLg is already present, for example a line 28 in the embodiment according to FIG. 2.
  • the desired degree of compensation a and the limiting factor k are then given.
  • Formula (2) enables the reactance X ⁇ g of the capacitor Cg to be calculated from the desired reactance X ⁇ of the arrangement during the short circuit and the reactance Xj for normal operation, by using the resonance frequency fp of the parallel connection of the selectable inductor Lp and the capacitor Cg or the frequency factor F already selects in advance.
  • This frequency fp is also referred to as the discharge frequency.
  • Reactance Xp of the selectable inductor Lp then results from the formula (1).
  • a new line 28 is connected to a 230 kV, 50 Hz switchgear assembly A.
  • the line 28 has a series reactance of 6.6 ⁇ and causes an additional short-circuit power of 4 GVA in the switchgear assembly A, which corresponds to a current of 10 kA.
  • this current In order that the breaking capacity of the circuit breakers 20 is not exceeded, this current must be limited to 5 kA. They also want to compensate for 40% of the line inductance.
  • the degree of compensation a becomes:
  • the current Ip K (FIG. 9) in the switchable inductor Lp is calculated using the formula (4):
  • the current I Q K in the capacitor Cg during the short circuit is determined using the formula (3):
  • the control of the switch 26 is set for the voltage Uc so that the thyristors are fired when this voltage is reached.
  • the current I K through the capacitor Cg is higher than the short-circuit current I (FIG. 7 without limitation; FIG. 8 with limitation) in line 28.
  • a damping resistor Rp is placed in series with the switchable choke Lp. It is designed according to the study of the transient process.
  • FIGS. 5 and 6 each show the current curve in the circuit breaker 20 at the point X of the switchgear assembly A according to FIG. 2 in a diagram over time t without and with limitation.
  • the time profiles of current and voltage in this application which are each shown in FIGS. 5 to 10, show the dynamic case, whereas the formulas given relate to the effective value of the currents and apply to the steady state.
  • FIG. 3 A 230 kV, 60 Hz switchgear assembly A, which has a short-circuit power of 4.4 GVA, is connected to a switchgear assembly B, which has a short-circuit power of 6.9 GVA.
  • the connection is made through a 2 km long line 30 with an impedance of 0.8 ⁇ .
  • a device of the type shown is inserted into the connecting line 30 in order to limit the short-circuit current in the switchgear assembly A. This must not be higher than 30 kA.
  • a factor of 1 / 1.2 due to asymmetry and a safety factor of 0.9 should also be taken into account.
  • the short-circuit current through the connecting line 30 must be limited to I. This short-circuit current results from the total short-circuit current at point X minus the contribution from system A. This value is calculated from the information as:
  • the connecting line 30 without current limitation provides at the switchgear A a source with the impedance Z ⁇ ⁇ of
  • the discharge frequency fp is chosen as 125 Hz.
  • the frequency factor F is then:
  • the reactance is X L g of the choke Lg inserted in series
  • the reactance Xp of the switchable inductor Lp is calculated according to the formula (6):
  • the control of the switch 26 is set for this capacitor voltage UCK, so that the thyristors are fired when this voltage is reached.
  • the current i is ICK n
  • the capacitor Cg in this example is lower than the short-circuit current I ⁇ -
  • a zinc oxide arrester is connected in parallel to the arrangement. This is designed according to the study of the transient process.
  • the device 2 according to the invention can in each case be dimensioned individually for each case, further network conditions also being able to be taken into account.
  • the main task of this device 2, namely to limit a short-circuit current in the network or its parts, is always fulfilled without increasing the reactive power or influencing the load flow during normal operation.
  • the device can always be constructed inexpensively.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

The device (2) proposed consists of a condenser (CS) connected in parallel with a series-connected circuit (22), made up of at least one choke (LP) and a switch (26), plus a control circuit (24) designed to generate a control signal for the switch (26), the condenser (CS) being electrically connected in series with one branch of the network and measurements of the condenser voltage (UCK) and current (IK) being fed to the input side of the control circuit (24). This device (2) enables a short-circuit current in the network to be limited without increasing the idling power or affecting the load current under normal operating conditions.

Description

Beschreibungdescription

Vorrichtung zur Begrenzung eines Kurzschlußstromes in einem NetzDevice for limiting a short-circuit current in a network

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Begren¬ zung eines Kurzschlußstromes in einem Netz.The invention relates to a device for limiting a short-circuit current in a network.

In Stromübertragungs- und Verteilungsnetzen ist der Kurz- schlußstrom in der Regel viel größer als der Laststrom.In power transmission and distribution networks, the short-circuit current is usually much larger than the load current.

Häufig weist dieser Kurzschlußstrom einen Wert auf, der weit über 10 kA liegt. In starken Hochspannungsnetzen kann der Kurzschlußstrom sogar höher als 40 kA sein.This short-circuit current often has a value which is well above 10 kA. In strong high-voltage networks, the short-circuit current can even be higher than 40 kA.

Die Begrenzung eines Kurzschlußstromes in einem Netz oder Teilen dieses Netzes, beispielsweise Schaltanlagen, ist erstrebenswert, da dies zu einer geringen Beanspruchung der Schaltanlagen, insbesondere deren Leistungsschalter, führt. Die Leistungsschalter dieser Schaltanlage sind für die Unter- brechung dieses Kurzschlußstromes ausgelegt. Eine Begrenzung des Kurzschlußstromes kann deshalb zur Reduzierung der Kosten der Schaltanlage beitragen. Der Einfluß des Kurzschlusses auf die anderen Teile des Netzes wird damit auch verringert, was einen zusätzlichen Vorteil darstellt.Limiting a short-circuit current in a network or parts of this network, for example switchgear, is desirable since this leads to a low load on the switchgear, in particular its circuit breakers. The circuit breakers of this switchgear are designed to interrupt this short-circuit current. Limiting the short-circuit current can therefore help to reduce the costs of the switchgear. The influence of the short circuit on the other parts of the network is also reduced, which is an additional advantage.

Es passiert nicht selten, daß eine Schaltanlage, die für einen bestimmten Kurzschlußstrom ausgelegt wurde, nach eini¬ gen Jahren erweitert werden muß, um neue Verbraucher zu versorgen, was eine Erhöhung des Kurzschlußstromes verur- sacht. Falls dieser Wert den maximalen abschaltbaren Strom der Leistungsschalter in diesem Netz überschreitet, ist eine Begrenzung des Stromes unabdingbar, wenn nicht alle Lei¬ stungsschalter dieses Netzes ersetzt werden sollen.It happens not infrequently that a switchgear which was designed for a certain short-circuit current has to be expanded after a few years in order to supply new consumers, which causes an increase in the short-circuit current. If this value exceeds the maximum disconnectable current of the circuit breakers in this network, a limitation of the current is essential if not all circuit breakers of this network are to be replaced.

Zur Begrenzung des Kurzschlußstromes, ohne die Betriebsart der Anlage abzugrenzen, hat man bisher eine Drossel elek¬ trisch in Reihe mit einem Zweig einer Schaltanlage geschal- tet. Dadurch wird der Kurzschlußstrom begrenzt, jedoch hat die Einführung einer Drossel in einen Zweig einer Schaltan¬ lage oder des Netzes den Nachteil, daß eine Erhöhung der Blindleistung im Normalbetrieb verursacht wird. Außerdem be- einflußt die Drossel den Lastfluß, so daß die Lastverteilung in den Zweigen, die mit der Anlage verbunden sind, unter Um¬ ständen ungünstig werden kann.In order to limit the short-circuit current without delimiting the operating mode of the system, a choke has hitherto been switched in series with a branch of a switchgear. tet. This limits the short-circuit current, but introducing a choke into a branch of a switchgear or network has the disadvantage that an increase in reactive power is caused in normal operation. In addition, the throttle influences the load flow, so that the load distribution in the branches which are connected to the system may become unfavorable.

Aus der DE-Zeitschrift "etz", Band 115, 1994, Heft 9, Seiten 492 bis 494, ist ein Strom-Begrenzer bekannt, mit dem ein Kurzschlußstrom begrenzt wird. Der Ig-Begrenzer besteht aus einem extrem schnellen Schalter, der einen hohen Nennstrom führen kann, aber über ein geringes Schaltvermögen verfügt, und einer dazu parallel angeordneten Sicherung mit hohem Aus- schaltvermögen. Der durch den Ig-Begrenzer fließende Strom wird in einer elektronischen Meß- und Auslöseeinrichtung überwacht. Diese Meß- und Auslöseeinrichtung weist mehrere Funktionsbaugruppen in einem schwenkbaren Rahmen und je Phase einen Auslöse-Stromwandler auf. Mit dieser Einrichtung werden Stromaugenblickswerte und Stromanstiegsgeschwindigkeiten ständig gemessen und ausgewertet. Ein derartiger Ig-Begrenzer kann in der Kupplung von Anlagen oder Teilanlagen eingesetzt werden, die bei Parallelschaltung über einen Leistungsschal¬ ter nicht ausreichend kurzschlußfest wären. Bei einem Kurz- Schluß in der Anlage begrenzt der Ig-Begrenzer den Kurz¬ schlußstrom im ersten Anstieg und trennt die Anlage in zwei Anlagenteile auf, bevor der Stromaugenblickswert einen unzu¬ lässig hohen Wert erreicht. Im Normalbetrieb sind beide Teil¬ anlagen über den Ig-Begrenzer gekuppelt. Außerdem kann ein derartiger Ig-Begrenzer auch zu einer Drosselspule parallel¬ geschaltet werden. Dann löst bei einem Kurzschluß hinter der Drosselspule der Ig-Begrenzer aus und der Strom kommutiert im ersten Stromanstieg auf die parallelliegende Drosselspule. Derartige Ig-Begrenzer werden nur für Spannungswerte von 750 V bis 36 kV und Stromwerten von 1250 A bis 4500 A gefer¬ tigt, wobei der maximale Spannungswert und der maximale Stromwert nicht von einem Begrenzer geführt werden kann. Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich¬ tung zur Begrenzung eines Kurzschlußstromes für höhere Be¬ triebsströme und -Spannungen in einem Netz anzugeben, ohne die unerwünschten zuvor genannten Wirkungen auf die Blindlei¬ stung und auf die Lastverteilung im normalen Betrieb zu ver¬ ursachen.A current limiter with which a short-circuit current is limited is known from DE magazine "etz", volume 115, 1994, number 9, pages 492 to 494. The Ig limiter consists of an extremely fast switch that can carry a high nominal current but has a low switching capacity, and a fuse with a high breaking capacity arranged in parallel. The current flowing through the Ig limiter is monitored in an electronic measuring and triggering device. This measuring and tripping device has a plurality of functional modules in a pivotable frame and a tripping current transformer for each phase. With this device, current instantaneous values and current rise rates are continuously measured and evaluated. Such an Ig limiter can be used in the coupling of systems or subsystems which would not be sufficiently short-circuit proof if connected in parallel via a circuit breaker. In the event of a short-circuit in the system, the Ig limiter limits the short-circuit current in the first rise and separates the system into two parts of the system before the instantaneous current value reaches an impermissibly high value. In normal operation, both subsystems are coupled via the Ig limiter. In addition, such an Ig limiter can also be connected in parallel with a choke coil. Then, in the event of a short circuit behind the choke coil, the Ig limiter trips and the current commutates in the first current rise to the parallel choke coil. Such Ig limiters are only manufactured for voltage values from 750 V to 36 kV and current values from 1250 A to 4500 A, the maximum voltage value and the maximum current value not being able to be managed by a limiter. The invention is based on the object of specifying a device for limiting a short-circuit current for higher operating currents and voltages in a network, without verifying the undesirable effects mentioned above on the reactive power and on the load distribution in normal operation causes.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung zur Begrenzung eines Kurzschlußstromes in einem Netz aus einer Parallelschaltung eines Kondensators und einer Reihenschaltung, die aus wenigstens einer Drossel und einem Schalter besteht, und einer Steuerschaltung zur Generierung eines Steuersignals für diesen Schalter besteht, wobei der Kondensator elektrisch in Reihe mit einem Zweig des Netzes geschaltet ist und wobei der Steuerschaltung eingangsseitig Meßwerte einer Kondensatorspannung und eines Stromes zuge¬ führt sind.This object is achieved in that the device for limiting a short-circuit current in a network consists of a parallel connection of a capacitor and a series circuit consisting of at least one inductor and a switch, and a control circuit for generating a control signal for this switch, the The capacitor is electrically connected in series with a branch of the network and the control circuit is supplied with measured values of a capacitor voltage and a current on the input side.

Diese Vorrichtung hat die Eigenschaft, daß sie zwei unter¬ schiedliche Impedanzwerte aufweist, nämlich eine für den Normalbetrieb und eine für den Störbetrieb (Kurzschlußfall) . Beide Impedanzwerte werden hauptsächlich durch die Auslegung des Kondensators und der zuschaltbaren Drossel festgelegt.This device has the property that it has two different impedance values, namely one for normal operation and one for fault operation (short circuit). Both impedance values are mainly determined by the design of the capacitor and the selectable choke.

Während des normalen Betriebs der Schaltanlage wird die zuschaltbare Drossel gesperrt, wodurch sich ein Impedanzwert einstellt, der für den normalen Betrieb geeignet ist. Im Störbetrieb wird die zuschaltbare Drossel eingeschaltet, die eine Änderung des Wertes der Impedanz der Anlage bewirkt, so daß der Kurzschlußstrom in der Schaltanlage, insbesondere im Leistungsschalter, auf einen vorbestimmten Wert begrenzt wird.The switchable choke is blocked during normal operation of the switchgear, resulting in an impedance value that is suitable for normal operation. In the fault mode, the switchable choke is switched on, which causes a change in the value of the impedance of the system, so that the short-circuit current in the switchgear, in particular in the circuit breaker, is limited to a predetermined value.

Mittels der SteuerSchaltung, der eingangsseitig Meßwerte einer Kondensatorspannung eines Kondensators der Vorrichtung und eines Stromes, insbesondere eines Zweigstromes, in der die Vorrichtung eingefügt ist, zugeführt sind, werden der Nor¬ malbetrieb und der Störbetrieb des Netzes bzw. der Schaltan¬ lage ermittelt. Die Kondensatorspannung wird bei der Ermitt¬ lung des Störbetriebs und der Strom wird bei der Ermittlung des Normalbetriebs der Anlage verwendet. In Abhängigkeit des ermittelten Betriebes wird ein Steuersignal erzeugt, mit dem die Schalthandlung (Ein/Aus) des Schalters gesteuert wird.By means of the control circuit, the measured values of a capacitor voltage, a capacitor of the device and a current, in particular a branch current, in which the Device inserted, are fed, the normal operation and the fault operation of the network or the switchgear are determined. The capacitor voltage is used to determine the malfunction and the current is used to determine the normal operation of the system. Depending on the operation determined, a control signal is generated with which the switching action (on / off) of the switch is controlled.

Mittels dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Begrenzung eines Kurzschlußstromes in einem Netz wird im StörungsfallIn the event of a fault, this device according to the invention for limiting a short-circuit current in a network will

(Kurzschlußfall) der Kurzschlußstrom auf einen vorbestimmten Wert begrenzt, da der resultierende Wert der Impedanz der Vorrichtung induktiv ist. Dagegen ist der resultierende Wert der Impedanz dieser Vorrichtung so ausgelegt, daß er für den Normalbetrieb geeignet ist, ohne daß sich die Blindleistung erhöht oder der Lastfluß in unerwünschter Art beeinflußt wird.(Short circuit case) the short circuit current is limited to a predetermined value since the resulting value of the impedance of the device is inductive. In contrast, the resulting value of the impedance of this device is designed so that it is suitable for normal operation without the reactive power being increased or the load flow being influenced in an undesirable manner.

Somit erhält man mit dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung die Möglichkeit, Kurzschlußströme in beliebigen Netzen durch die Bemessung der beiden komplexen Widerstände der erfindungsge¬ mäßen Vorrichtung individuell zu begrenzen, wobei weitere Netzanforderungen, wie beispielsweise Unsymmetrie, Sicherheit und Teilkompensation mitberücksichtigt werden können.This device according to the invention thus gives the possibility of individually limiting short-circuit currents in any networks by dimensioning the two complex resistances of the device according to the invention, further network requirements, such as asymmetry, security and partial compensation, being able to be taken into account.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine weitere Drossel elektrisch in Reihe mit der Parallelschaltung geschaltet. Durch diese weitere Drossel erhält man für die Abstimmung der Vorrichtung auf ein belie- biges Netz einen weiteren Freiheitsgrad, wodurch die Berück¬ sichtigung von Netzanforderungen im Normalbetrieb viel besser umgesetzt werden können, ohne daß sich dies nachteilig auf die Begrenzung des Kurzschlußstromes im Störbetrieb auswirkt.In an advantageous embodiment of the device according to the invention, a further choke is electrically connected in series with the parallel connection. This further choke provides a further degree of freedom for the adjustment of the device to any network, whereby the consideration of network requirements can be implemented much better in normal operation, without this having an adverse effect on the limitation of the short-circuit current in disturbance operation.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfin- dungsgemäßen Vorrichtung ist ein Widerstand elektrisch in Reihe oder parallel mit der zuschaltbaren Drossel geschaltet. Durch diesen Widerstand werden Schwingungen gedämpft, die beim Zuschalten der schaltbaren Drossel - Schwingstrom zwischen der Drossel und dem Kondensator - entstehen. Als Widerstand kann ein fester oder ein nichtlinearer Widerstand verwendet werden. Es ist auch eine Kombination eines festen mit einem nichtlinearen Widerstand möglich.In a further advantageous embodiment of the device according to the invention, a resistor is electrically connected in series or in parallel with the connectable choke. This resistance dampens vibrations that arise when the switchable choke is switched on - oscillating current between the choke and the capacitor. A fixed or a non-linear resistor can be used as the resistor. A combination of a fixed and a non-linear resistor is also possible.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfin¬ dungsgemäßen Vorrichtung ist parallel zur Reihenschaltung wenigstens eine weitere Reihenschaltung, bestehend aus einer Drossel und einem Schalter, geschaltet. Dadurch wird der begrenzte Kurzschlußstrom auf mehrere parallele Reihenschal¬ tungen aufgeteilt, so daß jeweils die Strombelastung der Schalter geringer ist, wodurch preiswerte elektronische Schalter verwendet werden können. Außerdem verringert sich die Baugröße der Drossel, wodurch sich ebenfalls die Baugröße der erfindungsgemäßen Vorrichtung verringert. Somit kann man mit mehreren parallelen Reihenschaltungen eine Vorrichtung aufbauen, mit der ein Kurzschlußstrom auf einen höheren Wert begrenzt werden kann, ohne daß die Kosten drastisch anstei¬ gen.In a further advantageous embodiment of the device according to the invention, at least one further series circuit, consisting of a choke and a switch, is connected in parallel with the series circuit. As a result, the limited short-circuit current is divided into a plurality of parallel series circuits, so that the current load on the switches is lower, which means that inexpensive electronic switches can be used. In addition, the size of the throttle is reduced, which also reduces the size of the device according to the invention. It is thus possible to construct a device with a plurality of parallel series connections with which a short-circuit current can be limited to a higher value without the costs increasing drastically.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der mehrere Ausführungsformen der erfin- dungsgemäßen Vorrichtung zur Begrenzung eines Kurzschlußstro¬ mes in einem Netz schematisch veranschaulicht sind.For a more detailed explanation of the invention, reference is made to the drawing, in which several embodiments of the device according to the invention for limiting a short-circuit current in a network are schematically illustrated.

Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform der erfin¬ dungsgemäßen Vorrichtung innerhalb einer Schaltanlage, dieFIG. 1 shows a first embodiment of the device according to the invention within a switchgear

Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfin¬ dungsgemäßen Vorrichtung in einer Versor¬ gungsleitung einer Schaltanlage, die Figur 3 zeigt eine dritte Ausführungsform der erfin- dungsgemäßen Vorrichtung in einer Verbin¬ dungsleitung zweier Schaltanlagen, die Figur 4 zeigt eine vierte Ausführungsform der erfin¬ dungsgemäßen Vorrichtung in einer Verbin¬ dungsleitung zweier Schaltanlagen, in der Figur 5 bzw. 7 ist in einem Diagramm über der Zeit t der Stromverlauf im Leistungsschalter bzw. in derFIG. 2 shows a second embodiment of the device according to the invention in a supply line of a switchgear, FIG. 3 shows a third embodiment of the device according to the invention in a connection line of two switchgear, the FIG. 4 shows a fourth embodiment of the device according to the invention in a connecting line between two switchgear assemblies; in FIGS. 5 and 7, the current curve in the circuit breaker or in FIG

Versorgungsleitung der Figur 2 ohne Begren¬ zung dargestellt, wobei in der Figur 6 bzw. 8 der Stromverlauf im Leistungsschalter bzw. in der Verbindungsleitung der Figur 2 mit Begrenzung in einem Diagramm über der Zeit t dargestellt ist, die Figur 9 veranschaulicht in einem Diagramm über derThe supply line in FIG. 2 is shown without limitation, the current curve in the circuit breaker or in the connecting line in FIG. 2 being shown in a diagram over time t in FIGS. 6 and 8, with FIG. 9 illustrating a diagram above the

Zeit t den Stromverlauf im Schalter der er¬ findungsgemäßen Vorrichtung gemäß Figur 2 und inTime t the current profile in the switch of the inventive device according to FIG. 2 and in

Figur 10 ist in einem Diagramm über der Zeit t derFIG. 10 is a diagram of the time t

Verlauf der Kondensatorspannung des Kondensa¬ tors der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Figur 2 dargestellt.The course of the capacitor voltage of the capacitor of the device according to the invention shown in FIG. 2 is shown.

Die Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungs¬ gemäßen Vorrichtung 2 zur Begrenzung eines Kurzschlußstromes in einer Schaltanlage 4. Die Vorrichtung 2 ist innerhalb einer Sammelschiene 6 der Schaltanlage 4 angeordnet, so daß die Schaltanlage 4 in zwei Teile 8 und 10 geteilt ist. ImFIG. 1 shows a first embodiment of the device 2 according to the invention for limiting a short-circuit current in a switchgear assembly 4. The device 2 is arranged within a busbar 6 of the switchgear assembly 4, so that the switchgear assembly 4 is divided into two parts 8 and 10. in the

Schaltanlagenteil 8 wird der Strom I, der über eine Leitung 12, einen Transformator 14 und einen Leistungsschalter 16 von einer nicht dargestellten Energiequelle geführt wird, auf mehrere Leitungen 18, die jeweils mittels eines Leistungs- Schalters 20 an die Sammelschiene 6 angeschlossen sind, verteilt. Der Schaltanlagenteil 10 ist identisch zu dem Schaltanlagenteil 8 aufgebaut.Switchgear 8, the current I, which is conducted via a line 12, a transformer 14 and a circuit breaker 16 from an energy source, not shown, is distributed over a plurality of lines 18, each of which is connected to the busbar 6 by means of a circuit breaker 20. The switchgear part 10 is constructed identically to the switchgear part 8.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 2 besteht aus einem Konden- sator Cg, dem eine Reihenschaltung 22 parallel geschaltet ist, einer Drossel Lg und einer Steuerschaltung 24. Der Kondensator Cg und die Drossel Lg sind elektrisch in Reihe geschaltet. Diese Reihenschaltung ist wiederum elektrisch in Reihe mit der Sammelschiene 6 der Schaltanlage 4 geschaltet. Die zum Kondensator Cg parallel geschaltete Reihenschaltung 22 besteht aus einer Drossel Lp, die aus zwei Teilen besteht, und einem Schalter 26. Als Schalter 26 kann eine Funkenstrek- ke oder ein elektrischer Schalter verwendet werden. Als elek¬ trischer Schalter 26 wird vorzugsweise ein Thyristorschalter verwendet, der beispielsweise aus zwei antiparallel geschal¬ teten Thyristoren bzw. abschaltbaren Thyristoren, sogenannten Gate-Turn-Off- (GTO-)Thyristoren, besteht. In Abhängigkeit der Kondensatorspannung Uς und des durch die schaltbare Drossel Lp fließenden Stromes Ipκ kann jeder Thyristor bzw. abschalt¬ bare Thyristor des elektrischen Schalters 26 aus mehreren in Reihe und parallel geschalteten Thyristoren bzw. abschaltba- ren Thyristoren bestehen. Außerdem weist jeder Thyristor bzw. abschaltbarer Thyristor eine Schutzbeschaltung und eine aus einer Zündbaugruppe und einer Elektronikbaugruppe bestehende Thyristorelektronik auf, die aus Übersichtlichkeitsgründen nicht näher dargestellt sind. Derartige Thyristormodule wer- den beispielsweise bei statischen Blindstromkompensatoren eingesetzt und sind beispielsweise im Aufsatz "Stromrichter für statische Blindstromkompensatoren", abgedruckt in der DE-Zeitschrift "Siemens-Energietechnik", Band 3, 1981, Heft 11-12, Seiten 353-357, dargestellt und beschrieben.The device 2 according to the invention consists of a capacitor Cg, to which a series circuit 22 is connected in parallel, an inductor Lg and a control circuit 24. The capacitor Cg and the inductor Lg are electrically in series switched. This series connection is in turn electrically connected in series with the busbar 6 of the switchgear 4. The series circuit 22 connected in parallel with the capacitor Cg consists of a choke Lp, which consists of two parts, and a switch 26. A spark gap or an electrical switch can be used as the switch 26. A thyristor switch is preferably used as the electrical switch 26, which consists for example of two antiparallel switched thyristors or thyristors that can be switched off, so-called gate turn-off (GTO) thyristors. Depending on the capacitor voltage Uς and the current Ipκ flowing through the switchable inductor Lp, each thyristor or disconnectable thyristor of the electrical switch 26 can consist of several thyristors connected in series and in parallel or disconnectable thyristors. In addition, each thyristor or thyristor that can be switched off has a protective circuit and a thyristor electronics consisting of an ignition module and an electronics module, which are not shown in detail for reasons of clarity. Such thyristor modules are used, for example, in static reactive current compensators and are shown, for example, in the article "Power converters for static reactive current compensators", printed in the DE magazine "Siemens Energy Technology", Volume 3, 1981, Issue 11-12, pages 353-357 and described.

Außerdem sind Meßwandler vorhanden, die einerseits den Strom Ijζ in der Sammelschiene 6 und andererseits die Kondensator¬ spannung Uc des Kondensators Cg ermitteln und jeweils der Steuerschaltung 24 zuführen.In addition, there are measuring transducers which, on the one hand, determine the current Ijζ in the busbar 6 and, on the other hand, the capacitor voltage Uc of the capacitor Cg and feed them to the control circuit 24.

Im Normalbetrieb ist der hier als Thyristorventil darge¬ stellte Schalter 26 im offenen Zustand. Die Impedanz der Vorrichtung 2 ist dann gleich der Impedanz der Drossel Lg plus der Impedanz des Kondensators Cg. Diese beiden Impedan- zen werden so ausgelegt, daß die resultierende Impedanz für den Normalbetrieb geeignet ist. Im Störungsfall, wenn beispielsweise an der Stelle X ein Kurzschluß auftritt, wird infolge des Anstieges der Konden¬ satorspannung Uς dieser Störfall erkannt und infolge eines generierten Steuersignals der Schalter 26 geschlossen, wo- durch die Drossel Lp elektrisch parallel zum Kondensator Cg geschaltet ist. Dadurch ändert sich die Impedanz der Vorrich¬ tung 2 dahingehend, daß nun die resultierende Impedanz gleich der Impedanz der Drossel Lg plus der Impedanz der Parallel¬ schaltung des Kondensators Cg und der Drossel Lp ist. Durch die Auslegung dieser Komponenten Cg, Lg und Lp der Vorrich¬ tung 2 wird festgelegt, daß die resultierende Impedanz im induktiven Bereich liegt. Wie groß der Wert dieser resultie¬ renden Impedanz sein wird, hängt von der Höhe der gewünschten Begrenzung des Kurzschlußstromes 1^ ab. Durch die Begrenzung des Kurzschlußstrom Iκ in der Sammelschiene 6 wird der Strom durch den Leistungsschalter 20 des Schaltanlagenteils 10 an der Stelle X unter einem vorgebbaren Wert gehalten, der so vorbestimmt ist, daß dieser Leistungsschalter 20 den begrenz¬ ten Kurzschlußstrom Iκ unterbrechen kann.In normal operation, the switch 26 shown here as a thyristor valve is in the open state. The impedance of the device 2 is then equal to the impedance of the inductor Lg plus the impedance of the capacitor Cg. These two impedances are designed so that the resulting impedance is suitable for normal operation. In the event of a fault, for example when a short circuit occurs at point X, this fault is recognized as a result of the rise in the capacitor voltage Uς and the switch 26 is closed as a result of a generated control signal, as a result of which the inductor Lp is electrically connected in parallel with the capacitor Cg. As a result, the impedance of the device 2 changes such that the resulting impedance is now equal to the impedance of the inductor Lg plus the impedance of the parallel connection of the capacitor Cg and the inductor Lp. The design of these components Cg, Lg and Lp of the device 2 determines that the resulting impedance is in the inductive range. How large the value of this resulting impedance will be depends on the level of the desired limitation of the short-circuit current 1 ^. By limiting the short-circuit current I κ in the busbar 6, the current through the circuit breaker 20 of the switchgear part 10 at point X is kept below a predeterminable value which is predetermined such that this circuit breaker 20 can interrupt the limited short-circuit current I κ .

Wäre die Vorrichtung 2 nicht vorhanden, dann würde sich der Kurzschlußstrom I durch diesen Leistungsschalter 20 des Schaltanlagenteils 10 an der Stelle X als Summe der vorhande¬ nen Kurzschlußleistungen im Falle eines Kurzschlusses am Ort X ergeben, der die Stromabschaltfähigkeit dieses Leistungs¬ schalters 20 übersteigen würde. Ohne die erfindungsgemäße Vorrichtung 2 müßte der Leistungsschalter 20 durch einen stärkeren Leistungsschalter ersetzt werden.If the device 2 were not present, then the short-circuit current I through this circuit breaker 20 of the switchgear part 10 at point X would be the sum of the existing short-circuit powers in the event of a short-circuit at location X, which would exceed the current cut-off capability of this circuit breaker 20 . Without the device 2 according to the invention, the circuit breaker 20 would have to be replaced by a stronger circuit breaker.

Die Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungs¬ gemäßen Vorrichtung 2, die in einer Versorgungsleitung 28 einer Schaltanlage A angeordnet ist. Bei dieser Ausführungs¬ form konnte auf die Drossel Lg verzichtet werden, da die Impedanz der Drossel Lg durch die Impedanz der Verbindungs- leitung 28 ersetzt wird. Außerdem ist bei dieser Ausführungs- form die zuschaltbare Drossel Lp nicht in zwei Teildrosseln unterteilt. Ferner ist ein Widerstand Rp elektrisch in Reihe mit der zuschaltbaren Drossel Lp geschaltet. Mittels dieses Widerstandes Rp werden die Schwingungen, die wegen des Ener- gieaustausches zwischen dem Kondensator Cg und der Drossel Lp auftreten, gedämpft. Wegen der Übersichtlichkeit sind die Steuerschaltung 24 und die zugehörigen Meßwertaufnehmer für Leitungsstrom und Kondensatorspannung nicht näher darge¬ stellt.FIG. 2 shows a second embodiment of the device 2 according to the invention, which is arranged in a supply line 28 of a switchgear assembly A. In this embodiment, the inductor Lg could be dispensed with, since the impedance of the inductor Lg is replaced by the impedance of the connecting line 28. In addition, in this embodiment the connectable throttle Lp is not divided into two partial throttles. Furthermore, a resistor Rp is electrically in series switched with the selectable throttle Lp. This resistance Rp dampens the vibrations that occur due to the energy exchange between the capacitor Cg and the choke Lp. Because of the clarity, the control circuit 24 and the associated measuring sensors for line current and capacitor voltage are not shown in more detail.

Wie bei der Ausführungsform gemäß Figur 1 wird der Schalter 26 mittels der Steuerεchaltung 24 im Normalbetrieb offenge¬ halten, und die Impedanz der Vorrichtung 2 ist gleich der Impedanz des Kondensators Cg. Der Kondensator Cg wird so gewählt, daß seine Impedanz für den Normalbetrieb der Schalt¬ anlage A abgestimmt ist.As in the embodiment according to FIG. 1, the switch 26 is kept open in normal operation by means of the control circuit 24, and the impedance of the device 2 is equal to the impedance of the capacitor Cg. The capacitor Cg is chosen so that its impedance is matched for the normal operation of the switchgear assembly A.

Wenn ein Kurzschluß an der mit X gekennzeichneten Stelle der Schaltanlage A auftritt, so wird dieser Störbetrieb von der nicht näher dargestellten Steuerschaltung 24 erkannt und ein Steuersignal generiert, wodurch der Schalter 26 geschlossen wird. Dadurch ändert sich die Impedanz der Vorrichtung 2 derart, daß die resultierende Impedanz im induktiven Bereich liegt und dessen Wert so vorbestimmt ist, daß der Kurzschluß- strom durch den Leistungsschalter 20 auf einen vorgegebenen Wert begrenzt ist bzw. der Beitrag der Versorgungsleitung 28 mit einer Energiequelle zum Kurzschlußstrom begrenzt ist. Ein zahlenmäßiges Anwendungsbeispiel betreffend die in Figur 2 dargestellte Ausführungsform folgt später.If a short circuit occurs at the point of switchgear assembly A marked with X, this faulty operation is recognized by control circuit 24, which is not shown in detail, and a control signal is generated, as a result of which switch 26 is closed. As a result, the impedance of the device 2 changes in such a way that the resulting impedance lies in the inductive range and its value is predetermined such that the short-circuit current through the circuit breaker 20 is limited to a predetermined value or the contribution of the supply line 28 to an energy source is limited to the short-circuit current. A numerical application example relating to the embodiment shown in FIG. 2 follows later.

Die Figur 3 zeigt eine dritte Ausführungsform der erfindungε- gemäßen Vorrichtung 2, die in einer Verbindungsleitung 30 zweier Schaltanlagen A und B angeordnet ist. Gegenüber der Ausführungsform nach Figur 1 ist die zuschaltbare Drossel Lp nicht in zwei Teildrosseln unterteilt. Außerdem ist ein Widerstand Rp vorgesehen, der im Gegensatz zur Ausführungs- form nach Figur 2 elektrisch parallel zur Drossel Lp geschal¬ tet ist. Als Widerstand Rp wird auch im Gegensatz zur Ausfüh¬ rungsform nach Figur 2 ein nicht linearer Widerstand, bei- spielsweise ein Metalloxid-Varistor verwendet, wodurch sich die Aufgabe des Widerstandes Rp nicht ändert.FIG. 3 shows a third embodiment of the device 2 according to the invention, which is arranged in a connecting line 30 of two switchgear assemblies A and B. Compared to the embodiment according to FIG. 1, the connectable throttle Lp is not divided into two partial throttles. In addition, a resistor Rp is provided, which, in contrast to the embodiment according to FIG. 2, is electrically connected in parallel with the inductor Lp. In contrast to the embodiment according to FIG. 2, a resistance Rp is also a non-linear resistance, with for example, uses a metal oxide varistor, whereby the task of the resistor Rp does not change.

Die Schaltanlage A, die von den Leitungen Line A und Line B versorgt wird, muß nach erhöhtem Energieverbrauch mit einer stärkeren Schaltanlage B durch eine Verbindungsleitung 30, die beim Ausführungsbeispiel 2 km lang ist, verbunden werden, um den zusätzlichen Strombedarf zu decken. Die Schaltanlage A hat eine Kurzschlußleistung von 4,4 GVA, wobei die Schaltan- läge B eine Kurzschlußleistung von 6,9 GVA hat. Durch dieThe switchgear assembly A, which is supplied by the lines Line A and Line B, must be connected to a stronger switchgear assembly B by a connecting line 30, which in the exemplary embodiment is 2 km long, in order to cover the additional power requirement after increased energy consumption. Switchgear A has a short-circuit power of 4.4 GVA, switchgear B has a short-circuit power of 6.9 GVA. Through the

Schaltanlage B erhöht sich die Kurzschlußleistung wesentlich, so daß sich im Kurzschlußfall auch ein wesentlich höherer Kurzschlußstrom einstellen wird. Damit dieser wesentlich höhere Kurzschlußstrom die Leistungsschalter in der Schaltan- läge A nicht zerstört, ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 2 in der Verbindungsleitung 30 angeordnet, um den Strom im Störbetrieb in der Verbindungsleitung 30 bzw. in dem Lei¬ stungsschalter 20 der Schaltanlage A zu begrenzen. Auch zu diesem Ausführungsbeispiel wird später noch ein Zahlenbei- spiel angegeben.Switchgear B increases the short-circuit power significantly, so that a significantly higher short-circuit current will also be set in the event of a short-circuit. In order that this significantly higher short-circuit current does not destroy the circuit breakers in switchgear assembly A, a device 2 according to the invention is arranged in connecting line 30 in order to limit the current in faulty operation in connecting line 30 or in circuit breaker 20 of switchgear assembly A. A numerical example will also be given later for this exemplary embodiment.

Die Figur 4 zeigt eine vierte Ausführungsform der erfindungs¬ gemäßen Vorrichtung 2, die ebenfalls in einer Verbindungslei¬ tung 30 zweier Schaltanlagen A und B angeordnet ist. Bei die- ser Ausführungsform ist gegenüber der Ausführungsform gemäß Figur 1 die zuschaltbare Drossel Lp nicht in zwei Teildros¬ seln unterteilt. Außerdem ist eine weitere Reihenschaltung 32 elektrisch parallel zur Reihenschaltung 22 geschaltet. Diese Reihenschaltung 32 enthält ebenfalls einen Schalter 26 und eine Drossel Lp. Ferner ist ein Widerstand Rp vorgesehen, der im Gegensatz zur Ausführungsform gemäß Figur 3 aus einer Reihenschaltung eines festen Widerstandes und eines nichtli¬ nearen Widerstandes, beispielsweise einem Metalloxid-Vari¬ stor, besteht und der elektrisch parallel zu den parallelge- schalteten Reihenschaltungen 22 und 32 geschaltet ist. Der so aufgebaute Widerstand Rp wird verwendet, um die Kondensator¬ spannung im Kurzschlußfall vor der Zuschaltung des Schalters 26 zu begrenzen, so daß der Schwingungsström zwischen den Drosseln Lp und dem Kondensator Cg einen bestimmten Wert nach der Zuschaltung des Schalters 26 nicht überschreitet und da¬ mit schneller bed mpft wird. Durch die Verwendung von mehre¬ ren parallelgeschalteten Reihenschaltungen 22 und 32 teilt sich der Kurzschlußstrom auf diese parallelen Zweige 22 und 32 auf. Somit kann man entweder besonders preiswerte Thyri¬ storen als Schalter 26 einsetzen oder hohe, begrenzte Kurz¬ schlußströme mit einem vertretbaren Aufwand beherrschen.FIG. 4 shows a fourth embodiment of the device 2 according to the invention, which is also arranged in a connecting line 30 between two switchgear assemblies A and B. In this embodiment, as compared to the embodiment according to FIG. 1, the connectable throttle Lp is not divided into two partial throttles. In addition, a further series circuit 32 is electrically connected in parallel to the series circuit 22. This series circuit 32 also contains a switch 26 and an inductor Lp. Furthermore, a resistor Rp is provided, which, in contrast to the embodiment according to FIG. 3, consists of a series connection of a fixed resistor and a non-linear resistor, for example a metal oxide variator, and which is electrically parallel to the series circuits 22 and 32 connected in parallel is switched. The resistor Rp constructed in this way is used to measure the capacitor voltage in the event of a short circuit before the switch is switched on 26 limit, so that the oscillation flow between the chokes L p and the capacitor Cg does not exceed a certain value after the switch 26 is switched on and is damped more quickly. Through the use of several series circuits 22 and 32 connected in parallel, the short-circuit current is divided between these parallel branches 22 and 32. It is thus possible either to use particularly inexpensive thyristors as switches 26 or to handle high, limited short-circuit currents with a reasonable outlay.

Außerdem zeigt diese Darstellung einige Einzelheiten der Steuerschaltung 24. Diese Steuerschaltung 24 weist eingangs¬ seitig eine Einrichtung 34 zur Erfassung eines Störbetriebs und eine Einrichtung 36 zur Erfassung eines Normalbetriebs auf. Ausgangsseitig hat die Steuerschaltung 24 eine Steuer¬ einrichtung 38, an deren Ausgang ein Steuersignal für den Schalter 26 ansteht. Diese Steuereinrichtung 38 ist eingangs¬ seitig mit den Ausgängen der Einrichtung 34 und 36 verknüpft. Die Einrichtung 36 zur Erfassung eines Normalbetriebs ist eingangsseitig mit dem Ausgang eines Meßwertaufnehmers 40 verbunden, der in der Verbindungsleitung 30 angeordnet ist. Der Einrichtung 34 zur Erfassung des Störbetriebes werden eingangsseitig Meßwerte der Spannung des Kondensators Cg zugeführt.In addition, this illustration shows some details of the control circuit 24. This control circuit 24 has on the input side a device 34 for detecting a malfunction and a device 36 for detecting a normal operation. On the output side, the control circuit 24 has a control device 38, at the output of which a control signal for the switch 26 is present. This control device 38 is linked on the input side to the outputs of the device 34 and 36. The device 36 for detecting normal operation is connected on the input side to the output of a sensor 40 which is arranged in the connecting line 30. Measured values of the voltage of the capacitor Cg are supplied on the input side to the device 34 for detecting the malfunction.

Die Einrichtungen 34 und 36 weisen beispielsweise jeweils einen Grenzwertgeber und eine Komparatorschaltung auf, die jeweils eingangsseitig mit dem Grenzwertgeber und dem Eingang der Einrichtung 34 bzw. 36 verknüpft sind. Die Komparator- Schaltung vergleicht den zugeführten Meßwert mit einem vorbe¬ stimmten Grenzwert und generiert ein Signal bei Überschrei¬ tung bzw. Unterschreitung. Sobald die gemessene Kondensator¬ spannung ΌQ einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, aktiviert das generierte Signal S in der Steuereinrichtung 38 die Generierung eines Steuersignals, wodurch der Schalter 26 geschlossen und der anstehende Kurzschlußstrom auf einen vorbestimmten Wert begrenzt wird. Sobald ein nicht näher dargestelltes Schutzsystem den Kurzschlußstrom durch den Lei¬ stungsschalter 20 löscht, wird der Strom in der Verbindungs¬ leitung 30 wieder einen normalen Wert aufweisen. Dies wird von der Einrichtung 36 erfaßt, d.h., der Meßwert des Stromes unterscheidet einen vorgegebenen Grenzwert, so daß das gene¬ rierte Signal R der Einrichtung 36 die Steuereinrichtung 38 deaktiviert, so daß kein Steuersignal mehr generiert wird. Dadurch wird der Schalter 26 geöffnet, so daß die Vorrichtung 2 wieder den Impedanzwert für den Normalbetrieb aufweist.The devices 34 and 36 each have, for example, a limit transmitter and a comparator circuit, each of which is linked on the input side to the limit transmitter and the input of the device 34 and 36, respectively. The comparator circuit compares the supplied measured value with a predetermined limit value and generates a signal when the limit is exceeded or fallen below. As soon as the measured capacitor voltage Ό Q exceeds a predetermined limit value, the generated signal S in the control device 38 activates the generation of a control signal, as a result of which the switch 26 closes and the short-circuit current present is limited to a predetermined value. Once one is not closer protection system shown deletes the short-circuit current through the power switch 20, the current in the connecting line 30 will again have a normal value. This is detected by the device 36, ie the measured value of the current distinguishes a predetermined limit value, so that the generated signal R of the device 36 deactivates the control device 38, so that no control signal is generated. This opens the switch 26 so that the device 2 again has the impedance value for normal operation.

Anhand der in Figur 2 und 3 dargestellten Ausführungsformen der Vorrichtung 2 wird jeweils ein Zahlenbeispiel angegeben, das zeigen soll, wie die Dimensionierung der komplexen Wider¬ stände Cg, Lg und Lp vorgenommen wird. Dazu werden einige Formeln benötigt, die im folgenden angegeben werden. Diese Formeln beziehen sich auf den Effektivwert der Ströme und gelten für den stationären Zustand. Der ohmsche Widerstand der Leitungen bzw. des Netzes wird hier vernachlässigt. Wenn nicht anders erwähnt, sind alle Reaktanzen auf der Netzfre- quenz fn bezogen.Based on the embodiments of the device 2 shown in FIGS. 2 and 3, a numerical example is given in each case, which is intended to show how the dimensioning of the complex resistances Cg, Lg and Lp is carried out. This requires some formulas, which are given below. These formulas refer to the effective value of the currents and apply to the steady state. The ohmic resistance of the lines or the network is neglected here. Unless otherwise stated, all reactances are based on the network frequency f n .

Die folgenden Abkürzungen werden benutzt:The following abbreviations are used:

X Reaktanz der Vorrichtung im normalen Betrieb (ohne Begrenzung)X reactance of the device in normal operation (without limitation)

XR Reaktanz der Vorrichtung während des Kurzschlusses (zur Strombegrenzung)XR reactance of the device during the short circuit (for current limitation)

Xςg Reaktanz des KondensatorsXςg reactance of the capacitor

XLg Reaktanz der gesamten Reiheninduktivität, einschließlich des NetzesXLg reactance of the entire series inductance, including the network

XLC Reaktanz der Parallelschaltung von XQQ und Xp X LC reactance of the parallel connection of XQQ and Xp

Xp Reaktanz der geschalteten Drossel fn Netzfrequenz fp Resonanzfrequenz der Parallelschaltung Cg und Lp (fp > fn)Xp reactance of the switched choke f n mains frequency fp resonance frequency of the parallel circuit Cg and Lp (f p > f n )

F Frequenzfaktor a Kompensationsgrad k BegrenzungsfaktorF frequency factor a degree of compensation k Limiting factor

IKg Kurzschlußstrom in der Leitung/Zweig, ohne Begrenzung Iκ Kurzschlußstrom in der Leitung/Zweig nach der Begrenzung l£K Strom durch den Kondensator während des Kurzschlusses Ipκ Strom durch die schaltbare Drossel während des Kurz¬ schlussesI K g short-circuit current in the line / branch, without limitation Iκ short-circuit current in the line / branch after the limit I £ K current through the capacitor during the short circuit Ipκ current through the switchable inductor during the short-circuit

Andere Parameter werden im folgenden definiert/erläutert:Other parameters are defined / explained below:

Figure imgf000015_0003
Figure imgf000015_0003

F = fP / fN = _

Figure imgf000015_0001
F = f P / f N = _
Figure imgf000015_0001

Xr XtXr Xt

Xx. — -CS _-pXx. - -CS _-p

— E- = X xcs ~ χp F - 1- E- = X x cs ~ χ p F - 1

Aus den oben gegebenen Definitionen ergeben sich die folgen¬ den Formeln:The following formulas result from the definitions given above:

dl Xdl X

XD = LS (k - 1) _ xcs (k - 1) a+k-1 a +k -1X D = LS (k - 1) _ x cs (k - 1) a + k-1 a + k -1

F2 - 1F 2 - 1

(2) Xcs - (Xκ - XN) ~2 (2) X cs - (X κ - X N ) ~ 2

Figure imgf000015_0002
Figure imgf000015_0002

k - 1 + a _ F2 (4) Ipκ = IK = Iκ —2 a r — 1 ( 5 ) XLC = χ κ:s C - 1k - 1 + a _ F 2 (4) I pκ = I K = I κ - 2 ar - 1 (5) X LC = χ κ: s C - 1

( 6 ) XP = ^f(6) X P = ^ f

Die Formel (1) benutzt man vorzugsweise, wenn eine Reihenin-' duktivität XLg schon vorhanden ist, beispielsweise eine Leitung 28 bei der Ausführungsform nach Figur 2. Man gibt dann den gewünschten Kompensationsgrad a und den Begrenzungs¬ faktor k an. Die Formel (1) liefert die Reaktanz Xp der zu- Ξchaltbaren Drossel Lp, wobei sich die Reaktanz X^g des Kon¬ densators Cg direkt aus dem gewünschten Kompensationsgrad a ergibt (Xcs = a • XLg) .The formula (1) is preferably used when a series inductance XLg is already present, for example a line 28 in the embodiment according to FIG. 2. The desired degree of compensation a and the limiting factor k are then given. Formula (1) provides the reactance Xp of the selectable choke Lp, the reactance X ^ g of the capacitor Cg directly resulting from the desired degree of compensation a (X cs = a • X L g).

Die Formel (2) ermöglicht die Berechnung der Reaktanz X^g des Kondensators Cg aus der gewünschten Reaktanz Xκ der Anordnung während des Kurzschlusses und der Reaktanz Xj für den Normal¬ betrieb, indem man die Resonanzfrequenz fp der Parallelschal¬ tung der zuschaltbaren Drossel Lp und des Kondensators Cg bzw. den Frequenzfaktor F schon im voraus wählt. Diese Fre- quenz fp wird auch als Entladungsfrequenz bezeichnet. DieFormula (2) enables the reactance X ^ g of the capacitor Cg to be calculated from the desired reactance X κ of the arrangement during the short circuit and the reactance Xj for normal operation, by using the resonance frequency fp of the parallel connection of the selectable inductor Lp and the capacitor Cg or the frequency factor F already selects in advance. This frequency fp is also referred to as the discharge frequency. The

Reaktanz Xp der zuschaltbaren Drossel Lp ergibt sich dann aus der Formel (1) .Reactance Xp of the selectable inductor Lp then results from the formula (1).

1. Anwendunσsbeispiel (Figur 2) : Eine neue Leitung 28 wird mit einer 230 kV, 50 Hz Schaltan¬ lage A verbunden. Die Leitung 28 hat eine Reihenreaktanz von 6,6 Ω und verursacht eine zusätzliche Kurzschlußleistung von 4 GVA in der Schaltanlage A, was einem Strom von 10 kA ent¬ spricht. Damit das Abschaltungsvermögen der Leistungsschalter 20 nicht überschritten wird, muß dieser Strom auf 5 kA be¬ grenzt werden. Außerdem will man 40% der Leitungsinduktivität kompensieren.1. Application example (FIG. 2): A new line 28 is connected to a 230 kV, 50 Hz switchgear assembly A. The line 28 has a series reactance of 6.6 Ω and causes an additional short-circuit power of 4 GVA in the switchgear assembly A, which corresponds to a current of 10 kA. In order that the breaking capacity of the circuit breakers 20 is not exceeded, this current must be limited to 5 kA. They also want to compensate for 40% of the line inductance.

Auslegung: Aus der Angabe der Kurzschlußleistung erfolgt:

Figure imgf000017_0001
Design: From the specification of the short-circuit power follows:
Figure imgf000017_0001

Die Reaktanz X^g des Kondensators Cg ist: XCS = 6,6[Ω] • 0,4 = 2,64ΩThe reactance X ^ g of the capacitor Cg is: X CS = 6.6 [Ω] • 0.4 = 2.64Ω

Der Kompensationsgrad a wird:The degree of compensation a becomes:

a =2_cs __i_i__ = 0,2 XLS 13,2[Ω] a = 2_ cs __i_i__ = 0.2 X LS 13.2 [Ω]

Der Begrenzungsfaktor ist: k = 10 [kA] / 5[kA] = 2The limiting factor is: k = 10 [kA] / 5 [kA] = 2

Aus der Formel (1) ergibt sich:From formula (1) we get:

0,2.13,2[Ω]. (2 -l) = 0.2. 1 3.2 [Ω]. (2 -l) =

0,2 + 2 -10.2 + 2 -1

Der Strom IpK (Figur 9) in der Ξchaltbaren Drossel Lp wird mit der Formel (4) berechnet:The current Ip K (FIG. 9) in the switchable inductor Lp is calculated using the formula (4):

., .2 - 1 + 0,2., .2 - 1 + 0.2

IPK = 5[kA] — = 30kAI PK = 5 [kA] - = 30kA

0,20.2

Der Strom IQK in dem Kondensator Cg während des Kurzschlusses wird mit der Formel (3) ermittelt:The current I Q K in the capacitor Cg during the short circuit is determined using the formula (3):

2 — 12 - 1

Icκ = 5[kA] = 25kAI cκ = 5 [kA] = 25kA

0,20.2

Die Kondensatorspannung UCK (Figur 10) ist dann: Ucκ = 25 [kA] • 2,64[Ω] = 66kVThe capacitor voltage UCK (Figure 10) is then: U cκ = 25 [kA] • 2.64 [Ω] = 66kV

Der Scheitelwert der Kondensatorspannung JJQ bei 5 kA vor der Begrenzung ist : Uc = 5[kA] • 2,64[Ω] • 2 = 13,2 • 2 kV = 18,7kVThe peak value of the capacitor voltage JJ Q at 5 kA before the limitation is: U c = 5 [kA] • 2.64 [Ω] • 2 = 13.2 • 2 kV = 18.7kV

Die Steuerung des Schalters 26 wird für die Spannung Uc eingestellt, so daß Zündung der Thyristoren erfolgt, wenn diese Spannung erreicht wird. Der Strom I K durch den Kondensator Cg ist in diesem Beispiel höher als der Kurzschlußstrom I (Figur 7 ohne Begrenzung; Figur 8 mit Begrenzung) in der Leitung 28.The control of the switch 26 is set for the voltage Uc so that the thyristors are fired when this voltage is reached. In this example, the current I K through the capacitor Cg is higher than the short-circuit current I (FIG. 7 without limitation; FIG. 8 with limitation) in line 28.

Ein Dämpfungswiderstand Rp wird in Reihen mit der schaltbaren Drossel Lp gesetzt. Er wird nach der Studie des Transientvor- gangs ausgelegt.A damping resistor Rp is placed in series with the switchable choke Lp. It is designed according to the study of the transient process.

Die Figuren 5 und 6 zeigen jeweils den in einem Diagramm über der Zeit t den Stromverlauf im Leistungsschalter 20 an der Stelle X der Schaltanlage A gemäß Figur 2 ohne und mit Be¬ grenzung. Die Zeitverläufe von Strom und Spannung in diesem Anwendungsfall, die in den Figuren 5 bis 10 jeweils darge- stellt sind, zeigen jeweils den dynamischen Fall, wohingegen sich die angegebenen Formeln auf den Effektivwert der Ströme beziehen und für den stationären Zustand gelten.FIGS. 5 and 6 each show the current curve in the circuit breaker 20 at the point X of the switchgear assembly A according to FIG. 2 in a diagram over time t without and with limitation. The time profiles of current and voltage in this application, which are each shown in FIGS. 5 to 10, show the dynamic case, whereas the formulas given relate to the effective value of the currents and apply to the steady state.

2. Anwendunσsbeispiel (Figur 3) : Eine 230 kV, 60 Hz Schaltanlage A, die eine Kurzschlußlei¬ stung von 4,4 GVA hat, wird mit einer Schaltanlage B, welche die Kurzschlußleistung von 6,9 GVA aufweist, verbunden. Die Verbindung erfolgt durch eine 2 km lange Leitung 30 mit einer Impedanz von 0,8 Ω. Eine Vorrichtung der dargestellten Art wird in die Verbindungsleitung 30 eingefügt, um den Kurzschlußstrom in der Schaltanlage A zu begrenzen. Dieser darf nicht höher als 30 kA sein. Außerdem soll ein Faktor von 1/1,2 wegen Unsymmetrie und ein Sicherheitsfaktor von 0,9 mitberücksichtigt werden.2. Application example (FIG. 3): A 230 kV, 60 Hz switchgear assembly A, which has a short-circuit power of 4.4 GVA, is connected to a switchgear assembly B, which has a short-circuit power of 6.9 GVA. The connection is made through a 2 km long line 30 with an impedance of 0.8 Ω. A device of the type shown is inserted into the connecting line 30 in order to limit the short-circuit current in the switchgear assembly A. This must not be higher than 30 kA. A factor of 1 / 1.2 due to asymmetry and a safety factor of 0.9 should also be taken into account.

Die Lastverteilung soll von der eingefügten Anordnung nicht beeinflußt werden. Auslegung:The load distribution should not be influenced by the inserted arrangement. Interpretation:

Der Kurzschlußstrom durch die Verbindungsleitung 30 muß auf I begrenzt werden. Dieser Kurzschlußstrom ergibt sich aus dem gesamten Kurzschlußstrom im Punkt X minus dem Beitrag der Anlage A. Dieser Wert wird aus den Angaben berechnet als:The short-circuit current through the connecting line 30 must be limited to I. This short-circuit current results from the total short-circuit current at point X minus the contribution from system A. This value is calculated from the information as:

__ - 30 ■ 103[A] ■ ° 1-,i2 - - ".5 • 103A

Figure imgf000019_0001
__ - 30 ■ 10 3 [A] ■ ° 1-, i2 - - ".5 • 10 3 A
Figure imgf000019_0001

Die entsprechende Kurzschlußimpedanz istThe corresponding short circuit impedance is

230 • 103[vl Λ 230 • 10 3 [vl Λ

Zκ = - L J _ = 11, 5ΩZ κ = - LJ _ = 11.5Ω

11,5 • 103[A] • - ϊ11.5 • 10 3 [A] • - ϊ

Die Verbindungsleitung 30 ohne Strombegrenzung stellt an der Schaltanlage A eine Quelle mit der Impedanz Z^κ von The connecting line 30 without current limitation provides at the switchgear A a source with the impedance Z ^ κ of

Figure imgf000019_0002
Figure imgf000019_0002

Während eines Kurzschlusses an der Schaltanlage A soll die eingefügte Anordnung die folgende Reaktanz Xjς aufweisen: Xκ = 11,5 - 8,5 = 3,0ΩDuring a short circuit on switchgear A, the inserted arrangement should have the following reactance Xjς: X κ = 11.5 - 8.5 = 3.0Ω

Da die Vorrichtung 2 keinen Einfluß auf die Lastverteilung haben darf, soll ihre Reaktanz im normalen Betrieb Null sein. Dadurch:Since the device 2 must not have any influence on the load distribution, its reactance should be zero in normal operation. Thereby:

XN = oX N = o

Die Entladungsfrequenz fp wird aus vorheriger Erfahrung als 125 Hz gewählt. Der Frequenzfaktor F ist dann:From previous experience, the discharge frequency fp is chosen as 125 Hz. The frequency factor F is then:

125125

F __ —- = 2,1F __ —- = 2.1

60 Die Reaktanz X g des Kondensators Cg wird mit der Formel (2) ermittelt:60 The R eaktanz X g of the capacitor Cg is calculated with the formula (2):

XCS = (3,0[Ω] - θ)2, 1 T X = 2'3Ω X = CS (3.0 [Ω] - θ) 2, T 1 = X 2 '3Ω

_J , i_J, i

Die Reaktanz XLg der in Reihe eingefügten Drossel Lg istThe reactance is X L g of the choke Lg inserted in series

XLS = XCg + XN = 2,3 [Ω] + 0 = 2,3ΩX LS = X C g + X N = 2.3 [Ω] + 0 = 2.3Ω

Die Reaktanz Xp der schaltbaren Drossel Lp wird nach der Formel (6) berechnet:The reactance Xp of the switchable inductor Lp is calculated according to the formula (6):

Xp _ _-__L ] - 0, 52Ω Xp _ _ __-L] - 0, 52Ω

2,12 2.1 2

Der Strom Ipκ durch die schaltbare Drossel Lp wird von der Formel (4) gegeben:The current Ipκ through the switchable inductor Lp is given by the formula (4):

2 l2 2 l 2

IPK = H , 5[kA] = 14 , 9 kAI PK = H, 5 [kA] = 14, 9 kA

2, l2 - 12, l 2 - 1

Der Strom ICK durch den Kondensator Cg während des Kurz¬ schlusses nach der Formel (3) istThe current ICK through the capacitor Cg during the short circuit according to the formula (3) is

ICK = ll,5[ A]2 ι2 1_ι = 3,4kAI CK = 11.5 [A] 2 ι2 1 _ ι = 3.4kA

Die Kondensatorspannung UCK iεt dannThe capacitor voltage UCK is then

UCκ = 3,4 [kA] • 2,3[Ω] = 7,8kVU C κ = 3.4 [kA] • 2.3 [Ω] = 7.8 kV

Die Steuerung des Schalters 26 wird für diese Kondensator- Spannung UCK eingestellt, so daß die Zündung der Thyristoren erfolgt, wenn diese Spannung erreicht wird. Im Gegensatz zum Beispiel 1 ist der Strom ICK in dem Kondensator Cg in diesem Beispiel niedriger als der Kurzschlußstrom Iκ- Ein Zinkoxid-Ableiter wird parallel zur Anordnung geschaltet. Dieser wird nach der Studie des Transientvorgangs ausgelegt.The control of the switch 26 is set for this capacitor voltage UCK, so that the thyristors are fired when this voltage is reached. In contrast to Example 1, the current i is ICK n the capacitor Cg in this example is lower than the short-circuit current Iκ- A zinc oxide arrester is connected in parallel to the arrangement. This is designed according to the study of the transient process.

Diese beiden Zahlenbeispiele zeigen, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung 2 jeweils individuell für jeden Fall bemessen werden kann, wobei weitere Netzbedingungen mitberücksichtigt werden können. Die Hauptaufgabe dieser Vorrichtung 2, nämlich einen Kurzschlußstrom im Netz oder dessen Teile zu begrenzen, wird immer erfüllt, ohne dabei im Normalbetrieb die Blindlei- stung zu erhöhen bzw. Einfluß auf den Lastfluß zu nehmen. Außerdem kann man die Vorrichtung immer kostengünstig aufbau¬ en. These two numerical examples show that the device 2 according to the invention can in each case be dimensioned individually for each case, further network conditions also being able to be taken into account. The main task of this device 2, namely to limit a short-circuit current in the network or its parts, is always fulfilled without increasing the reactive power or influencing the load flow during normal operation. In addition, the device can always be constructed inexpensively.

Claims

Patentansprüche Claims 1. Vorrichtung (2) zur Begrenzung eines Kurzschlußstromes in einem Netz, bestehend aus einer Parallelschaltung eines Kondensators (Cg) und einer Reihenschaltung (22), die aus wenigstens einer Drossel (Lp) und einem Schalter (26) be¬ steht, und einer Steuerschaltung (24) zur Generierung eines Steuersignals für diesen Schalter (26) , wobei der Kondensator (Cg) elektrisch in Reihe mit einem Zweig des Netzes geschal- tet ist und wobei der Steuerschaltung (24) eingangsseitig Meßwerte einer Kondensatorspannung (U K) und eines Stromes (Iκ/Ipκ' CK) zugeführt sind.1. Device (2) for limiting a short-circuit current in a network, consisting of a parallel connection of a capacitor (Cg) and a series connection (22), which consists of at least one inductor (Lp) and a switch (26), and one Control circuit (24) for generating a control signal for this switch (26), the capacitor (Cg) being electrically connected in series with a branch of the network and the control circuit (24) on the input side measuring values of a capacitor voltage (UK) and one Current (Iκ / Ipκ 'CK) are supplied. 2. Vorrichtung (2) nach Anspruch 1, wobei eine weitere Drossel (Lg) elektrisch in Reihe mit der Parallelschaltung geschaltet ist.2. Device (2) according to claim 1, wherein a further choke (Lg) is electrically connected in series with the parallel connection. 3. Vorrichtung (2) nach Anspruch 1, wobei ein Widerstand (Rp) elektrisch in Reihe mit der zuschaltbaren Drossel (Lp) geschaltet ist.3. Device (2) according to claim 1, wherein a resistor (Rp) is electrically connected in series with the switchable choke (Lp). 4. Vorrichtung (2) nach Anspruch 1, wobei ein Widerstand (Rp) elektrisch parallel zur zuschaltbaren Drossel (Lp) geschaltet ist.4. The device (2) according to claim 1, wherein a resistor (Rp) is electrically connected in parallel to the switchable choke (Lp). 5. Vorrichtung (2) nach Anspruch 1, wobei elektrisch pa¬ rallel zur Reihenschaltung (22) wenigstens eine weitere Reihenschaltung (32), bestehend aus einer Drossel (Lp) und einem Schalter (26), geschaltet ist.5. The device (2) according to claim 1, wherein at least one further series circuit (32), consisting of a choke (Lp) and a switch (26), is electrically connected in parallel to the series circuit (22). 6. Vorrichtung (2) nach Anspruch 1, wobei die Steuerschal¬ tung (24) eingangsseitig eine Einrichtung (34) zur Erfassung eines Störbetriebs und eine Einrichtung (36) zur Erfassung eines Normalbetriebs und ausgangsseitig eine Steuereinrich- tung (38) aufweist, wobei die Steuereinrichtung (38) ein¬ gangsseitig mit den Ausgängen der beiden Einrichtungen (34, 36) verknüpft ist. 6. The device (2) according to claim 1, wherein the control circuit (24) has on the input side a device (34) for detecting malfunction and a device (36) for detecting normal operation and on the output side a control device (38), wherein the control device (38) is linked on the input side to the outputs of the two devices (34, 36).
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