能量分配网 【技术领域】
本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的多相电能分配网。
背景技术
Rainer Bitsch和Friedrich Richter在期刊etz-a的论文98卷(1997)第137～141中讲述过一种利用高压进行工作的、三相的能量分配网。该能量分配网具有连接不同开关站和用电设备的架空线。在该能量分配网的开关站中设有功率开关，该功率开关用于保护线路和用电设备免遭短路所引起的必然损害。该线路开关在危害情况下选择性地关断所述能量分配网的有故障的区域。商用的功率开关通常都能对付能量分配网中所出现的开关情况。但如果能量分配网具有较高的短路功率，其故障电流为大于约40～50kA的范围，那么这种商用功率开关就不可能在各种情况下都能可靠地应对短线短路的特殊开关情况。
当断开短线短路时，在消除开关触头之间的开关段内的开关电弧之后，在功率开关的首次消弧阶段中会出现非常大的复原电压陡度，该电压在常规的功率开关中会导致不理想的开关段重点火，由此可能带来功率开关的失灵。为了避免这种故障电路，在多相能量分配网中规定了多种措施，由它们来阻止可能出现这种大的复原电压陡度。作为可信地手段，在所述能量分配网中装入电容被证明是可靠的，由该电容来如此地降低被视为LC振荡电路的能量分配网的本征频率，使得所述复原电压的陡度只具有较小的、能由常规功率开关可靠对付的值。该电容通常被装在所述能量分配网的高压电位和地电位之间。
装入这种电容在该元件的成本和位置需要方面都是比较耗费的。同时，每个电容相对于地电位都有一个必须进行维护的隔离段，由此带来附加的成本，而且该维护所需的时间在某种程度上限制了能量分配网的使用。装入附加的电容可能改变能量分配网的本征频率，使得可能产生铁磁共振。由于这种铁磁共振，在开关过程中可能在电网内引起不理想的过压。
【发明内容】
如独立权利要求的特征所述，本发明基于的任务在于创造一种多相的能量分配网，其中不需要附加的电容来降低系统所决定的复原电压陡度。
在本发明具有至少一个多相架空线的能量分配网中，装设一个混合功率开关作为功率开关来保护所述的至少一个架空线。所述的混合功率开关具有至少两个利用不同消弧介质进行工作的开关室。所述开关室中的至少第一个被设计用于连续地对付高的保持电压，以及所述开关室中的至少第二个被设计用于对付复原电压的较高的初始陡度。在一种优选实施方案中，设立至少一个真空开关室作为第二开关室。对于这种混合功率开关，绝对也可以想见采用其它的开关和隔离介质。
可以看出，通过本发明实现的优点在于，取消了附加电容，由此降低了所述能量分配网的开关站的位置需要，从而有利地减少了为建立能量分配网所需的构造成本。此外，随着这些电容的取消，还取消了所述的附加隔离桥接距离，并从而取消了为有规律地清扫该隔离所需的费用。随着附加电容的取消，还克服了在能量分配网中出现不理想铁磁共振的危险。
本发明的改进方案及由此可实现的优点将在下面借助附图来详细阐述，其中该附图只示出了一个可能的实施方法。
【附图说明】
图中：
图1示出了常规连接的能量分配网的一部分的等效电路，以及
图2示出了本发明的简化能量分配网的等效电路。
为直接理解本发明所不需要的所有元件都没有被示出和阐明。
【具体实施方式】
在图1中示出了常规结构的能量分配网1的、被大大简化的单相等效电路。通常都一直存在的单柱摺架式隔离器、接地器和测试变换器没有被示出来，同样也没有示出能量产生器。该能量分配网1具有一个被施加了电位的高压部分2和一个接地部分3。在设于高压部分2内的接线端子4和设于接地部分3内的接线端子5之间，与电容7相串联地连接了一个欧姆电阻6。电阻6表现为电网阻抗的欧姆成分，电容7表现为电网阻抗的容性成分，而且接于接线端子4之前的电感8表现为电网阻抗的感性成分。架空线9从接线端子4出发。在该架空线9的始端-象未示出的另一端一样-设有一个功率开关10，由该两个功率开关在故障情况下关断架空线9。
直接在功率开关10之后设有一个接线端子11。在该接线端子11和一个设于接地部分3内的接线端子12之间连接了一个附加电容13。在架空线9的另一端也设有一个同样的附加电容。如果此时例如由于火花而在故障点14引起接地短路15，那么所述的两个功率开关必须关断架空线9。倘若故障点14靠功率开关10较近，也就是说在一个相对于该功率开关10可称之为出现短线短路的区域内，那么就通过附加电容13来把复原电压的上升陡度限制到如此的值，使得其能够毫无问题地由功率开关10应付。由于所述短线短路而在架空线9的位于功率开关10和故障点14之间的路段上引起的行波过程便不可能带来干扰。
图2示出了本发明简单结构的能量分配网1的被大大简化的单相等效电路。通常都一直存在的单柱摺架式隔离器、接地器和测试变换器没有被示出来，同样也没有示出能量产生器。该能量分配网1具有一个被施加了电位的高压部分2和一个接地部分3。在设于高压部分2内的接线端子4和设于接地部分3内的接线端子5之间，与电容7相串联地连接了一个欧姆电阻6。电阻6表现为电网阻抗的欧姆成分，电容7表现为电网阻抗的容性成分，而且接于接线端子4之前的电感8表现为电网阻抗的感性成分。架空线9从接线端子4出发。
在该架空线9的始端-象未示出的另一端一样-设有一个混合功率开关16，由该两个功率开关在故障情况下关断架空线9。如果此时例如由于火花而在故障点14引起接地短路15，那么所述的两个混合功率开关将毫无问题地关断架空线9。它们在“短线短路”的故障情况下也毫无问题地关断所述的架空线9，因为它们能应付所有在能量分配网1内可能的复原电压上升陡度。因此在此不需要电容来降低复原电压的上升。
在一种优选实施形式中，混合功率开关16具有两个串联的开关室17和18，其中第一开关室17被实施为用隔离气体填充的室，而第二开关室18则被实施为真空开关室。第一开关室17被设计用于连续地应付高的保持电压(工作电压)。第二开关室18被设计用于应付所述复原电压的较高的初始陡度，它在消除关断电弧之后的短时间内接收所述复原电压的较大的上升陡度。在该时间内第一开关室17的开关段继续被烧坏和清除导电的开关残留物，使得此后达到足够的介电强度，以便承受复原电压的进一步上升和此后的工作电压。同时，混合功率开关16提供有效的电压控制，该电压控制保证了在关断过程和正常工作期间所述的两个开关室17和18都不会介电地过载。
取消附加电容所带来的巨大优点是，使所述能量分配网的本征频率较可靠地足够远离那个可能产生有害铁磁共振的范围。由此有利地提高了能量分配网的工作安全性和可用性。
参考符号1 能量分配网2 高压部分3 接地部分4，5 接线端子6 电阻7 电容8 电感9 架空线10 功率开关11，12 接线端子13 附加电容14 故障点15 接地短路16 混合功率开关17，18 开关室