296 FachwissenBahnenergieversorgung 118 (2020) Heft 7-8 Schnelles lichtbogenfreies Schalten von DC-Stromkreisen Ulrich Kahnt und Volker Gensch, Berlin Das Schnellschaltmodul (SSM) ist seit 20 Jahren im Einsatz. Die Vorteile des schnellen und verschleißarmen Schaltens in DC-Netzen zusammen mit den derzeitigen Möglichkeiten am Bauelementmarkt waren der Beweggrund für die Entwickler, ein Re-Design des SSM aufzulegen. Das Funktionsprinzip des schnellen und lichtbogenfreien Schaltens von DC-Stromkreisen mit dem SSM wurde dabei kaum geändert. Fast arc-free switching of DC circuits The fast switch module (German: Schnellschaltmodul – SSM) has been in use for 20 years. The advantages of fast and low-wear switching in DC networks together with the actual possibilities on the electrical components market were the motivation for the developers to redesign the SSM. The functional principle of fast and arc-free switching of DC circuits with the SSM has not hardly changed. Commutation rapide sans arc des circuits à courant continu Le module de commutation rapide, SSM en allemand, est utilisé depuis vingt années. Les avantages d‘une commutation rapide et à faible usure dans les réseaux à courant continu en combinaison avec les possibilités actuelles du marché sur les composants électriques, ont constitué une motivation pour les développeurs de faire évoluer la conception du SSM. La fonction de principe de la commutation rapide et sans arc des circuits à courant continu n‘ a quasiment pas été modifiée. 1 Einleitung Bereits im Jahr 2002 wurden in [1] das Schnellschaltmodul (SSM) und dessen Funktionsweise beschrieben. Das SSM ist ein Leistungsschalter für Gleichstrombahnen nach dem leistungselektronischen Schaltprinzip. Über die Jahre im Einsatz bei Verkehrsunternehmen, insbesondere bei der DB AG (Berliner S-Bahn), hat sich das SSM bewährt. Es konnten umfangreiche Betriebserfahrungen gesammelt werden. Die wesentlichen Vorteile des SSM im Vergleich zu konventionellen DC-Leistungsschaltern sind das lichtbogenfreie Schalten und das schnelle Schalten. Grundlage für die damalige Entwicklung des SSM waren die Kundenanforderungen • schnelles und verschleißarmes Schalten, – ohne Kontaktabbrand, – ohne Emissionen und Verschmutzung der Schaltanlage und • lange Wartungsintervalle zur Kostenreduzierung als Folge von verschleißarmen Schaltvorgängen. Durch die Entwicklung des SSM konnten diese Anforderungen erfüllt werden und darüber hinaus weitere Vorteile gewährleistet werden, wie • lichtbogenfreie und schnelle Schaltvorgänge von 2ms, • geringeres Bauvolumen durch Wegfall des Ausblasraumes und • umstellbare Parametersätze, zum Beispiel veränderbare Auslösewerte gemäß Netzzustand. 2 Prinzip des lichtbogenfreien Schaltens von DC-Stromkreisen In der DC-Bahnenergieversorgung werden die Stromschienen- beziehungsweise Oberleitungsabschnitte über Streckenabzweige in den Schalteranlagen der Gleichrichter-Unterwerke eingespeist. In diesen Schaltfeldern befindet sich jeweils ein DCSchnellschalter, der zusammen mit weiteren Schutzeinrichtungen die Teile der Schalt- und Oberleitungs- beziehungsweise Stromschienenanlagen vor Überlastung schützt und im Störungsfall die defekten Anlagenteile abschaltet. Im Unterschied zu Wechselstromnetzen fehlt der Nulldurchgang des Stroms. Daher ist die Abschaltung von Gleichströmen aufwändig. Konventionelle DC-Schnellschalter arbeiten hauptsächlich nach dem Prinzip der Erhöhung der Lichtbogenbrennspannung beziehungsweise der Verlängerung des Lichtbogens durch konstruktive Maßnahmen. Das SSM ist ein hybrider Schalter. Bei eingeschaltetem Schalter wird der Strom über metallische Kontakte in einer Vakuumkammer mit einem entspre-
RkJQdWJsaXNoZXIy MjY3NTk=