DE19937661A1 - Circuit for three-phase transmission system has reactive impedance selected or that can be selected so reactive power of system can be compensated at mains frequency or for harmonic(s) - Google Patents
Circuit for three-phase transmission system has reactive impedance selected or that can be selected so reactive power of system can be compensated at mains frequency or for harmonic(s)Info
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für ein Drehstromübertragungssystem, bei dem für jeden Phasenleiter eine elektrische Isolierung, eine metallische Abschirmung oder ein metallischer Mantel vorhanden sind.The invention relates to a circuit arrangement for a three-phase transmission system, at an electrical insulation, a metallic shield or a for each phase conductor metallic coat are present.
Bei der Übertragung elektrischer Energie mit Drehstromkabeln ergeben sich aufgrund ihrer Längsimpedanzen störende induktive Längsspannungen, die die Übertragungslängen begren zen. Diese Längsimpedanzen setzen sich zusammen aus dem ohmschen Widerstand des Phasenleiters einerseits und andererseits aus der Längsinduktivität, die ein Maß für das vom Übertragungssystem erzeugte Magnetfeld ist. So geht man heute im allgemeinen davon aus, daß die Übertragungsfängen von Drehstromkabeln (50 Hz bzw. 60 Hz) aufgrund ihres Übertra gungsverhaltens je nach Spannungsebene auf ca. 20 bis 50 km begrenzt sind. Die übertragba ren Leistungen liegen bei Kabeln meist weit unter der natürlichen Leistung.When transferring electrical energy with three-phase cables result from their Longitudinal impedances are interfering inductive longitudinal voltages that limit the transmission lengths Zen. These longitudinal impedances are made up of the ohmic resistance of the Phase conductor on the one hand and on the other hand from the longitudinal inductance, which is a measure of the Transmission system generated magnetic field is. So today one generally assumes that the transmission catches of three-phase cables (50 Hz or 60 Hz) due to their transmission behavior are limited to approx. 20 to 50 km depending on the voltage level. The transferable The performance of cables is usually far below the natural performance.
Die natürliche Leistung ist diejenige Leistung, die übertragen würde, wäre das Kabel mit seinem Wellenwiderstand abgeschlossen. Dieser Betriebzustand ist ideal, da sich einerseits Spannung und Strom längs der Leitung nicht ändern, und andererseits die Verluste der Übertragung minimal werden.Natural power is the power that would be transmitted if the cable were connected to it Wave resistance completed. This operating state is ideal because there is voltage on the one hand and current along the line does not change, and on the other hand the losses of the transmission become minimal.
Für Freileitungen ist bereits unter dem Schlagwort FACTS (Flexible AC-Transmission Systems) bekannt, einen von der Lastsituation abhängigen, geregelten Kompensationsbetrieb vorzuneh men. Hierzu werden die auf Hochspannung liegenden Leiter mit einem Hochspannungstrans formator beschaltet, was einen erheblichen Aufwand und damit Nachteil bedeutet.For overhead lines is already under the keyword FACTS (Flexible AC Transmission Systems) known to perform a regulated compensation operation dependent on the load situation men. For this purpose, the conductors lying on high voltage are connected with a high voltage trans formator connected, which means a considerable effort and thus disadvantage.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ohne Eingriff in die Hochspannungskabel eine Beeinflussung der Blindleistung des Übertragungssystems vorzunehmen.It is an object of the invention to influence the without interfering with the high-voltage cable Reactive power of the transmission system.
Die Lösung der Aufgabe findet sich im Hauptanspruch. Im Nebenanspruch und in den Unteran sprüchen sind weitere Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt.The solution to the problem can be found in the main claim. In the subsidiary claim and in the Unteran say further embodiments of the invention are shown.
Das wesentliche der Erfindung besteht darin, daß mindestens einer Länge einer Abschirmung oder eines Mantels ein Blindwiderstand in Reihe geschaltet ist und die Impedanz des Blindwi derstandes so gewählt oder so wählbar ist, daß die Blindleistung des Übertragungssystems herabgesetzt oder sogar minimiert ist. Diese Maßnahme soll besonders auf eine vorliegende Lastsituation des Übertragungssystems abgestimmt sein. Im optimalen Fall kann die Blindlei stung soweit vermindert werden, daß die mit dem Übertragungssystem übertragbare Leistung seiner natürlichen Leistung angenähert ist, oder sie sogar erreicht.The essence of the invention is that at least one length of a shield or a jacket, a reactance is connected in series and the impedance of the reactive wi derstandes chosen or so selectable that the reactive power of the transmission system is reduced or even minimized. This measure is said to be particularly relevant to an existing Load situation of the transmission system must be coordinated. In the best case, the blind line be reduced to such an extent that the power which can be transmitted by the transmission system is close to, or even achieves, natural performance.
Im einfachsten Fall wird die Erfindung dadurch realisiert, daß mindestens einer Länge des Schirms oder des Mantels des Phasenleiters ein Kondensator in Reihe geschaltet ist. Die Impedanz des Übertragungssystems läßt sich somit kompensieren, da die Kapazität so wählbar ist, daß die Blindleistung des Übertragungssystems minimiert ist. Die Erfindung kann sowohl für metallisch geschirmte Einleiterkabel als auch für Mehrleiterkabel und für gasisolierte Leitun gen eingesetzt werden. Mit der Erfindung ist die Übertragungseigenschaft des Übertragungs systems in Richtung auf seine natürliche Leistung optimierbar. Eine einfache Ausgestaltung liegt darin, einen kapazitiven Blindwiderstand einer Länge des Mantels oder des Schirms des Kabels in Reihe zu schalten.In the simplest case, the invention is realized in that at least one length of the Screen or the sheath of the phase conductor, a capacitor is connected in series. The The impedance of the transmission system can thus be compensated for, since the capacitance can be selected in this way is that the reactive power of the transmission system is minimized. The invention can both for metallically shielded single-conductor cables as well as for multi-conductor cables and for gas-insulated cables gene can be used. With the invention, the transmission property of the transmission systems can be optimized towards its natural performance. A simple design is a capacitive reactance of a length of the jacket or the shield of the To connect cables in series.
Ein derart betriebenes Kabelsystem weist nur noch geringe Längsspannungen auf, die allein durch den ohmschen Widerstandsbelag des Phasenleiters bestimmt sind.A cable system operated in this way only has low longitudinal tensions, which alone are determined by the ohmic resistance coating of the phase conductor.
Mit der Erfindung wird es möglich, nicht nur die Übertragungsspannung, den Lastfluss und die Leitungsimpedanz optimal einzustellen, sondern auch lastabhängig regelbar zu gestalten.With the invention it is possible not only the transmission voltage, the load flow and the Optimally adjust the line impedance, but also to make it controllable depending on the load.
Die Erfindung erlaubt es, für verschiedene Lastsituationen, insbesondere für den Vollastfall als auch für den Leerlauffall geeignete Maßnahmen vorzusehen. Bei Betrieb des Übertragungssy stems bei einer festen Leistung ist die Zuschaltung eines festen Blindwiderstandes (Konden sator) die einfachste Möglichkeit. Wenn das Übertragungssystem mit variabler Leistung betrie ben werden soll (dies dürfte die Regel sein), wird vorgeschlagen, von der Last abhängige Kapa zitäten zuzuschalten. Die Meß- und Regelgröße in diesem Fall ist der Phasenleiterstrom, der beispielsweise mittels eines Stromwandlers abgenommen werden kann.The invention makes it possible for different load situations, in particular for a full load Suitable measures should also be taken for idling. When operating the transmission system stems with a fixed power is the connection of a fixed reactance (condens sator) the easiest way. When the transmission system was operating with variable power should be used (this should be the rule), it is suggested, Kapa depending on the load switch on. The measured and controlled variable in this case is the phase conductor current can be removed for example by means of a current transformer.
Im Leerlauf eines Übertragungssystems läuft die Erfindung daraufhinaus, die Längsinduktivität hochzusetzen und damit den kapazitiven Ladestrom zu verringern. Weitere Ausgestaltungen bestehen im Einzelnen aus folgenden Merkmalen.When the transmission system is idle, the invention boils down to the longitudinal inductance high and thus reduce the capacitive charging current. Further configurations consist in detail of the following features.
Die Erfindung wird an jedem Phasenleiter des Übertragungssystems vorgenommen, wobei Schirm oder Mantel der Phasenleiter möglichst symmetrisch beschaltet werden sollten.The invention is carried out on each phase conductor of the transmission system, wherein The shield or sheath of the phase conductor should be connected as symmetrically as possible.
Der Blindwiderstand kann aus einem oder mehreren Kondensatoren bestehen, die in Abhän gigkeit von der Last des Übertragungssystems zu- oder abschaltbar sind. The reactance can consist of one or more capacitors that depend on the load of the transmission system can be switched on or off.
Im allgemeinen dürfte die Kapazität des oder der Kondensatoren sehr groß gewählt werden müssen. Daher werden auch Alternativen vorgeschlagen, bei denen in einer Schaltungsanord nung ein Kondensator elektrisch nachgebildet wird, so daß der körperlich eingesetzte Konden sator mit einer deutlich kleineren Kapazität gewählt werden kann. Die einen Kondensator nach bildende Schaltungsanordnung hat den Effekt, eine wirksame Kapazität zu erzeugen, die der Anforderung an die Optimierung entspricht, aber eine kleinere Kapazität verlangt, als für die wirksame Kapazität notwendig wäre.In general, the capacitance of the capacitor or capacitors should be chosen to be very large have to. Therefore, alternatives are also proposed in which in a circuit arrangement voltage a capacitor is electrically simulated, so that the physically used condensate sator can be selected with a significantly smaller capacity. The one capacitor after forming circuitry has the effect of generating an effective capacitance that the Requirement for optimization corresponds, but requires a smaller capacity than for the effective capacity would be necessary.
Die einen Kondensator nachbildende Schaltungsanordnung kann aus einer Kurzschlußverbin dung bestehen, die über einen Stromrichter geführt ist, der die Netzfrequenz f1 des Übertra gungssystems auf eine um einen Faktor erhöhte Frequenz f2 umsetzt und mit einer Kapazität belastet ist. Dann kann eine Kapazität eingesetzt werden, die um den Faktor f2/f1 verkleinert ist.The circuit arrangement emulating a capacitor can consist of a short-circuit connection which is guided via a converter which converts the network frequency f 1 of the transmission system to a frequency f 2 increased by a factor and is loaded with a capacitance. A capacity can then be used which is reduced by a factor of f 2 / f 1 .
Die einen Kondensator nachbildende Schaltungsanordnung kann aus einer Kurzschlußverbin dung bestehen, die durch einen Transformatorkern geführt ist, der sekundärseitig mit einer Anzahl w von Windungen belegt und mit einer Kapazität belastet ist. Mit einer solchen Maß nahme ist ein Kondensator einsetzbar, dessen Kapazität um den Faktor 1/w2 kleiner ist.The circuitry emulating a capacitor can consist of a short-circuit connection which is guided through a transformer core which is occupied on the secondary side with a number w of windings and is loaded with a capacitance. With such a measure, a capacitor can be used whose capacitance is smaller by a factor of 1 / w 2 .
Der Transformatorkern kann als Kabel-Umbautransformatorkern ausgebildet sein.The transformer core can be designed as a cable conversion transformer core.
Die Sekundärseite des Transformators kann über einen Stromrichter geführt sein, der die Netzfrequenz des Übertragungssystems um eine um einen Faktor erhöhte Frequenz umsetzt und mit einer Kapazität belastet ist. Wiederum kann die Kapazität des eingesetzten Kondensa tors deutlich kleiner gewählt werden, als für die wirksame Kapazität notwendig.The secondary side of the transformer can be passed through a power converter, which Mains frequency of the transmission system by a frequency increased by a factor and is loaded with capacity. Again, the capacity of the condenser used tors are chosen to be significantly smaller than necessary for the effective capacity.
Die einen Kondensator nachbildende Schaltungsanordnung kann aus einer Induktivität mit einer Anzahl von Windungen bestehen, die in Reihe mit einer Kapazität liegt.The circuit arrangement emulating a capacitor can also have an inductance a number of turns that are in series with a capacity.
Die Induktivität kann aus mindestens einem Kabel mit mehreren Einzelleitern bestehen, die zu einer Spule hintereinander geschaltet sind.The inductance can consist of at least one cable with several individual conductors a coil are connected in series.
Die Einzelleiter können zu einem mehradrigen Kabel zusammengefaßt sein und das mehra drige Kabel kann zwangsgekühlt sein.The individual conductors can be combined to form a multi-core cable and the more The other cable can be forced-cooled.
Die Induktivität kann auch durch im Schirm des Kabels liegenden Einzelleitern gebildet werden, wobei die Einzelleitern zu einer Spule hintereinander geschaltet werden. The inductance can also be formed by individual conductors located in the shield of the cable. the individual conductors being connected in series to form a coil.
Die vorgeschlagenen Maßnahmen erlauben erhebliche Beeinflussungen der Übertragungsei genschaften von Kabeln und eröffnen damit neue Möglichkeiten für die Drehstrom-Übertra gung.The proposed measures allow the transmission egg to be significantly influenced properties of cables and thus open up new possibilities for three-phase transmission supply.
Insbesondere der Einsatz von Stromrichtern erscheint für die Zukunft des in rasanter Entwick lung befindlichen Gebiets der Leistungs-Halbleiter vielversprechend. Lastabhängige Kompen sations- und Anpassungsmaßnahmen mit Hilfe von Stromrichterschaltungen, wie sie für Frei leitungsübertragungen im Zusammenhang mit flexible ac-transmission systems (FACTS) zur Zeit weltweit im Brennpunkt der Netzentwicklungen stehen, können für Drehstromkabel auf weitaus einfachere Weise realisiert werden, da anstelle von Höchstspannungstransformatoren nur Umbautransformatoren für Niederspannung oder Mittelspannung eingesetzt werden müs sen.The use of converters in particular appears to be in rapid development for the future of the promising area of power semiconductors. Load-dependent compen sations- and adaptation measures with the help of converter circuits, such as for free line transmissions in connection with flexible ac transmission systems (FACTS) for Time in the focal point of network developments worldwide can for three-phase cables much easier way, because instead of extra high voltage transformers only conversion transformers for low voltage or medium voltage must be used sen.
Die Erfindung wird in den Zeichnungen wiedergegeben, die im Einzelnen zeigen:The invention is shown in the drawings, which show in detail:
Fig. 1 Kabelader mit Kompensations-Kapazität im Mantelkreis, Fig. 1 cable core with compensation capacitance in the shell circle,
Fig. 2 allgemeines Ersatzschaltbild für den Leitungs-Längszweig, Fig. 2 general equivalent circuit diagram for the line longitudinal branch,
Fig. 3 Transformator und Kompensationskapazität im Mantelkreis, Fig. 3 transformer and compensation capacitor in the shell circle,
Fig. 4 parallele, mehradrige Induktionsleiterkabel, Fig. 4 parallel, multi-core induction conductor cable,
Fig. 5 Kabelader mit Stromrichter und nachgeschalteter Kompensationskapazität im Mantelkreis, Fig. 5 cable core with power converter and a downstream compensation capacitance in the shell circle,
Fig. 6 Kabelader mit Umbauwandler und Kompensationskapazität, Fig. 6 cable core with core current transformer and the compensation capacitor,
Fig. 7 Kabelader mit Umbauwandler und Stromrichter und Fig. 7 cable core with conversion transformer and converter and
Fig. 8 Abhängigkeit des Reaktanzbelags einer gasisolierten Leitung von der wirksamen Kompensationskapazität. Fig. 8 dependence of the reactance coating of a gas-insulated line on the effective compensation capacity.
Fig. 1 zeigt eine Ader eines Drehstromkabels 10, die eine elektrische Isolierung (15) und einen äußeren Metallmantel 20 aufweist. Erfindungsgemäß ist in bestimmten Abständen (oder Teil längen) 12 dem Metallmantel 20 oder dem metallischen Schirm des Kabels ein Rückleiter (eine Kurzschlußverbindung) 22 in Reihe geschaltet. In der Kurzschlußverbindung 22 zwischen den Mantelabschnittsenden 21, 21' liegt eine Kapazität (100) C1. Die Anbindung der Kurzschlußver bindung 22 an den Metallmantel in den Punkten 21, 21' kann beispielsweise in einem Anschlußgehäuse (joint box) gelegt sein, welches ähnlich aufgebaut ist, wie es bei Auskreu zungsschaltungen benutzt wird. Einem ersten Abschnitt auf der Kabelstrecke gemäß Fig. 1 können sich unmittelbar weitere Abschnitte mit parallel geschalteten kapazitiven Blindwider ständen 100 mit ähnlichen Abständen 12 anschließen. Fig. 1 shows a core of a three-phase cable 10 , which has electrical insulation ( 15 ) and an outer metal jacket 20 . According to the invention, a return conductor (a short-circuit connection) 22 is connected in series at certain intervals (or partial lengths) 12 to the metal sheath 20 or the metallic shield of the cable. A capacitance ( 100 ) C 1 is located in the short-circuit connection 22 between the jacket section ends 21 , 21 '. The connection of the short-circuit connection 22 to the metal jacket in points 21 , 21 'can, for example, be placed in a connection housing (joint box), which is constructed similarly to how it is used in cross-circuits. A first section on the cable route according to FIG. 1 can be followed directly by further sections with capacitive reactance capacitors 100 connected in parallel with similar distances 12 .
Fig. 2 zeigt - unter Vernachlässigung der Leitungsquerzweige - ein allgemeines Ersatzschaltbild des Kabels mit Kompensationseinrichtung: der Transportstrom/durchfließt zunächst die Induk tivität Lk und baut damit ein magnetisches Feld zwischen Leiter und Metallmantel 20 auf. In Reihe hierzu liegt die Induktivität Lh, die ein Maß für das außerhalb des Metallmantels herr schende Magnetfeld ist. Bei offenem Mantelkreis wird die Induktivität Lh vom vollen Transport strom I durchflossen. Fig. 2 shows - neglecting the line cross branches - a general equivalent circuit diagram of the cable with compensation device: the transport stream / first flows through the inductance L k and thus builds up a magnetic field between the conductor and metal jacket 20 . In series with this lies the inductance L h , which is a measure of the magnetic field prevailing outside the metal jacket. When the sheath circuit is open, the inductance L h is flowed through by the full transport current I.
Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 fließt im Mantelkreis ebenfalls ein Strom I2, der ein Magnetfeld außerhalb der Kabelader über dieselbe Induktivität Lh aufbaut wie der Leiterstrom. Dieser Mantelstrom I2 muß außerdem den ohmschen Widerstand des Mantelkreises R sowie die Kapazität C überwinden.In the circuit arrangement according to FIG. 2, a current I 2 also flows in the jacket circuit, which builds up a magnetic field outside the cable core via the same inductance L h as the conductor current. This sheath current I 2 must also overcome the ohmic resistance of the sheath circuit R and the capacitance C.
Bei den folgenden Betrachtungen soll der ohmsche Widerstand des Mantelkreises R vernach
lässigt werden. Damit muß nach Fig. 2 der Transportstrom insgesamt die folgende Längsim
pedanz Zl überwinden. Die Bezeichnungen entsprechen den üblichen elektrischen Kurzzeichen:
In the following considerations, the ohmic resistance of the circumferential circle R should be neglected. Thus, the transport stream needs to Fig. 2 the following total overcome Längsim impedance Z l. The designations correspond to the usual electrical abbreviations:
Diese Längsimpedanz verschwindet, wenn die Kapazität zu
This series impedance disappears when the capacitance increases
gewählt wird. Wie schon erwähnt, muß die Kapazität sehr groß gewählt werden. Um die Kom pensationskapazität C zu verringern, werden weitere Alternativen vorgeschlagen und in den Figuren dargestellt. In Fig. 3. wird die Kurzschlußverbindung 24 an einem Ende des Mantelab schnitts durch einen Transformatorkern 30 geführt, der sekundärseitig mit w Windungen belegt und mit der Kompensationskapazität C2 belastet ist.is chosen. As already mentioned, the capacity must be chosen very large. In order to reduce the compensation capacity C, further alternatives are proposed and shown in the figures. In Fig. 3, the short-circuit connection 24 is cut at one end of the sheath section through a transformer core 30 which is occupied on the secondary side with w turns and is loaded with the compensation capacitance C 2 .
Die 'wirksame' Kapazität entspricht gemäß Ersatzschaltbild C = w2C2. Der im Wesentlichen
erreichte Effekt besteht darin, daß die erforderliche Kompensationskapazität C2 jetzt im Man
telkreis um den Faktor w2 - also um das Quadrat der Windungszahl w vergrößert - erscheint,
der Aufwand für die kapazitive Kompensation also verringert werden kann. Es gilt:
According to the equivalent circuit diagram, the 'effective' capacity corresponds to C = w 2 C 2 . The effect essentially achieved is that the required compensation capacitance C 2 now appears in the circuit by a factor of w 2 - that is, increased by the square of the number of turns w - so that the expenditure for capacitive compensation can be reduced. The following applies:
Der zuvor beschriebene transformatorische Effekt läßt sich auch dadurch erreichen, daß paral lel zum Hochspannungskabel 10 mehradrige Kabel entsprechend Fig. 4 verlegt sind, die durch entsprechende Hintereinanderschaltung (in Fig. 4 sind es vier) ihrer Leiter 42 eine Wicklung oder Spule 40 im Magnetfeld des Hochspannungskabels 10 bilden, die in Reihe mit der Kom pensationskapazität C3 liegt.The transformative effect described above can also be achieved in that paral lel multicore to the high voltage cable 10 cable according to Fig. 4 are moved by respective series connection (in Fig. 4 there are four) of its head 42, a winding or coil 40 in the magnetic field of the Form high-voltage cable 10 , which lies in series with the compensation capacitance C 3 .
Auch in diesem Fall wird die erforderliche Kompensationskapazität um w'2, also um das Qua drat der Windungszahl w', verringert; gemäß Ersatzschaltbild C = w'2C3.In this case too, the required compensation capacity is reduced by w ' 2 , ie by the square of the number of turns w'; according to equivalent circuit diagram C = w ' 2 C 3 .
Ein besonderer Vorteil dieser Variante besteht darin, daß mit der Kompensationsmaßnahme überhaupt nicht mehr in die Konstruktion bzw. Beschaltung des Hochspannungskabels einge griffen wird.A particular advantage of this variant is that with the compensation measure not at all in the construction or wiring of the high-voltage cable is gripped.
Die in den Kompensationskabeln 40 entstehenden Verluste könnten zudem durch eine Zwangskühlung abgeführt werden, so daß das Hochspannungskabel weder durch zusätzliche Mantelstrom-Verluste noch durch sonstige zusätzliche Verlustwärme im Kabelgraben gestört wird.The losses occurring in the compensation cables 40 could also be dissipated by forced cooling, so that the high-voltage cable is not disturbed by additional sheath current losses or by any additional heat loss in the cable trench.
Eine andere Ausführungsart dieses Prinzips kann darin bestehen, die mehradrigen Parallelka bel direkt in die Kabelkonstruktion zu integrieren, was beispielsweise durch einen Schirm aus isolierten Einzeldrähten realisiert werden kann.Another embodiment of this principle can consist of the multi-core parallelka can be integrated directly into the cable construction, for example by a screen insulated individual wires can be realized.
Zur Verringerung der erforderlichen Kompensationskapazität C wird außerdem eine Schal tungsanordnung nach Fig. 5 vorgeschlagen. Hier wird die Kurzschlußverbindung 26 an einem Ende des Mantelabschnitts über eine Stromrichterschaltung SR geführt, die bei entsprechender Ansteuerung wie eine große Kapazität wirkt. Mit der Regelung über eine Halbleiterschaltung (VSI = voltage sourced inverters) kann erreicht werden, daß der Stromfluß verzögert einsetzt oder vorzeitig abbricht, d. h. gegenüber der treibenden Spannung voreilt oder nacheilt. Je nach Regelung der Schaltung wirkt diese also kapazitiv oder induktiv.To reduce the required compensation capacity C, a circuit arrangement according to FIG. 5 is also proposed. Here, the short-circuit connection 26 is conducted at one end of the jacket section via a converter circuit SR, which acts like a large capacitance when appropriately controlled. With the regulation via a semiconductor circuit (VSI = voltage sourced inverters) it can be achieved that the current flow starts with a delay or stops prematurely, ie leads or lags behind the driving voltage. Depending on the control of the circuit, it works capacitively or inductively.
Enthält die Stromrichterschaltung zusätzlich einen Transformator, so wirkt die Schaltungsan ordnung bei entsprechender Ansteuerung wie eine vergrößerte Kapazität. Eine ausführliche Beschreibung einer solchen Schaltung wird im Aufsatz von B. Kastenny et al. 'VSI-Based Series Compensation Scheme for Transmission Lines' ETEP Vol. 9 No. 2, March/April 1999, pp. 101-104 gegeben. If the converter circuit also contains a transformer, the circuitry works Order with appropriate control like an increased capacity. A detailed one Such a circuit is described in the article by B. Kastenny et al. 'VSI-Based Series Compensation Scheme for Transmission Lines' ETEP Vol. 9 No. 2, March / April 1999, pp. 101-104 given.
Im Ersatzschaltbild der Fig. 5 erscheint dann eine entsprechend vergrößerte Kompensations kapazität C = C4, so daß der Aufwand für die kapazitive Kompensation verringert wird.In the equivalent circuit of FIG. 5, a correspondingly increased compensation capacity C = C 4 then appears, so that the expenditure for the capacitive compensation is reduced.
Eine weitere Möglichkeit zur Beeinflussung der Kabellängsimpedanz bietet sich durch Einsatz eines Umbauwandlers 52, dessen Kern 50 die Kabelader 10 umgibt und dessen Wicklung 60 mit der Kompensationskapazität C5 beschaltet wird, vergl. Fig. 6. Auch bei dieser Schaltungs anordnung wirkt die Kompensationskapazität C5 um das Quadrat der Windungszahl der Wick lung 60 vergrößert auf das Kabel ein.A further possibility for influencing the longitudinal cable impedance is provided by using a conversion converter 52 , the core 50 of which surrounds the cable core 10 and the winding 60 of which is connected to the compensation capacitance C 5 , see FIG. 6. The compensation capacitance C 5 also acts in this circuit arrangement enlarged by the square of the number of turns of the winding 60 on the cable.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß längs der Kabeltrasse kein zusätzlicher Kompensations strom fließt, so daß die Kabeltrasse thermisch nicht zusätzlich belastet wird.This measure has the advantage that there is no additional compensation along the cable route current flows so that the cable route is not subject to additional thermal stress.
Wie zuvor beschrieben, so ergibt sich auch bei Einsatz eines Umbauwandlers die Möglichkeit der Beschaltung mit einer wahlweise kapazitiv oder induktiv wirkenden Stromrichterschaltung SR', vergl. Fig. 7, so daß der Aufwand (Kondensator C6) für die Kompensation verringert wird. Bezugszeichen sonst wie in Fig. 6.As described above, there is also the possibility of wiring with an optionally capacitive or inductive converter circuit SR ', see FIG. 7, even when using a conversion converter, so that the effort (capacitor C 6 ) for the compensation is reduced. Otherwise as in FIG. 6.
Mit allen vorgeschlagenen Maßnahmen besteht die Möglichkeit, durch eine äußere Beschaltung das Übertragungsverhalten von Kabeln zu beeinflussen. Dabei wird die Möglichkeit aufgezeigt, die Längsinduktivität eines Kabels herabzusetzen oder gar zum Verschwinden zu bringen. Wird die verwendete Kompensationskapazität in weiten Grenzen variabel gestaltet, so kann für die Längsreaktanz praktisch jede gewünschte Größe angesteuert werden. Hierzu zeigt Fig. 8 für eine gasisolierte Leitung die Abhängigkeit der Längsreaktanz Z' von der wirksamen Kom pensationskapazität w2C.With all proposed measures, there is the possibility of influencing the transmission behavior of cables by means of an external circuit. It shows the possibility of reducing the longitudinal inductance of a cable or even making it disappear. If the compensation capacity used is designed to be variable within wide limits, practically any desired size can be controlled for the longitudinal reactance. This is shown in Fig. 8 for a gas-insulated line, the dependence of the longitudinal reactance Z 'of the effective Kom pensationskapazität w 2 C.
Damit besteht bei variabler, gegebenenfalls geregelter Kompensationskapazität auch die Mög lichkeit, Übertragunssysteme mit ihrer natürlichen Leistung zu betreiben. Bei einem solchen Be trieb ergibt sich längs des Kabels keine Änderung von Strom und Spannung, und der Wir kungsgrad der Übertragung wird optimal.So there is also the possibility of variable, if necessary regulated compensation capacity ability to operate transmission systems with their natural performance. With such a Be there is no change in current and voltage along the cable, and the we efficiency of the transmission becomes optimal.
Der Einsatz der Erfindung bei Kabeln und gasisolierten Leitungen nutzt den besonderen Vorteil, daß das elektrische Feld auf die elektrische Isolierung begrenzt ist, so daß mit Hilfe der zuvor beschriebenen Maßnahmen, d. h. allein durch Eingriff in das äußere Magnetfeld des Phasen leiters die gewünschte Beeinflussung der Übertragungseigenschaften möglich wird.The use of the invention in cables and gas-insulated lines has the particular advantage that that the electric field is limited to the electrical insulation, so that with the help of the previously measures described, d. H. solely by interfering with the external magnetic field of the phase the desired influence on the transmission properties is possible.
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