Stromrichteranlage. Es ist bekannt, zur .Erzeugung hoch gespannten Gleichstromes eine Reihenschal tung mehrerer ein- oder mehrphasiger Einzel stromrichter zu benutzen. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, mehrphasige Strom richter aus sowohl gleichstrom- als auch wechselstromseitig in Reihe geschalteten Stromrichtern zusammenzusetzen, um durch diese Verkettung Störungen in einem Teil stromrichter zu mildern. Alle diese Anord nungen haben in der Praxis nicht voll be friedigt.
Bei den heute zur Verfügung ste henden Entladungsstrecken, beispielsweise solchen mit Dampf- oder Gasfüllung und Gittersteuerung lässt sich eine Störung, zum Beispiel eine Rückzündung oder eine Durch zündung, nicht dauernd mit Sicherheit ver meiden. Es muss damit gerechnet werden, dass bei einem Quecksilberdampfgleichrichter üblicher Bauart in etwa 2000 Betriebsstla.n- den eine Rückzündung auftritt; bei ausge sprochenen Hochspannungsgefässen ist diese Zeit der "mittleren Sicherheit" noch niedri ger.
Bei der, grossen Zahl von Entladungs strecken in einer Anlage zur Energieübertra gung mit hochgespanntem Gleichstrom wird damit die Störanfälligkeit bei Verwendung der bekannten bezw. vorgeschlagenen Anord nungen so hoch, dass die für eine Energie übertragung zu fordernde Betriebssicherheit bisher nicht gewährleistet werden konnte.
Die Erfindung geht nun einen neuen 'Weg, um Stromrichteranlagen, insbesondere solche, die der Energieübertragung mit hocb- ges.panntem Gleichstrom dienen, die hierfür erforderliche Sicherheit zu verleihen. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass an jede Trans formatorphasenwicklung mehrere in Reihe geschaltete einanodige Entladungsstrecken angeschlossen sind,- und dass die Entladungs strecken so bemessen sind und die Zahl der jeweils in Reihe geschalteten Entladungs strecken so gewählt ist, dass bei Störung einer Entladungsstrecke (z. B.
Rückzündung oder Durchzündung) die übrigen Entladungsstrek- ken der gleichen Reihe noch nicht spannungs mässig überlastet werden. Nach der Erfin dung ist also in jeder Reihe mindestens eine Entladungsstrecke mehr vorgesehen als es nach der Spannungsbeanspruchung erforder lich wäre, Diese überzähligen Entladungs strecken können gewissermassen als Reserve gefässe aufgefasst werden, die aber nicht, wie bisher; nicht angeschlossen oder parallel be trieben werden, sondern die mit den übrigen Gefässen in Reihe geschaltet und vom vollen Belastungsstrom durchflossen sind.
Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei nur die Stromrichter anlage einer Umformerstation dargestellt ist. Dem Beispiel ist die Brückenschaltung zu grunde gelegt worden, weil hierbei die Be anspruchung der Entladungsstrecken auf Sperrspannung im Verhältnis zur Höhe der Gleichspannung besonders niedrig ist und die Gleichspannung eine besonders giinstige Wel ligkeit aufweist. Es bedeuten 1 das speisende bezw. gespeiste Wechselstromnetz, 2 die Gleichstromleitung, 3 und 4 Stromrichter transformatoren, die je eine Hälfte der in ihrer 14litte bei 5 geerdeten Anlage speisen.
6 und 7 sind Glättungsdrosseln, die anstatt in die geerdete Mittelleitung auch in die Zu leitungen zum Gleichstromnetz 2 eingeschal tet werden können. An jede der stromrichter- seitigen Transformatorphasenwiclflungen sind nun in jedem Brückenzweig drei in Reihe geschaltete Entladungsstrecken 8, 9 und 10 angeschlossen, die so bemessen sind, dass zwei dieser Entladungsstrecken die volle im Be trieb an dieser Reihenschaltung aus drei Ge fässen auftretende Sperrspannung betriebs mässig dauernd aushalten können. Durch Kon densatoren 11, 12 und 13 wird eine gleich mässige Spannungsverteilung auf die einzel nen Entladungsstrecken jeder Reihe sicher gestellt.
An Stelle eines einanodigen Gefässes wird also je Phase eine aus z Gefässen oder z "Gliedern" bestehende "Gefässkette" ver wendet. Dabei ist die Gliederzahl z so be messen, dass bei Ausfall (z. B. Rückzündung) eines Gliedes in der Sperrperiode die nor male Sperrspannung der restlichen (z - 1) Glieder nicht überschritten wird.
Bedeuten: L\,, = Scheitelwert der Kettenspannung in der Sperrperiode, u5 = Nennwert der Sperrspannung eines Gefässes, z = Anzahl der Glieder je Kette, so gilt für die Sicherheitsschaltung die Be ziehung
EMI0002.0024
Bei Riickzündung eines Gefässes genügt die Sperrfiiliiglieit der restlichen Glieder, um einen Kurzschluss zu verhindern;
infolgedes sen wird die Riiekzündungsursache im allge meinen schon bei der Spannungsumkehr, also innerhalb einer Periode, oder jedenfalls nach wenigen Perioden, beseitigt werden.
Eine Betriebsstörung kann erst. dann ein treten, \nenn die ganze Kette rückzündet. Die ser Fall ist erst möglich, wenn die zulässige Sperrspannung u,; der Einzelgefässe über schritten wird, also wenn zwei oder mehr Glie der einer Kette gleichzeitig rückzünden. Die ser Fall ist unter den gegebenen Verhältnis sen nach der Wa.hrsebeinlichkeitsrechnung praktisch ausgeschlossen, wie nachstehend gezeigt wird.
Die Rechnung erfasst nur den Fall des gleichzeitigen Auftretens von zwei Rückzün dungen innerhalb einer oder mehrerer Ketten und setzt demgemäss voraus, dass damit in jedem Fall ein Kurzschluss des Stromrichters verbunden ist. Genau genommen trifft dies nur für den Fall zu, dass die Kette aus zwei Gliedern besteht.
Bei drei Gliedern und ins besondere bei einer höheren Gliederzahl kann man in vielen Fällen damit rechnen, dass auch. bei Ausfall von zwei Gefässen die rest lichen während der kurzen Dauer der Rück zündung (einige Perioden) die kurzzeitige Überbeanspruchung ohne Rückzündung aus halten, mithin bei gleichzeitiger Rückzün dung von zwei Gefässen noch keine Betriebs störung auftritt. Daraus folgt, dass die Rech- nung eine um so grössere Sicherheit ein schliesst, je grösser die Gliederzahl einer Kette ist.
Unter den eben gekennzeichneten Voraus setzungen bestimmt sich die mittlere Sicher heit gegen Störungen bei Anwendung der Sicherheitsschaltung, und zwar sowohl abso lut wie relativ zu der Sicherheit des Einzel gefässes, wie folgt: Bedeuten (p = Dauer einer Rückzündung der Ein zelgefässe in Perioden für f = 50 4t = 5,6 .
1"<I>.</I> 9p = Dauer einer Rück zündung der Einzelgefässe in Stunden TI = mittlere "Sicherheit" .des Einzelge fässes in h = mittlere Zeitdauer, in der das Einzelgefäss eine Rückzün dung ausführt T"2 = mittlere "Sicherheit" bei Reihenschal " tung von zwei Gefässen = mittlere Zeitdauer, in der beide Gefässe gleich zeitig rückzünden TIIz = mittlere "Sicherheit" bei Reihenschal tung von z Gefässen = mittlere Zeit dauer,
in der von den z Gefässen zwei Gefässe gleichzeitig rückzünden WI = absolute Wahrscheinlichkeit der Rückzündung eines Einzelgefässes WII2 = absolute Wahrscheinlichkeit der gleichzeitigen Rückzündung von zwei Gefässen bei z = 2 Waz = absolute Wahrscheinlichkeit der gleichzeitigen Rückzündung von zwei Gefässen bei z = z xIIz = relative "Sicherheit" bei Reihenschal tung von z Gefässen<I>=</I> Taz <I>:</I> TI so ergibt sich: 1. für ein Einzelgefäss
EMI0003.0021
3.
Für z Gefässe in Reihe erhöht sich gegenüber 2. die absolute Wahrscheinlich keit des gleichzeitigen Rückzündens von zwei Gefässen, und zwar sovielmal als Kombi nationen von z Elementen zur zweiten Klasse möglich sind, da die Gleichzeitigkeit nicht mehr auf ein Paar beschränkt ist, sondern sich auf so viele Paare erstreckt, als kombi nationsmässig möglich ist. Demnach:
EMI0003.0023
<I>Zahlenbeispiele:</I> Unter der Voraussetzung, dass die Rück zündung eines Gliedes nicht in einen Kurz schluss übergeht, beträgt die Dauer der Rück zündung (dt) nur eine oder wenige Perio- den. Der Sicherheit halber sei allgemein 4t <I>=</I> '/ocoo" oder T <I>=</I> 50 angesetzt.
Ebenso sei die Sicherheit (TI) der Hoch spannungsgefässe sehr vorsichtig nur mit TI = 50 bezw. 100h angenommen.
Unter dieser Voraussetzung erhält man aus (4) und (5) folgende Werte:
EMI0004.0001
Sicherheit <SEP> mit <SEP> Ti <SEP> = <SEP> 50h <SEP> Sicherheit <SEP> mit <SEP> Ti <SEP> - <SEP> <B>100</B> <SEP> h
<tb> Anzahl <SEP> Glieder
<tb> je <SEP> Kette <SEP> absolut <SEP> (Tliz) <SEP> relativ <SEP> absolut <SEP> (TIlz) <SEP> relativ
<tb> Jahre <SEP> , <SEP> (Tllz) <SEP> Jahre <SEP> (211z)
<tb> z <SEP> = <SEP> 2 <SEP> 1025 <SEP> 180 <SEP> # <SEP> 101 <SEP> 4100 <SEP> 360 <SEP> # <SEP> 103
<tb> = <SEP> 3 <SEP> 343 <SEP> 60 <SEP> 1370 <SEP> 120 <SEP> "
<tb> = <SEP> 4 <SEP> 171 <SEP> 30 <SEP> " <SEP> 685 <SEP> 60 <SEP> "
<tb> = <SEP> 5 <SEP> 103 <SEP> 18 <SEP> 410 <SEP> 36 <SEP> "
<tb> = <SEP> 6 <SEP> 69 <SEP> 12 <SEP> 274 <SEP> 24 <SEP> " Man ersieht hieraus:
selbst bei einer Sicherheit des Einzelgefässes von nur 50h tritt bei Reihenschaltung der Fall, dass zwei Gefässe gleichzeitig zünden und dadurch die Gefahr eines Kurzschlusses hervorgerufen wird, sogar bei Ketten von sechs Gliedern rechnungsmässig nur einmal in 69 Jahren, d. h. praktisch überhaupt nicht ein.
Dieses Beispiel zeigt die grossen Vorteile, die die Anordnung nach der Erfindung bei Stromrichteranlagen für sehr hohe Spannun gen gegenüber den bisher bekannten Anord nungen aufweist. Diese Vorteile sind so be deutend, dass die bewusste Vergrösserung und damit Verteuerung der Anlage um je minde stens eine Entladungsstrecke in jeder Reihe gerechtfertigt ist, ebenso wie die Inkauf nahme der erhöhten Verluste, die durch die Einschaltung je mindestens einer überzäh ligen Entladungsstrecke in jeder Reihe ent stehen. Damit wird es zum ersten Mal mög lich, eine Energieübertragung mit hoch gespanntem Gleichstrom praktisch zu ver wirklichen.
Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Vorrichtung vorge sehen, um eine Entladungsstrecke bei An dauern einer Störung von Hand oder selbst tätig zu überbrücken. Dieses gestörte Ent ladungsgefäss kann dann, insbesondere wenn es mit seinen Hilfseinrichtungen, wie Va kuumpumpe, Erregung usw., unter genügen der Isolation zu einer fahrbaren Einheit zu sammengebaut ist, während des Betriebes gegen eine andere gleiche Einheit ausge tauscht werden. Hierbei kann beim Heraus fahren der Gefässeinheit zunächst die Über- brückung der Hauptanschlüsse und sodann durch weiteres Herausfahren eine Abtren nung der Einheit von diesen Hauptanschlüs sen selbsttätig bewirkt werden.
Die ganze Auswechslung kann hierbei in kürzester Zeit vorgenommen werden, so dass auch bei einer derartigen, sehr seltenen schweren Störung die Wahrscheinlichkeit, dass in dieser kurzen Zeit noch ein weiteres Gefäss der gleichen Reihe rückzündet, sehr gering ist.