Anordnung zur Dämpfung des Ausschwingvorganges elektrischer
Schwingungen auf einer Höchstspannungsleitung
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Dämpfung des Ausschwingvorganges elektrischer Schwingungen auf einer Höchstspannungsleitung mit Kompensationsreaktoren, welche Schwingungen beim beidseitigen Abschalten der die Betriebsspannung zuführenden Versorgungsleitungen mittels Hauptschalter auftreten, wobei Leiter der Höchstspannungsleitung an ihren Enden durch je einen Kompensationsreaktor und einen mit diesem in Reihe geschalteten Dämpfungswiderstand mit Erde verbunden sind und jedem der Dämpfungswiderstände zum Kurzschliessen bei angeschalteten Versorgungsleitungen ein Arbeitskontakt eines Hilfsschalters parallelgeschaltet ist.
An Höchstspannungsleitungen werden üblicherweise Kompensationsdrosseln angeordnet, die für das Verhalten der Leitung von grosser Bedeutung sind. Die Induktivität der Kompensationsdrossel bildet zusammen mit der Leiterkapazität einen elektrischen Schwingkreis, in welchem nach dem Abschalten der Höchstspannungsleitung von der Versorgungsleitung elektrische Schwingungen auftreten, die wegen der geringen Dämpfung des Schwingkreises erst nach längerer Zeit abklingen würden. Um Schwierigkeiten beim Wiedereinschalten der Höchstspannungsleitung, insbesondere nach einer Kurzunterbrechung zu vermeiden, werden vorzugsweise in der erdseitigen Verbindung der Kompensationsdrosseln von zwei oder drei Phasen der Höchstspannungsleitung zusätzliche Dämpfungswiderstände vorgesehen, die im Normalbetrieb durch Arbeitskontakte eines Hilfsschalters kurzgeschlossen sind.
Diese Arbeitskontakte des Hilfsschalters sind demnach unmittelbar nach dem Abschalten der Höchstspannungsleitung für mindestens eine so lange Zeit zu öffnen, wie die Schwingung zum Abklingen auf ungefährliche Amplituden benötigt, und müssen vor dem Anschalten der Leitung wieder geschlossen sein. Solche Dämpfungsanordnungen haben sich im allgemeinen bestens bewährt. In manchen Fällen treten jedoch bei der Steuerung der Hilfsschalter Schwierigkeiten auf. Ist z. B. die Höchstspannungsleitung eine Kuppelleitung, die an beiden Enden mittels je eines Hauptschalters an Versorgungsleitungen angeschlossen ist, so liegt das Problem vor, den Hilfsschalter so zu steuern, dass seine Arbeitskontakte nur bei vollendeter beidseitiger Abschaltung geöffnet, d. h. die Widerstände nur dann eingeschaltet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Dämpfung des Ausschwingvorganges elektrischer Schwingungen des vorstehend beschriebenen Typs so auszubilden, dass durch eine genaue, nur einfache und wirtschaftliche Mittel benötigende Steuerung des Hilfsschalters die Dämpfungswiderstände mit Sicherheit erst bei völlig abgeschalteter Speisespannung eingeschaltet und bei ausreichend abgeklungener Schwingung kurzgeschlossen werden.
Die Lösung der Aufgabe stützt sich auf die Erkenntnis, dass bei den üblichen Kompensationsgraden die Frequenz der beim Abschalten auf der Leitung auftretenden Schwingung deutlich unter der Betriebsfrequenz liegt, und besteht erfindungsgemäss darin, dass der Hilfsschalter zum Öffnen seiner den Dämpfungswiderständen parallel geschalteten Arbeitskontakte durch ein mit mindestens einem Leiter der Höchstspannungsleitung verbundenes frequenzempfindliches Schaltglied und zum Schliessen der Arbeitskontakte durch das frequenzempfindliche Schaltglied undloder ein Zeitglied gesteuert ist, derart, dass die Arbeitskontakte beim Auftreten einer elektrischen Schwingung mit einer unterhalb der Betriebsfrequenz liegenden Frequenz geöffnet werden und offen bleiben, solange die Frequenz dieser Schwingung unterhalb der Betriebsfrequenz liegt und/oder bis eine vorgegebene Zeit abgelaufen ist.
Da die Dämpfungswiderstände durch die Arbeitskontakte des Hilfsschalters bei Betriebsfrequenz auf der Höchstspannungsleitung kurzgeschlossen sind und nach dem Öffnen der Arbeitskontakte beim Wiederauftreten von Betriebsfrequenz automatisch sofort wieder kurzgeschlossen werden können, ist ein sicheres Arbeiten der Anordnung gewährleistet und die Kompensationsdrosseln, Dämpfungswiderstände und Hilfsschalter können wie bisher üblich dimensioniert werden.
Vorzugsweise kann das frequenzempfindliche Schaltglied ein Unterfrequenzrelais mit bei Unterfrequenz sich öffnenden oder schliessenden Relaiskontakten sein, über die der Hilfsschalter zum Öffnen seiner Arbeitskontakte entweder direkt gesteuert wird oder ein vom HauptSchalter abgeleitetes Steuersignal für den Hilfsschalter so lange blockiert wird, bis durch das Unterfrequenzrelais die Erfüllung der Un terfrequenz-Bedingung festgestellt ist.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles der Dämpfungsanordnung näher erläutert, für welches in der Zeichnung ein Schaltbild in dem bei offenen Hauptschaltern vorliegenden Schaltzustand dargestellt ist.
In der Zeichnung ist schematisch eine dreiphasige Höchstspannungsleitung für z. B. 765 kV Betriebsspannung gezeigt, deren drei Leiter 2a, 2b, 2c an ihren beiden Enden durch je einen Hauptschalter 21, 21' an je eine Versorgungsleitung 1, 1' angeschlossen sind. Die Leiter 2a, 2b, 2c sind am einen Ende durch je eine als Kompensations-Reaktor 3a, 3b, 3c dienende Kompensationsdrossel und je einem mit dieser in Reihe geschalteten Dämpfungswiderstand 4a, 4b, 4c mit Erde verbunden. Parallel zu jedem Dämpfungswiderstand 4a, - 4b, 4c ist ein Arbeitskontakt 53a, 53b, 53c eines Hilfsschalters 5 geschaltet, so dass in Schliessstellung des Arbeitskontaktes der Dämpfungswiderstand kurzgeschlossen ist. An dem anderen Ende der Leiter 2a, 2b, 2c ist eine gleiche Anordnung vorgesehen, von der in der Zeichnung lediglich die Kompensations-Reaktoren 3'a, 3'b, 3'c dargestellt sind.
Der Hauptschalter 21 enthält eine Einschaltspule 22 zum elektromagnetischen Einschalten und eine Ausschaltspule 23 zum Ausschalten und weist einen Hilfskontakt 24 auf, der bei ausgeschaltetem oder offenem Hauptschalter geschlossen ist. Für die elektromagnetische Betätigung des Hilfsschalters 5 ist eine Einschaltspule 51 und eine Ausschaltspule 52 vorgesehen. Zusätzlich weist der Hilfsschalter 5 einen ersten, in der Ausschaltstellung des Schalters, d. h. bei offenen Arbeitskontakten 53a, 53b, 53c geschlossenen Hilfskontakt 54 und einen zweiten, in der Ausschaltstellung des Hilfsschalters offenen Hilfskontakt 55 auf.
Die Anordnung enthält ferner als frequenzempfindliches Schaltglied 6 ein Unterfrequenzrelais bekannter Ausführung mit einem bei auftretender Unterfrequenz schliessenden ersten Relaiskontakt 61 und einem bei Unterfrequenz öffnenden zweiten Relaiskontakt 62. Das Messglied 60 des Unterfrequenzrelais ist mit der Sekundärwicklung 72 eines Spannungswandlers 7 verbunden, dessen Primärwicklung 71 an einen Leiter 2c der Höchstspannungsleitung angeschlossen ist.
Zur Stromversorgung der Schalterspulen ist eine - in der Zeichnung nicht dargestellte - Niederspannungsquelle vorgesehen, an deren + - und - -Klemme die einzelnen Schalterspulen in Reihe mit Hilfskotitakten angeschlossen sind, und zwar die Einschaltspule 22 des Hauptschalters 21 in Reihe mit dem zweiten Hilfskontakt 55 des Hilfsschalters 5, die Ausschaltspule 52 des Hilfsschalters 5 in Reihe mit dem ersten Relaiskontakt 61 des Unterfrequenzrelais und dem Hilfskontakt 24 des Hauptschalters 21, die Wicklung 80 eines als Zeitglied 8 dienenden verzögerten Zeitrelais in Reihe mit dem ersten Hilfskontakt 54 des Hilfsschalters 5 und die Einschaltspule 51 des Hilfsschalters 5 in Reihe mit dem Relaiskontakt 81 des Zeitrelais, wobei dieser Relaiskontakt 81 durch den bei Unterfrequenz öffnenden zweiten Relaiskontakt 62 des Unterfrequenzrelais überbrückt ist,
so dass die Einschaltspule 51 stromführend ist, wenn entweder der Kontakt 81 des Zeitrelais oder der zweite Relaiskontakt 62 des Unterfrequenzrelais geschlossen ist.
Die in den Schalterantrieben üblicherweise vorhandenen Kontakte, welche den Steuerstrom nach Ausführung der Schaltbefehle abschalten, sind in der Zeichnung nicht dage- stellt.
Im Normalbetrieb sind die beiden Hauptschalter 21 und 21' und der Hilfsschalter 5 geschlossen und demzufolge ists der Hilfskontakt 24 des Hauptschalters 21 offen, der erste Hilfskontakt 54 des Hilfsschalters 5 offen und der zweite Hilfskontakt 55 desselben geschlossen. Da die Höchstspannungsleitung nur Spannung mit Netzfrequenz führt, ist der erste Kontakt 61 des Unterfrequenzrelais geöffnet und sein zweiter Kontakt 62 geschlossen. Die Arbeitskontakte 53a, 53b, 53c schliessen bei dieser Schaltstellung die Dämpfungswiderstände, die spannungsabhängige Widerstände sein können, kurz.
Bei einer Störung auf der Höchstspannungsleitung erhalten die Ausschaltspulen 23, 23' der Hauptschalter 21, 21' von deren Schutzeinrichtungen, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, Ausschaltbefehle, und die Höchstspannungsleitung wird von ihren Versorgungsleitungen 1, 1' getrennt. Sobald beide Hauptschalter 21, 21' gelöscht haben, treten auf der Höchstspannungsleitung, wie dargelegt, die elektrischen Schwingungen auf, deren Frequenz kleiner als die Netzfrequenz ist. Die frequenzabhängigen Elemente des Unterfrequenzrelais reversieren die Kontaktkraft der beiden Relaiskontakte 61 und 62 und der erste Kontakt 61 schliesst, während der zweite Kontakt 62 öffnet.
Da seit dem Ausschalten des Hauptschalters 21 dessen Hilfskontakt 24 geschlossen ist, erhält mit dem Schliessen des ersten Unterfrequenzrelais-Kontaktes 61 die Ausschaltspule 52 des Hilfsschalters 5 Spannung und durch die sich öffnenden Arbeitskontakte 53a, 53b, 53c werden die Dämpfungswiderstände 4a, 4b, 4c den aus den Leitern 2a, 2b, 2c und den Kompensations-Drosselspulen 3a, 3b, 3c bestehenden Schwingkreisen zugeschaltet, so dass die Schwingungen in diesen Schwingkreisen nun stark gedämpft werden.
Gleichzeitig mit dem Öffnen der Arbeitskontakte 53a, 53b, 53c wird der erste Hilfskontakt 54 des Hilfsschalters 5 geschlossen und damit die Wicklung 80 des Zeitrelais stromführend. Nach Ablauf der Verzögerungszeit At schliesst der Relaiskontakt 81 des Zeitrelais und die Einschaltspule 51 des Hilfsschalters 5 wird erregt, worauf durch die sich schliessenden Arbeitskontakte 53a, 53b, 53c die Dämpfungswiderstände 4a, 4b, 4c wieder kurzgeschlossen werden. Die Verzögerungszeit At des Zeitrelais ist, wie erwähnt, so bemessen, dass während ihres Ablaufs die Amplituden der Schwingungen in den Schwingkreisen auf ein beim Wiederanschalten der Versorgungsleitungen 1, 1' unschädliches Mass gedämpft werden. Mit dem Erregen der Einschaltspule 51 des Hilfsschalters 5 ist die Anordnung wieder einschaltbereit und die Hauptschalter 21, 21' können geschlossen werden.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt das Erregen der Einschaltspule 22 des Hauptschalters 21, sobald der zweite Hilfskontakt 55 des Hilfsschalters 5 schliesst. Statt dessen kann der zweite Hilfskontakt 55 auch so in die Signalleitung der Einschaltspule 22 des Hauptschalters geschaltet sein, dass ein auf der Signalleitung liegendes I -Signal bei offenem Hilfskontakt 55 blockiert ist und ein bei geschlossenem Hilfskontakt 55 aufgegebenes I -Signal die Einschaltspule 22 erregt Vom Augenblick des Öffnens der Arbeitskontakte 53a, 53b, 53c des Hilfsschalters 5 an bis zum Ende der Verzögerungszeit At des Zeitrelais 8 ist der Stromkreis der Einschaltspule 51 durch den offenen Relaiskontakt 81 des Zeitrelais unterbrochen.
Schliesst aus irgendeinem Grunde während dieser Verzögerungszeit der Hauptschalter 21' am anderen Ende der Höchstspannungsleitung, so führt diese Netzspannung und das Unterfrequenzrelais reagiert auf das Auftreten von Netzfrequenz sofort durch Schliessen des zweiten Relaiskontaktes 62. Mit dem Schliessen dieses zweiten Relaiskontaktes 62 wird die Einschaltspule 51 des Hilfsschalters 5 unabhängig vom Zeitrelais 8 erregt und die Arbeitskontakte 53a, 53b, 53c werden praktisch unverzögert geschlossen und damit die Dämpfungswiderstände 4a, 4b, 4c sofort wieder kurzgeschlossen.
Im Vergleich mit bekannten Dämpfungsanordnungen enthält die vorstehend beschriebene Anordnung als Zusatzteile lediglich das Zeitrelais und das Unterfrequenzrelais.
Beide Relais sind in der Anschaffung wenig aufwendig. Die beschriebene Schaltung ist zudem leicht herzustellen.
Arrangement for damping the decay process electrical
Vibrations on an extra high voltage line
The invention relates to an arrangement for damping the decay process of electrical oscillations on an extra-high voltage line with compensation reactors, which oscillations occur when the supply lines supplying the operating voltage are switched off on both sides by means of a main switch, with conductors of the extra-high voltage line at their ends through a compensation reactor and a damping resistor connected in series with it are connected to earth and a working contact of an auxiliary switch is connected in parallel to each of the damping resistors for short-circuiting when the supply lines are connected.
Compensation chokes, which are of great importance for the behavior of the line, are usually arranged on extra-high voltage lines. The inductance of the compensation choke, together with the conductor capacitance, forms an electrical oscillating circuit in which, after the extra high voltage line has been switched off from the supply line, electrical oscillations occur which, due to the low damping of the oscillating circuit, would only subside after a long time. In order to avoid difficulties when switching the extra-high voltage line back on, especially after a short interruption, additional damping resistors are preferably provided in the earth-side connection of the compensation chokes of two or three phases of the extra-high voltage line, which are short-circuited by working contacts of an auxiliary switch during normal operation.
These working contacts of the auxiliary switch must therefore be opened immediately after the extra-high voltage line has been switched off for at least as long as the oscillation needs to decay to harmless amplitudes, and must be closed again before the line is switched on. Such damping arrangements have generally proven their worth. In some cases, however, difficulties arise in controlling the auxiliary switches. Is z. B. the extra high voltage line has a coupling line, which is connected to supply lines at both ends by means of a main switch, the problem is to control the auxiliary switch so that its working contacts are only opened when both ends have been disconnected, d. H. the resistors are only switched on.
The invention is based on the object of designing an arrangement for damping the decay process of electrical vibrations of the type described above in such a way that the damping resistors are only switched on when the supply voltage is completely switched off and when the supply voltage has decayed sufficiently through a precise, only simple and economical control of the auxiliary switch Vibration are short-circuited.
The solution to the problem is based on the knowledge that, with the usual degrees of compensation, the frequency of the oscillation occurring on the line when the line is switched off is significantly below the operating frequency, and according to the invention consists in the auxiliary switch being activated by a working contacts connected in parallel to the damping resistors frequency-sensitive switching element connected to at least one conductor of the extra-high voltage line and controlled by the frequency-sensitive switching element and / or a timing element to close the working contacts, such that the working contacts are opened when an electrical oscillation occurs at a frequency below the operating frequency and remain open as long as the frequency of this occurs Vibration is below the operating frequency and / or until a specified time has expired.
Since the damping resistors are short-circuited by the working contacts of the auxiliary switch at the operating frequency on the extra-high voltage line and can be automatically short-circuited again immediately after the working contacts are opened when the operating frequency occurs again, safe operation of the arrangement is guaranteed and the compensation chokes, damping resistors and auxiliary switches can operate as usual be dimensioned.
The frequency-sensitive switching element can preferably be an underfrequency relay with relay contacts that open or close at underfrequency, via which the auxiliary switch for opening its working contacts is either controlled directly or a control signal derived from the main switch for the auxiliary switch is blocked until the underfrequency relay fulfills the requirements Under frequency condition is determined.
The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment of the damping arrangement, for which a circuit diagram is shown in the switching state when the main switches are open.
In the drawing, a three-phase extra-high voltage line for z. B. 765 kV operating voltage is shown, the three conductors 2a, 2b, 2c are connected at their two ends by a main switch 21, 21 'to a respective supply line 1, 1'. The conductors 2a, 2b, 2c are connected to earth at one end through a compensation throttle serving as a compensation reactor 3a, 3b, 3c and a damping resistor 4a, 4b, 4c connected in series with it. A working contact 53a, 53b, 53c of an auxiliary switch 5 is connected in parallel with each damping resistor 4a, -4b, 4c, so that the damping resistor is short-circuited when the working contact is closed. At the other end of the conductors 2a, 2b, 2c, the same arrangement is provided, of which only the compensation reactors 3'a, 3'b, 3'c are shown in the drawing.
The main switch 21 contains a switch-on coil 22 for electromagnetic switch-on and a switch-off coil 23 for switch-off and has an auxiliary contact 24 which is closed when the main switch is switched off or open. A switch-on coil 51 and a switch-off coil 52 are provided for the electromagnetic actuation of the auxiliary switch 5. In addition, the auxiliary switch 5 has a first, in the off position of the switch, d. H. auxiliary contact 54, which is closed when the make contacts 53a, 53b, 53c are open, and a second auxiliary contact 55, which is open when the auxiliary switch is in the OFF position.
The arrangement also contains, as a frequency-sensitive switching element 6, an underfrequency relay of known design with a first relay contact 61 closing when underfrequency occurs and a second relay contact 62 opening when underfrequency. The measuring element 60 of the underfrequency relay is connected to the secondary winding 72 of a voltage converter 7, the primary winding 71 of which is connected to a Conductor 2c of the extra high voltage line is connected.
To power the switch coils, a low-voltage source (not shown in the drawing) is provided, to whose + - and - -terminal the individual switch coils are connected in series with auxiliary contacts, namely the closing coil 22 of the main switch 21 in series with the second auxiliary contact 55 of the Auxiliary switch 5, the opening coil 52 of the auxiliary switch 5 in series with the first relay contact 61 of the underfrequency relay and the auxiliary contact 24 of the main switch 21, the winding 80 of a delayed timing relay serving as a timing element 8 in series with the first auxiliary contact 54 of the auxiliary switch 5 and the closing coil 51 of the auxiliary switch 5 in series with the relay contact 81 of the timing relay, this relay contact 81 being bridged by the second relay contact 62 of the underfrequency relay, which opens in the event of underfrequency,
so that the switch-on coil 51 is live when either the contact 81 of the timing relay or the second relay contact 62 of the underfrequency relay is closed.
The contacts usually present in the switch drives, which switch off the control current after the switching commands have been executed, are not shown in the drawing.
In normal operation, the two main switches 21 and 21 'and the auxiliary switch 5 are closed and consequently the auxiliary contact 24 of the main switch 21 is open, the first auxiliary contact 54 of the auxiliary switch 5 is open and the second auxiliary contact 55 of the same is closed. Since the extra high voltage line only carries voltage at line frequency, the first contact 61 of the underfrequency relay is open and its second contact 62 is closed. In this switching position, the working contacts 53a, 53b, 53c short-circuit the damping resistors, which can be voltage-dependent resistors.
In the event of a fault on the extra-high voltage line, the opening coils 23, 23 'of the main switches 21, 21' receive switch-off commands from their protective devices, which are not shown in the drawing, and the extra-high voltage line is disconnected from its supply lines 1, 1 '. As soon as both main switches 21, 21 'have been cleared, the electrical oscillations occur on the extra-high voltage line, as explained, the frequency of which is lower than the mains frequency. The frequency-dependent elements of the underfrequency relay reverse the contact force of the two relay contacts 61 and 62 and the first contact 61 closes while the second contact 62 opens.
Since the auxiliary contact 24 has been closed since the main switch 21 was switched off, the opening coil 52 of the auxiliary switch 5 receives voltage when the first underfrequency relay contact 61 closes, and the opening contacts 53a, 53b, 53c cause the damping resistors 4a, 4b, 4c to become the from the conductors 2a, 2b, 2c and the compensation choke coils 3a, 3b, 3c existing oscillating circuits are switched on, so that the oscillations in these oscillating circuits are now strongly damped.
Simultaneously with the opening of the working contacts 53a, 53b, 53c, the first auxiliary contact 54 of the auxiliary switch 5 is closed and thus the winding 80 of the timing relay is energized. After the delay time At has elapsed, the relay contact 81 of the timing relay closes and the switch-on coil 51 of the auxiliary switch 5 is energized, whereupon the damping resistors 4a, 4b, 4c are short-circuited again by the closing contacts 53a, 53b, 53c. As mentioned, the delay time At of the timing relay is dimensioned such that, while it is running, the amplitudes of the oscillations in the oscillating circuits are dampened to a level that is harmless when the supply lines 1, 1 'are switched on again. When the closing coil 51 of the auxiliary switch 5 is energized, the arrangement is ready to be switched on again and the main switches 21, 21 'can be closed.
In the illustrated embodiment, the switch-on coil 22 of the main switch 21 is excited as soon as the second auxiliary contact 55 of the auxiliary switch 5 closes. Instead, the second auxiliary contact 55 can also be connected to the signal line of the closing coil 22 of the main switch in such a way that an I signal on the signal line is blocked when the auxiliary contact 55 is open and an I signal applied when the auxiliary contact 55 is closed excites the closing coil 22 Vom At the moment when the working contacts 53a, 53b, 53c of the auxiliary switch 5 are opened until the end of the delay time At of the timing relay 8, the circuit of the switch-on coil 51 is interrupted by the open relay contact 81 of the timing relay.
If, for whatever reason, the main switch 21 'at the other end of the extra-high voltage line closes during this delay time, this mains voltage is applied and the underfrequency relay reacts to the occurrence of mains frequency immediately by closing the second relay contact 62. When this second relay contact 62 closes, the switch-on coil 51 of the Auxiliary switch 5 is excited independently of the timing relay 8 and the working contacts 53a, 53b, 53c are closed practically without delay and thus the damping resistors 4a, 4b, 4c immediately short-circuited again.
In comparison with known damping arrangements, the arrangement described above contains only the timing relay and the underfrequency relay as additional parts.
Both relays are inexpensive to purchase. The circuit described is also easy to manufacture.