DD143987A5 - ARRANGEMENT FOR ELECTRONIC SWITCHING OF POWER CONDENSERS, FILTERS, SUCTION CIRCLES - Google Patents
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Description
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Anordnung zum elektronischen Schalten von Leistungskondensatoren, Filter-, Saugkreisen. :·Arrangement for the electronic switching of power capacitors, filter, absorption circuits. ·
Die Erfindung hat eine Anordnung zum elektronischen Schalten von Leistungskondensatoren, Filter-, Saugkreisen, die an ein Wechsel- oder Drehstromnetz anschließbar sind, zum Gegenstand. · . ' 'The invention has an arrangement for the electronic switching of power capacitors, filter, suction circuits that can be connected to a AC or three-phase network, the subject. ·. ''
Charakteristik der bekannten technischen Lösung Characteristics of the known technical solution
Zur Kompensation des Blindleistungsverbrauchs in Industrienetzen ist es bekannt, Kondensatoranlagen mit Thyristorschaltgliedern vorzusehen (vgl. K. Heumann, Grundlagen der Leistung* elektronik, Verlag B. G. Teubner, Stuttgart, 1975, Seiten 184 bis 188).To compensate for the reactive power consumption in industrial networks, it is known to provide capacitor systems with Thyristorschaltgliedern (see K. Heumann, Basics of power * electronics, Verlag B. G. Teubner, Stuttgart, 1975, pages 184 to 188).
Während eine feste Kondensatorbatterie eine konstante kapazitive Blindleistung liefert und sich deshalb nur für- Anlagen mit nahezu gleichbleibendem Blindleistungsverbrauch eignet, kann man mit einer Kondensatorbatterie, bei der Teile der Batterie mit geeigneten Schaltgeräten zu- und abgeschaltet werden, auch symmetrische und unsymmetrische Lastschwankungen ausgleichen. . .While a fixed capacitor battery delivers a constant capacitive reactive power and is therefore only suitable for plants with almost constant reactive power consumption, one can compensate for symmetrical and unbalanced load fluctuations with a capacitor battery in which parts of the battery with suitable switching devices on and off. , ,
Aus der ASEA-Zeitschrift 1971, 6, Seiten 140 bis 144 sind Ko ndensatoranlagen mit Thyristorschaltgliedern zur Blindleistung:; kompensation bekannt, bei denen antiparallelgeschaltete Thyristoren in Reihe zu einem Kondensator und einer Drosselspule an jede Phase des.zu kompensierenden Netzes ge-From the ASEA magazine 1971, 6, pages 140 to 144 are Ko ndensatoranlagen with Thyristorschaltgliedern for reactive power :; compensation in which antiparallel-connected thyristors are connected in series with a capacitor and a choke coil to each phase of the network to be compensated.
schaltet sind (Figur 1). Der Kondensator C wird dabei auf das Netz geschaltet, wenn die Netzspannung gleich der Kondensatorspannung ist. Die Stromführung wird abwechselnd von einem der beiden antiparallelgeschalteten Thyristoren Tl oder T2 übernommen. Bei dieser bekannten Anordnung müssen den Kondensatoren zur Vermeidung von Resonanzen bei den in der Anlage vorkommenden Oberschwingungen Drosselspulen in Reihe geschaltet werden, die bei Bedarf auch so ausgelegt werden können, daß die Anlage zugleich als Oberwellenfilter dienen kann. Diese Drosselspulen sind zwingend erforderlich, da Stoßkompensationsanlagen mit thyristorgesteuerten Leistungskondensatoren wesentlich höhere technische Risiken aufweisen als die nach dem indirekten Kompensationsverfahren arbeitenden Anlagen. Zur Beherrschung von Störungsfällen sind bei dieser Kompensationsart neben einem erhöhten Steuerungsaufwand noch besondere Schutzmaßnahmen erforderlich. Die in den einzelnen Anlagenkomponenten insgesamt zu installierende Leistung beträgt jedoch aufgrund der typischen Lastspiele der Verbraucher und der direkten Kompensation bei dieser weniger als die Hälfte der bei indirekter Kompensation notwendigen Leistung.are switched (Figure 1). The capacitor C is switched to the mains when the mains voltage is equal to the capacitor voltage. The current is alternately taken over by one of the two antiparallel-connected thyristors Tl or T2. In this known arrangement, the capacitors must be connected in series to avoid resonances occurring in the system harmonics inductors in series, which can also be designed if necessary so that the system can also serve as a harmonic filter. These inductors are absolutely necessary, since shock-compensation systems with thyristor-controlled power capacitors have significantly higher technical risks than the systems operating according to the indirect compensation method. To control malfunction cases special compensation measures are required in addition to increased control effort in this type of compensation. However, the total power to be installed in the individual plant components is less than half the power required for indirect compensation due to the typical consumer load cycles and the direct compensation.
Für Störungsfälle sind jedoch besondere Schutzmaßnahmen erforderlich:However, special protection measures are required for incident cases:
Bei einem defekten Kompensationskondensator findet keine Kurzschlußstrombegrenzung statt, wenn nicht eine besondere Drosselspule zur Begrenzung vorhanden ist. Ebenso lösen Schaltvorgänge im Netz oder das Parallelschalten von Kondensatorgruppen zur Kompensation Einschwing- und Ausgleichsvorgänge aus, die durch besondere Maßnahmen zu begrenzen sind. Für Einschwing-, Kurzschluß- und Schwingungsentladungsvorgänge muß daher als besondere Schutzmaßnahme eine Drosselspule vorgesehen werden, deren Typenleistung mit etwa 6 % der installierten Kompensationskondensatorleistung zu bemessen ist.In case of a defective compensation capacitor, no short-circuit current limiting takes place unless a special choke coil is provided for limiting. Similarly, switching operations in the network or the parallel connection of capacitor groups for compensation triggers transient and compensation processes, which are to be limited by special measures. For transient, short circuit and vibration discharge operations, a choke coil must therefore be provided as a special protective measure, the type rating of which must be rated at about 6 % of the installed compensation capacitor power.
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Ziel der Erfindung ist es, mittels einer Kondensatorbatterie und einem elektronischen Schalter zum Ein- und Ausschalten von Teilen der Kondensatorbatterie symmetrische und unsymmetrische Lastschwankungen auszugleichen» Dabei sollen die beim direktenThe aim of the invention is to balance by means of a capacitor bank and an electronic switch for switching on and off of parts of the capacitor bank symmetrical and unbalanced load fluctuations
Schalten von Kondensatoren auftretenden Einschwing-, Kurzschluß- und Schwingungsentladungsvorgänge mit einfachen Mitteln ohne erhöhten Steuerungsaufwand und besondere Schutzmaßnahmen beherrscht werden.Switching of capacitors occurring transient, short circuit and vibration discharge processes can be controlled with simple means without increased control effort and special protective measures.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung zum Ein- und Ausschalten von Wechselspannungs-Leistungskondensatoren und/oder Filter- bzw. Saugkreisen anzugeben, bei der ein ausreichender Schutz gegen Einschwing-, Kurzschluß- und Schwingungsentladungsvorgänge gewährleistet ist und gleichzeitig die Wahl und Bemessung von reinen Kapazitäten und besonders vorzusehenden, abgestimmten Filter- und Saugkreisdrosseln unabhängig von den genannten Schutzmaßnahmen ausschließlich für spezielle herauszufilternde, höhere Frequenzen erfolgen kann.Object of the present invention is to provide an arrangement for switching on and off of AC power capacitors and / or filter or absorption circuits, in which a sufficient protection against transient, short circuit and vibration discharge processes is ensured and at the same time the choice and design of pure capacity and particularly to be provided, matched filter and Saugkreisdrosseln regardless of the protective measures mentioned can be done exclusively for special auszufilternde, higher frequencies.
Die an das Wechsel- oder Drehstromnetz angeschlossenen Wechselspannungs-Leistungskondensatoren und/oder Filter- bzw. Saugkreise werden über einen Thyristor-Stromrichter in Drehstromoder Einphasen-Brückenschaltung ein- und ausgeschaltet. Im Gleichstromzweig des Thyristor-Stromrichters ist eine Gleichstromdrosselspule angeordnet, während die Wechselspannungs-Leistungskondensatoren und/oder Filter- bzw. Saugkreise direkt zwischen dem Thyristor-Stromrichter und dem Wechsel- oder Drehstromnetz angeschlossen sind.The connected to the AC or three-phase AC power capacitors and / or filter or absorption circuits are switched on and off via a thyristor converter in three-phase or single-phase bridge circuit. In the DC branch of the thyristor power converter, a DC reactor is arranged, while the AC power capacitors and / or filter or absorption circuits are connected directly between the thyristor converter and the AC or three-phase network.
Mit dieser Anordnung wird eine Entkopplung der für Einschwing-, Kurzschluß- und Schwingungsentladungsvorgänge wirksamen Drosselspule von den wechselstromseitigen Drosselspulen bewirkt. Dadurch wird das Schalten von reinen Kapazitäten und von abgestimmten Filter- bzw. Saugkr-»isen höherer Frequenzen (250, 350, 550, 650 Hz, ...) möglich.With this arrangement, decoupling of the choke coil effective for transient, short circuit and vibration discharge operations from the AC-side choke coils is effected. This makes it possible to switch pure capacitances and tuned filter or vacuum circuits of higher frequencies (250, 350, 550, 650 Hz, ...).
Ausführungsbeispiel Execution example
Anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen soll nun der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke näher erläutert werden. Es zeigenOn the basis of exemplary embodiments illustrated in the figures of the invention, the idea underlying the invention will now be explained in more detail. Show it
Figur 2 und 3 einen Kondensatorschalter in Drehstrombrückenschaltung undFigures 2 and 3 a capacitor switch in three-phase bridge circuit and
Figur 4 bis 7 einen Kondensatorschalter in Einphasen-Brückenschaltung.Figure 4 to 7 a capacitor switch in single-phase bridge circuit.
Der in Figur 2 dargestellte Kondensatorschalter in Drehstrom-Brückenschaltung besteht aus einer an das Drehstromnetz U, V, W angeschlossenen reinen Leistungskondensatoren-Batterie C sowie einem Thyristorschalter S. Drehstromseitig sind keinerlei Drosselspulen erforderlich, da die Einschalt- und Kurzschlußstrombegrenzung von einer Gleichstromdrosselspule Ld im.Gleichstromzweig der Thyristor-Brückenschaltung S übernommen wird·The capacitor switch shown in Figure 2 in three-phase bridge circuit consists of a connected to the three-phase network U, V, W pure power capacitor battery C and a thyristor switch S. Three-phase are no chokes required because the switch-on and short-circuit current limit of a DC choke coil Ld in. DC branch of the thyristor bridge circuit S is taken ·
Besonders deutlich werden die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile aus der Darstellung der Figur 2. In dieser Anordnung ist zwischen dem Thyristorschalter S und dem Drehstromnetz U, V, W ein Filterkreis F angeordnet, bei dem in Reihe geschaltete drehstromseitige Drosselspulen und Kondensatoren, auf bestimmte, frei wählbare Frequenzen (z.B. die 5. und 7. Oberschwingung) abgestimmt sind. Die Wahl der drehstromseitig angeordneten Filterkreisdrosselspulen kann frei von erforderlichen Schutzmaßnahmen erfolgen, da die zur Begrenzung von Ausgleichsströmen notwendige Drosselspule als Gleichstromdrosselspule Ld im Gleichstromzweig des Thyristorschalters S angeordnet ist. Durch die getrennte Abstimmung der Filterkreise auf die in der Anlage vorkommenden Oberschwingungen und der Schutzdrossel auf die Begrenzung der Ausgleichsströme läßt sich eine nicht unerhebliche Reduzierung der zu installierenden Drosselleistung für die erforderlichen Schutzmaßnahmen erzielen.In this arrangement, a filter circuit F is arranged between the thyristor S and the three-phase system U, V, W, in the series-connected three-phase reactors and capacitors, to certain, freely selectable frequencies (eg the 5th and 7th harmonic) are tuned. The choice of the three-phase side arranged Filterkreisdrosselspulen can be done free of necessary protective measures, since the necessary to limit equalizing currents choke coil is arranged as a DC choke coil Ld in the DC branch of the thyristor S. Due to the separate tuning of the filter circuits to the harmonics occurring in the system and the choke on the limitation of the compensation currents can be a significant reduction of the reactor power to be installed for the required protective measures can be achieved.
Die Figuren 4 bis 6 zeigen Anwendungsbeispiele der Erfindung zum Schalten von reinen Leistungskondensatoren in einphasigen Stromrichteranordnungen.Figures 4 to 6 show application examples of the invention for switching pure power capacitors in single-phase converter arrangements.
Figur 4 zeigt einen vollgesteuerten Einphasen-Brückenschalter S mit gleichstromseitiger Drosselspule Ld, der für den Freilauf eine Diode D parallelgeschaltet ist. Wie in den vorbeschriebenen Anordnungen, ist der Leistungskondensator C direkt zwischen Thyristorschalter S und Wechselstromnetz U., Mp angeordnet.Figure 4 shows a fully controlled single-phase bridge switch S with DC-side inductor Ld, which is connected in parallel for the freewheeling diode D. As in the arrangements described above, the power capacitor C is arranged directly between the thyristor switch S and the alternating current system U., Mp.
Die Figuren 5 und 6 zeigen in modifizierter Anordnung halbgesteuerte elektronische Schalter S5 wobei einmal die Thyristoren und Dioden getrennt in zwei Zweigen der Brückenschaltung, zum anderen jeweils in Reihe in ö.en beiden Zweigen der Brückenschaltung angeordnet sind.Figures 5 and 6 show in a modified arrangement of semi-controlled electronic switches S 5 wherein once the thyristors and diodes are arranged separately in two branches of the bridge circuit, on the other respectively in series in ö.en two branches of the bridge circuit.
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Die Figur 7 zeigt analog zur Figur 2 eine einphasige Anordnung zur Steuerung abgestimmter Filterkreise F mittels eines vollgesteuerten Thyristorschalters S, an dessen Gleichstromklemmen die zur Begrenzung von Ausgleichsströmen erforderliche Gleichstromdrosselspule Ld angeschlossen ist. Auch hier sind die Filterkreiselemente unabhängig von den erforderlichen Schutzmaßnahmen dimensionierbar und können frei auf bestimmte Frequenzen abgestimmt werden.FIG. 7 shows, analogously to FIG. 2, a single-phase arrangement for controlling matched filter circuits F by means of a fully controlled thyristor switch S, to whose DC terminals the DC choke coil Ld required to limit equalizing currents is connected. Again, the filter circuit elements are dimensioned independently of the required protective measures and can be freely tuned to specific frequencies.
Claims (3)
gekennzeichnet dadurch, .2; Arrangement according to item 1,
characterized by,.
gekennzeichnet dadurch,3 «Order under point 1,
characterized by
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