DE1003848B - Schutzeinrichtung fuer Kraftuebertragungsanlagen mit hochgespanntem Gleichstrom - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Es ist aus verschiedenen Gründen in letzter Zeit wiederholt der Gedanke aufgetaucht, an Stelle der bisher allgemein üblichen Drehstromkraftübertragung eine Kraftübertragung mit hochgespanntem Gleichstrom zu setzen. Eine derartige Kraftübertragungsanlage mit hochgespanntem Gleichstrom würde dann aus einem Drehstrom-Gleichstromumformer, einer Hochspannungsfernleitung für Gleichstrom und einem Gleichstrom-Drehstromumformer bestehen. Für die Umformer dürfte dabei insbesondere die Verwendung von Stromrichtern mit Gas- oder Dampfentladungsstrecken oder von Schaltstromrichtern mit Kommutierungsmitteln, z. B. Schaltdrosseln, Bedeutung erlangen. Der Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, daß es beim Auftreten von Störungen in dem Gleichstrom-Dre'hstromumformer oder in der Fernleitung selbst nicht ohne weiteres möglich ist, die gestörten Teile von dem Übertragungssystem abzuschalten, da Schalter, die imstande sind, bei den hier in Betracht kommenden hohen Gleichspannungen die erforderlichen Leistungen abzuschalten, heute noch nicht zur Verfügung stehen. Ein Schutz der Anlage gegenüber solchen Störungen in der bisher üblichen Form ist daher nicht mehr anwendbar.

Besonders schwierig werden die Verhältnisse bei Verwendung eines mit Entladungsstrecken arbeitenden Wechselrichters zur Umformung des Gleichstromes in Drehstrom, da dann selbst Störungen in dem gespeisten Drehstromnetz, d. h. also auf der Wechselstromseite des Wechselrichters, nicht mehr ohne weiteres beherrscht werden können. Solange nämlich die Spannung der Gleichstromzuleitung bestehenbleibt, können die Steuergitter des Wechselrichters nicht zu seiner Sperrung herangezogen werden, da sie in diesem Fall ja unwirksam sind. Ein negatives Potential, das an alle Gitter gelegt wird, würde im Gegenteil die Kommutierung des Wechselrichters, d. h. den Übergang des Lichtbogens von der einen Anode zur anderen, verhindern, und die gerade brennende Anode würde bis in die positive Halbwelle weiterbrennen. Der Wechselrichter würde also »durchzünden«. Auch ein Trennen des Wechselrichters von dem gespeisten Drehstromnetz ist nicht möglich, da ja die Drehspannung als Gegenspannung gegenüber der treibenden Gleichspannung wirksam ist, so daß bei ihrem Fortfall der Wechselrichter ebenfalls durchzünden würde.

Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten wird gemäß der Erfindung für Gleichstrom-Hochspannungsübertragungen der genannten Art vorgeschlagen, die Schutzeinrichtung so auszugestalten, daß beim Auftreten von Störungen in irgendeinem Anlageteil die von dem Drehstrom-Gleichstromumformer erzeugte Gleichspannung gesperrt oder zum mindesten herab-Schutzeinrichtung

für Kraftübertragungsanlagen

mit hochgespanntem Gleichstrom

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke
ίο Aktiengesellschaft

Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Ing. Erwin Janetschke, Berlin,
ist als Erfinder genannt worden

gesetzt wird. Das Kommando zum Sperren der erzeugten Gleichspannung beim Auftreten einer Störung in irgendeinem Anlageteil kann durch irgendeine der bekannten Fernsteuereinrichtungen übertragen werden. Man kann für diesen Zweck entweder eine besondere Kommandoleitung außer der Kraftübertragungsleitung vorsehen; jedoch ist es besonders zweckmäßig, die Kraftübertragungsleitung selbst als Träger für die Kommandoimpulse zu wählen. Das kann in bekannter Weise durch Überlagerung einer Wechselspannung auf die Gleichstromleitung geschehen. Die Überlagerungsfrequenz, die als Trägerfrequenz für die Kommandoimpulse dient, braucht dabei nicht sehr hoch zu sein, so daß dieses Übertragungssystem auch dann anwendbar ist, wenn die Fernleitung als Gleichstromkabel ausgebildet ist. Die Herabsetzung der Spannung des Drehstrom-Gleichstromumformers kann entweder durch Abschalten der Drehstromzuleitung oder bei Verwendung von Entladungsgefäßen auch durch Beeinflussung der Steuergitter erfolgen. Es sei gleich an dieser Stelle bemerkt, daß die Anwendbarkeit der Erfindung von der Art des Erzeugers des hochgespannten Gleichstromes unabhängig ist. In den meisten praktischen Fällen wird es sich jedoch in der angegebenen Weise um die Umformung von Drehstrom in Gleichstrom handeln.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Mit 2 ist das speisende, mit 3 das am anderen Ende der Fernleitung beginnende gespeiste Drehstromnetz bezeichnet. Dazwischen liegt die Gleichstrom-Hochspannungsübertragungsleitung 4, die durch die Gleichrichter 1 gespeist wird. Diese beiden Gleichrichter 1 sind auf der Gleichstromseite

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miteinander in Reihe geschaltet, wobei der Verbindungspunkt zwischen beiden als Nullpunkt geerdet ist. In gleicher Weise sind am anderen Ende der Übertragungsleitung 4 zwei Wechselrichter 5 vorgesehen, die ebenfalls gleichstromseitig hintereinandergeschaltet sind.

Zur Übertragung der Kommandoimpulse bei Störungen ist auf der Wechselrichterseite ein Wechselstromgenerator 7 mit seinem Antriebsmotor vorgesehen, der im normalen Betrieb über eine oder beide Gleichstromleitungen in Ruhestromschaltung seine Frequenz auf Schnellrelais 15 auf der Gleichrichterseite überträgt, die beim Abfallen entweder die Drehstromschalter 6 zum Auslösen bringen oder durch Einwirkung auf die Steuerapparaturen 17 die Aussteuerung der Gleichrichter 1 herabsetzen bzw. ganz sperren. Die Ankopplung des Wechselstromerzeugers 7 an die Übertragungsleitungen 4 geschieht über eine Kette von Transformatoren bzw. Kondensatoren 10 in ähnlicher Weise, wie das von der leitungsgerichteten Überlagerungstelegraphie her bekannt ist. Im vorliegenden Beispiel ist eine Kopplung zwischen dem geerdeten Nullpunkt der Wechselrichterseite und einer der Leiter der Fernleitung 4, also für die halbe Betriebsspannung vorgesehen. Die Überlagerungsfrequenz wird so lange geliefert, bis eines der beiden hinsichtlich ihrer Arbeitskontakte in Reihe geschalteten Störungsrelais 8 bzw. 9 anzieht und die Impulsübertragung unterbricht. Die genannten Störungsrelais, deren Zahl je nach Bedarf vermehrt werden kann, können dabei zur Überwachung der verschiedensten Störungsquellen dienen. Im vorliegenden Fall überwacht das Relais 9 mit Hilfe der Stromwandler 14 den Strom in den Wechselstromleitungen, die zu dem Drehstromnetz 3 führen, während das Relais 8 an die Nebenwiderstände 12 und 13 in der Verbindungsleitung zwischen beiden Wechselrichtern bzw. in der Erdungsleitung angeschlossen ist.

Auch bei Störungen im Zuge der Gleichstromleitung selbst wird die überlagerte und durch die Gleichstromleitung übertragene Wechselspannung unterbrochen, so daß dadurch ebenfalls die Empfangsapparate auf der Gleichrichterseite ausgelöst werden. In dem gezeichneten Ausführungsbeispiel sind als Empfangsorgan aus der Gleichrichterseite Schnellrelais 15 angeordnet, die über die Kondensatoren 16 mit der Gleichstromseite gekoppelt sind. Sobald diese Relais anziehen, wird die Gittersteuerungsapparatur im Sinne der Herabsetzung bzw. der Sperrung der von den Gleichrichtern 1 abgegebenen Gleichspannung betätigt.

Bei leichten Störungen bzw. Überlastungen, die keine unmittelbare Gefahr für die Anlage in sich bergen, kann man, wie schon erwähnt, auch dafür sorgen, daß zunächst nur eine Herabsetzung der Gleichspannung erfolgt, so daß dadurch die Last vermindert wird. Man kann, um auch diese Kommandos getrennt von dem Sperrkommando zu übertragen, mehrere Überlagerungsfrequenzen verwenden, um auf diese Weise eine entsprechende Anzahl von Übertragungskanälen zu schaffen, die je nach der Art und dem Grad der Störung das Kommando zu einer mehr oder weniger großen Herabsetzung der Spannung bzw. zur völligen Sperrung des Gleichstromerzeugers beitragen. Selbstverständlich kann auch hier jede andere bekannte Aufteilung des Übertragungssystems in mehrere Kanäle Anwendung finden. Um bei Verwendung eines Kabels als Fernleitung dieses gut zu schützen, kann man, anstatt den gesamten Kabelquerschnitt zur Übertragung der Wechselspannung zu benutzen, hierfür auch einen besonderen Teil des Kabels vorsehen, der bei kleinen Störungen bereits unterbrochen wird und so die Auslösung der Sicherheitseinrichtung auf der Gleichrichterseite bewirkt. Zweckmäßig wird dieser Teilquerschnitt in der Außenschicht des Kabels angeordnet. Es sei schließlich noch darauf hingewiesen, daß an Stelle der Schnellrelais auf der Wechselrichterseite mit besonderem Vorteil trägheitslose Röhrenschaltungen Verwendung finden können.

Claims (8)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schutzeinrichtung für Kraftübertragungsanlagen mit hochgespanntem Gleichstrom, bestehend aus einem Drehstrom-Gleichstromumformer und einem Gleichstrom-Drehstromumformer, beide vorzugsweise als Stromrichter ausgebildet, sowie einer dazwischenliegenden Gleichstromfernleitung, dadurch gekennzeichnet, daß beim Auftreten von Störungen in irgendeinem Anlageteil die von dem Drehstrom-Gleichstromumformer erzeugte Gleichspannung herabgesetzt oder gesperrt wird.

2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Störung die Schalter auf der Drehstromseite des Drehstrom-Gleichstromumformers zum Auslösen bringt.

3. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, bei Verwendung eines gittergesteuerten Gleichrichters als Drehstrom-Gleichstromumformer, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsherabsetzung bzw. -sperrung durch Beeinflussung der Gittersteuerung erfolgt.

4. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Störungen in von dem Drehstrom-Gleichstromumformer entfernten Anlageteilen, insbesondere an dem Gleichstrom-Wechselstromumformer, das Kommando zum Herabsetzen der Spannung des Drehstrom-Gleichstromumformers durch eine Fernsteuereinrichtung übertragen wird.

5. Schutzeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommandoübertragung durch eine dem Gleichstromkabel überlagerte Wechselspannung, vorzugsweise von niedriger Frequenz, erfolgt.

6. Schutzeinrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fernsteuereinrichtung mit Ruhestrom arbeitet und daß die Übertragung der Kommandoimpulse durch Abschalten der Überlagerungsstromquelle erfolgt.

7. Schutzeinrichtung nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung der Steuerfrequenz nur ein Teilquerschnitt des Gleichstromkabels benutzt wird, der bei geringeren Störungen bereits spannungslos gemacht wird.

8. Schutzeinrichtung nach Anspruch 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fernsteuereinrichtung mit mehreren Übertragungskanälen, z. B. mit verschiedenen Überlagerungsfrequenzen, arbeitet, die je nach dem Grad oder der Art der Störung in Tätigkeit treten und eine Spannungsherabsetzung um ein entsprechendes Maß bewirken.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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