DE1538782A1 - Gleichstrom-Kraftanlage - Google Patents

Description

ΓΛ1 CII Ι/Μ-Ί VV/IL I C

DlPLYING. GÜNTHER KOCH DR. TINO HAIBACH

8 MÜNCHEN 2, oe_N. . ^ W 1966.

266

The English Electric Company Limited London / England

Gleichstrom-Kraftanlage.

Die Erfindung betrifft Gleichstrom-Kraftanlagen.

Die erfindungsgemässe Gleichstrom-Kxtftanlage besitzt zwei Ringnetze, erste Schalter zur gesonderten Verbindung jedes j Ringnetzes mit einer gemeinsamen Last, zweite Schalter zur gesonderten Verbindung jedes Ringnetzes mit einer gemeinsamen Gleichstromquelle und dritte Schalter, welche in entsprechende Stellungen in jedem Ringnetz geschaltet und ι zum Abtrennen gewählter Abschnitte jedes Ringnetzes be- j tätigbar sind.

Vorzugsweise ist der eine Pol von positiver Polarität gegen-

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über Erde der Stromquelle mit der einen Leitung in jedem Ringnetz verbunden, während der andere Pol der Stromquelle von negativer Polarität gegenüber Erde mit einer weiteren Leitung in jedem Ringnetz verbunden ist. Die'Stromquelle * kann einen Nullpunkt von Erdpotential haben, wobei jedes Ringnetz mit diesem Nullpunkt durch eine zusätzliche Leitung oder, wenn die Umstände es zulassen, über die Erde verbunden ist.

Es können Steuerorgane vorgesehen sein, welche dazu dienen, die Stromzufuhr von der Stromquelle zu beiden Ringnetzen vor der Abtrennung eines Abschnittes durch die dritten Schalter und nachfolgend seiner Wiederanschaltung zu verhindern, so daß diese Schalterarbeiten während die Anlage unbelastet ist.

Die Erfindung ist besonders auf Gleichstromanlagen anwendbar,deren Stromquelle eine Wechselstromanlage bzw. Wechselstromanlagen sind, und die Umwandlung in Gleichstrom und umgekehrt wird durch Gleichrichter gesteuert, deren Leitungszeit durch GIt tersteuerungs signale bestimmt wird/.

Verglichen mit einem äquivalenten ^irDoppel"-Wechselstrom-Ringnetz ergibt die Erfindung eine viel höhere Sicherheit

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bzw. die Aufrechterhaltung der Stromversorgung unter bestiramtenStörungsbedingungen und ist zusätzlich zu den Vorteilen einer Hochspannungs-Gleichstromübertragung gegenüber Wechselstrom der Einbau eines üoppel-Gleichstrom-Ringnetzes wirtschaftlicher als sein Wechselstrom-Gegenstück. Ferner kann ein Hochspannungs-Gleiehstromrlngnetz viel billiger als ein Wechselstrom-Ringnetz unterirdisch verlegt werden, was von besonderer Bedeutung 1st, da in" vielen ländlichen Gebieten, die von besonderer landschaftlicher Schönheit sind, keine andere Möglichkeit bestehen würde, als die Stromver-: sorgung umzuleiten.

Als Beispiel für die erhöhte Sicherheit oder Aufrechterhaltung der Stromversorgung mit Hilfe der Erfindung gegenüber einer Wechselstromanlage mit einem Doppelringnetz wird auf die nachfolgende Tabelle verwiesen»

Tabelle

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_BAD ernten

Gleichstrom-Doppelringnetz Uechselstrom-Doppelringnetz

Leitung A Leitung B verfügbare Leitung A Leitung B verfügbare

Kapazität Kapazität

*ve -ve +ve -ve

X	X	X	X	loo %	X	X	loo %
XX	O	O	O	75 %	XX	O	bo %
XX	X	X	X	75 %	XX .	X	5o %
XX	XX	O	O	5o %	-	-	-
XX	X	XX	X	5o % __	XX	XX	VJ ίο
XX	XX	XX	O	25 %	-	-	-
XX	XX	XX	X	25%	-	-	-
XX	XX	XX	XX	0 %	-	-	- -

In dieser Tabelle ο = fehlerfreie Leitung

χ= einfacher Erdfehler in der Leitung ■ xx = doppelter Erdfehler in der Leitung.

Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, ergeben sich die Vorteile der Erfindung bei mehr als einem Erdfehler oder einem Ausfall aus irgendeinem anderen Grund, der den einen Pol eines Stromkreises beeinflußt, wenn die Erdrückleitung in Betrieb

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genommen werden kann, Ausserdem ist die zeitweilige Herabsetzung in der Kapazität, die notwendig ist, während der Erdfehler abgetrennt wird und zwischen 5o % und loo % für einen bestimmten Zeitraum von beispielsweise 15 Milisekunden schwankt, in vielen der vorgenannten Fälle bei der Gleichstromanlage geringer als bei der Wechselstromanlage.

Nachfolgend wird eine Hochspannungs-Gleichstrom-Ringnetz-Kraftanlage beispielsweise in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und zwar zeigen:

Fig. 1 in schematlscher Darstellung die Schaltverbindungen der Ringnetz-Kraftanlage und

Fig. 2 in schematischer Darstellung die Schaltverbindungen einer einen Teil der Anlage bildenden Gleichstromquelle.

In Fig. 1 sind die Stromquellen Io, 11, 12 und 13 vier einer Anzahl von Hochspannungs-GleichstromqueIlen, die an· Gleichstromringnetze A und B angeschaltet sind, während die Verbraucher 14, 15 und 1-6 drei einer Anzahl von an die Ringnetze A und B angeschalteten Verbrauchern sind. Jedes Ringnetz

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weist eine positive Wetzleitung, die auf einer Gleichspannung von 25o Kilovolt gehalten wird, unö eine negative Netzleitung auf,die durch die Stromquellen und einen Nulleiter auf einer Gleichspannung von -25o Kilovolt gehalten wird. Zwischen jeder Netzleitung und jeder Stromquelle sowie zwischen jeder Netzleitung und jedem Verbraucher sind Trennschalter 17 geschaltet.

Schnelltrennschalter 18, welche in die Metzleitungen benachbart den Stromquellen und benachbart den Verbrauchern geschaltet sind, dienen zur elektrischen Trennung von Abschnitten der Netzleitung von benachbarten Abschnitten. Es sind keine solchen Trennschalter zwischen den Stromquellen 11 und 12 vorgesehen, die sich an einer einzigen Kraftstation befinden. Die Entfernung zwischen den anderen Stromquellen und den Verbrauchern kann mehrere Meilen betragen.

In Fig. 2 wird eine beispielsweise- Gleichstromquelle 11 mit Strom von Wechselstromsammeischienen beliefert, die durch einen nicht gezeigten Wechselstromgenerator gespeist werden. Vja» Traniformatorwandler 19 sind zwischen der Wechselstromschiene und vier Wandlerventilgruppen 2o geschaltet. Die Ventilgruppen sind zueinander und zu den Netzleitungen in Reihe ge-

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I -J ν» W /

schaltet, wie gezeigt. An der Verbindungsstelle zwischen cien beiden mittleren Ventilgruppen 1st ein iiulleiter 21 vorgesehen, der mit einem Erdungspunkt verbunden ist.

Im Betrieb 3ind die Gleichstromquellen normalerweise so angeordnet, daß jedes Ringnetz annähernd die gleiche Belastung aufnimmt.. So können z.B. die Stromquellen Io und 11 so geschaltet v/erden, daß sie Strom an die positiven ™ und negativen Leitungen in Ringnetz A liefern, wobei die jeweiligen Trennschalter 17, welche diese Stromquellen mit dem Ringnetz D verbinden, geöffnet sind, während die Stromquellen 12 und 13 sofeeschaltet sein können, daß sie Strom an die positiven und negativen Leitungen im Ringnetz B liefern. Die Umschaltung der Stromquellen von dem einen rtingnetz zur Speisung des anderen Ringnetzes geschieht normalerweise "ohne Belastung" durch Vorspannen der ",.'andlerventilgruppen in ihre nichtleitenden Zustände.

Im Falle einer elektrischen Störung in einer oder mehreren der Netzleitungen der Ringnetze wird die Steuerung der Ventilgruppen aller betroffenen Stromquellen selbsttätig durch nicht gezeigte Schutzvorrichtungen so eingestellt, daß diese Ventilgruppen vorgespannt oder "gesperrt" werden, um zu verhindern, daß eine der Stromquellen Strom der Stör-

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ungsstelle zuführt. Die erwähnten Schutzvorrichtungen sind, so angeordnet, daß sie die elektrische Störung bzw. die elektrischen .Störungen wirksam lokalisieren und Signale ._ an die entsprechenden Schnelltrennschalter 18 geben, wodurch der jeweilige Abschnitt des Ringnetzes, bei dem eine Störung aufgetreten ist, von den dieses Ringnetz speisenden Stromquellen abgetrennt und isoliert wird.

Nachdem ein gestörter Abschnitt isoliert worden ist, steuern die Schutzvorrichtungen die gesperrten Ventilgruppen so, daß die Stromquellen wfeder Energie an die Netzleitungen lie-' fern können. Der Zeitraum, wahrend welchem die Stromzufuhr zu einer gestörten Netzleitung im gestörten Ringnetz unterbrochen wird, kann weniger als etwa 15 Millisekunden betragen.

n'enn mehr als eine Störung in einer Heizleitung auftritt, kann eine gestörte Hetzleitung in dem gleichen Ringnetz weiterhin Strom aus den Gleichstromquellen unter Ausnutzung des Nulleiters aufnehmen, d.h., es wird ein Stromkreis durch den Nulleiter geschlossen. In diesem Falle wird die in diesem Ringnetz verfügbare Leistung auf etwa 5o % der normalen Leistung herabgesetzt. Bei der beschriebenen Anlage mit zwei Ringnetzen entspricht dies einem Verlust von etwa 25 % der in der Anlage verfügbaren Gesamtleistung.

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Die Verwendung eines Nulleiters ist nicht wesentlich und kann in diesem Falle beim Auftreten einer Störung in der positiven oder negativen Netzleitung eine "Erdrückleitung" verwendet werden, d.h. der Stromkreis wird über die Erdverbindung an den jeweiligen Gleichstromquellen geschlossen.

Da die Netζleitungen im Betrieb belastet werden, kann das

öffnen der Schnelltrennschalter unmittelbar nachdem die f

Stromversorgung von den Stromquellen gesperrt worden ist, zu einer ernsten Beschädigung dieser Trennschalter führen, so daß es vorteilhaft ist, das öffnen der Schnelltrennschalter kurzzeitig zu verzögern, damit sich die Netzleitungen teilweise entladen können.

Obwohl im Vorangehenden die Stromquellen als gesonderte Einheiten beschrieben wurden,.können natürlich die Stromquellen so angeordnet werden, daß sie nach Art von Wechselrichtern arbeiten, damit Strom zu den Ringnetzen bzw. von diesen durch die sogenannten Stromquellen, je nachdem, welcher der beiden Zustände erforderlich ist, geliefert werden kann.

Patentansprüche;

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Claims (1)

1. -lo-

   Patentansprüche ;

   l) Gleichstrom-Kraftanlage, gekennzeichnet durch zwei Ringnetze (A, B,) erste Schalter (17) zur gesonderten Verbindung Jedes Ringnetzes mit einer gemeinsamen Last, zweite Schalter (17) zur gesonderten Verbindung jedes Ringnetzes mit einer gemeinsamen Gleichstromquelle und dritte Schalter (18), die in jedem Hingnetz in entsprechende Stellungen geschaltet und betätigbar sind, um gewählte Abschnitte jedes Ringnetzes zu isolieren,

   2, Kraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle mit ihrem einen Pol von positiver Polarität gegenüber Erde mit der einen Leitung in jedem Ringnetz verbunden ist, während ihr anderer Pol von negativer Polarität gegenüber Erde mit einer anderen Leitung in jedem Ringnetz verbunden ist.

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   3. Kraftanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle einen Nullpunkt von Erdpotential hat und dne zusätzliche Leitung in jedem Ringnetz mit diesem Nullpunkt verbunden ist.

   M» Knftanlage nach den Ansprüchen .1 - 3, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung, die dazu dient, eine Stromzufuhr von der Stromquelle zu beiden Ringnetzen vor der Isolierung des erwähnten Abschnitts durch die dritten Schalter und nachfolgend seiner Viiederanschaltung zu verhindern.

   5, Kraftanlage nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Verzögerung der Abtrennung des erwähnten Abschnittes durch die dritten Schalter während eines bestimmten Zeitraumes nach dem Ansprechen der Steuereinrichtung,

   6. Kxtftanlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromquelle einen Wandlersatz umfaßt, wobei die erwähnte Steuereinrichtung dazu dient, die Stromzufuhr von diesem dadurch zu verhindern, daß die Ventilgruppen

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   im Wand^ersatz auf Sperrung vorgespannt werden.

   7. Kraftanlage nach den Ansprüchen 4-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung ein Distanzrelais oder Phasenvergleichsrelals aufweist, das dazu dient, einen Abschnitt zu ermitteln, in welchem eine Störung aufgetreten ist.

   8. Kraftanlage nach den Ansprüchen 1 - 7» gekennzeichnet durch eine Anzahl Verbraucher in Abständen längs jedes Ringnetzes und diesem gemeinsam.

   ~ 9. Kraftanlage nach den Ansprüchen 1 - 8, gekennzeichnet durch eine Anzahl Stromquellen in Abständen längs jedes Ringnetzes und dieser gemeinsam, wobei mindestens eine der Stromquellen einen Wandlersatz und mindestens eine andere der Stromquellen einen V/echselrlchter aufweist, oder wahlweise als Wandler-Vfechselrichter betätigbar ist.

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   ■■■-■■■■■ ' BAD-ΟΡΗΘΙΝΑΙ.-

   Io. Kraftanlage nach den Ansprüchen 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die dritten Schalter Schnelltrennschalter sind.

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