DE1638955B1

DE1638955B1 - Reihenschwingkreis mit selbstabstimmung zur unterdrueckung von oberwellenspannungen in hochspannungsanlagen

Info

Publication number: DE1638955B1
Application number: DE19671638955
Authority: DE
Inventors: Francis Kaiser; John C Rissinger
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1966-08-31
Filing date: 1967-08-31
Publication date: 1971-11-18
Also published as: BE703234A; GB1118958A; CA848023A; FR1538745A; US3395327A; CH476410A

Description

1 2

In Hochspannungsanlagen und besonders in An- eines Kondensators und einer in der Induktivität einlagen mit Hochspannungs-Gleichstromübertragung stellbaren Drossel, dadurch gekennzeichnet, daß prowerden zur Kompensation auftretender Oberwellen portionale elektrische Größen des über den Reihen-Schwingkreise eingesetzt, die auf die Frequenzen der schwingkreis fließenden Stromes und der am Reihenzu kompensierenden Oberwellen abgestimmt sind. 5 schwingkreis liegenden Spannung als Steuergrößen Durch äußere Einflüsse, wie z. B. durch Temperatur- eines Hallgenerators dienen, daß die Hallspannungsund Frequenzschwankungen, kann sich der Resonanz- anschlüsse des Hallgeneratorkörpers an Spulen einpunkt eines Schwingkreises verschieben, so daß ein- ander parallelgeschalteter Relais geführt sind und daß zelne Oberwellen ungenügend gedämpft werden. Um in Reihe zu jeder Relaisspule Dioden mit einander enthierbei die Oberwellenströme innerhalb der fest- io gegengesetzter Stromdurchlaßrichtung geschaltet sind, gesetzten Grenzen zu halten, muß dann die zu über- Ein Ausführungsbeispiel ist in den F i g. 1 und 2 tragende Leistung verringert werden. Es ist daher un- dargestellt.

bedingt erforderlich, alle Schwingkreise scharf auf Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung mit

den Resonanzpunkt eingestellt zu halten. einer typischen Hochspannungs-Gleichstromübertra-

Man verwendet daher für die Kondensatoren des 15 gungsleitung;

Reihenschwingkreises Mineralöl als Dielektrikum, da Fig. 2 enthält das Schaltbild eines selbstabstim-

Mineralöl über einen weiten Temperaturbereich eine menden Filterstromkreises, der für die Kompensation

ziemlich konstante Dielektrizitätskonstante aufweist. von Oberwellen in der Hochspannungsgleichstrom-

Andererseits hat das Mineralöl eine geringere Dielek- leitung nach F i g. 1 verwendet werden kann,

trizitätskonstante als synthetische Öle, wie z. B. chlo- 20 In Fig. 1 ist eine Hochspannungs-Gleichstrom-

riertes Diphenyl oder Trichlorbenzol, im allgemeinen übertragungsleitung 10 dargestellt, die einen Wechsel-

Askarel genannt. Askarelgefüllte Kondensatoren sind stromgenerator 12, einen Transformator 14, Gleich-

daher bei gegebener Blindleistung kleiner und billiger richter 16 und eine Gleichstromübertragungsleitung

als entsprechende Kondensatoren mit Mineralöl- 18, sowie einen Wechselrichter 20 und einen zweiten

füllung. Andererseits ist der Wert der Kapazität von 25 Transformator 22 umfaßt.

askarelgefüllten Kondensatoren nicht so temperatur- Der Generator 12 ist an die Primärwicklung 24 des unabhängig wie die Kapazität von mineralölgefüllten Transformators 14 über die Leiter 26, 28 und 30 anKondensatoren, da sich die Dielektrizitätskonstante geschlossen. Die Sekundärwicklung 32 ist mit den mit der Temperatur ändert. Man muß daher bei An- Eingangsleitungen des Gleichrichters 16 über die Leiwendung askarelgefüllten Kondensatoren in Kauf 30 ter 34, 36 und 38 verbunden.

nehmen, daß unter Umständen die Leistung des Über- Der Leistungsfaktor dieses Systems bis zu diesem tragungssystems durch Temperaturschwankungen der Punkt ist bestimmt durch die Induktivität des TransKondensatoren und damit durch mangelnde Abstim- formators 14 und des Gleichrichters 16. Aus diesem mung vermindert werden muß. " Grunde sind Kondensatoren 45 an die Leitungen 26,

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, 35 28 und 30 angeschlossen. Ebenfalls an die Leiter 26, auch askarelgefüllte Kondensatoren oder andere Kon- 28 und 30 sind über die Verbindungsleitungen 46, 48 densatoren mit nicht über den ganzen Temperatur- und 50 die Filterstromkreise 40, 42 und 44 angebereich konstanter Kapazität auch für Schwingkreise schlossen; jeder Filterstromkreis ist andererseits mit einsetzen zu können, die eine genaue Abstimmung Erde 52 verbunden,
erfordern. 40 Der hochgespannte Gleichstrom, der an den Aus-

Weiterhin kann beispielsweise ein Wasserkraft- gangsanschlüssen des Gleichrichters 16 abgenommen generator an eine Gleichstrom-Hochspannurigsüber- wird, gelangt auf die Gleichstromleitung 18 und von tragungsleitung angeschlossen sein. In diesem Fall ist da aus an die Eingangsanschlüsse des Wechselrichters es bei Verwendung fest installierter Schwingkreise er- 20, der den Gleichstrom in Wechselstrom mit vorforderlich, aufwendige Regeleinrichtungen zur Rege- 45 gegebener Frequenzumfprmt. Die Ausgangsanschlüsse lung der Drehzahl des Generators auf einen konstan- des Wechselrichters 20 sind an die Anschlüsse der ten Wert zu verwenden, obgleich die Frequenz des Primärwicklung 54 des Transformators 22 angeschlos-Generators vom Netz her nicht konstant gehalten sen. Die in Stern geschaltete Sekundärwicklung 56 zu werden braucht. Bei Verwendung des neuen selbst- dieses Transformators ist an die Leiter 58, 60 und 62 tätig abstimmbaren Schwingkreises für die Unter- 50 geführt, an die zur Kompensation der Oberwellen und drückung von Oberwellen ist es in diesem Anwen- des Leistungsfaktors parallel Kondensatoren 65 und dungsfall möglich, eine große Toleranz in der Dreh- Filter 64, 66 und 68 über die Verbindungsleitungen zahl des Wasserkraftgenerators zuzulassen. 70, 72 und 74 angeschlossen sind. Die Filter 64, 66

Die erfindungsgemäße Anordnung gestattet es also, und 68 sind ebenfalls mit Erde 76 verbunden,
in den Schwingkreisen zur Unterdrückung der Ober- 55 Als Beispiel für den Aufbau der Filter nach der wellen bei Hochspannungsgleichstromübertragungs- Erfindung ist in Fig. 2 der Filter 40 im einzelnen anlagen Kondensatoren mit temperaturabhängiger dargestellt. Der Filter 40 enthält eine Vielzahl von Kapazität zu verwenden und gewährleistet außerdem zueinander parallelgeschalteten Reihenschwingkreisen bei verschiedenen Frequenzen eine immer genaue 80, 82, 84 und 86, entsprechend der Anzahl der verAbstimmung auf den gewählten Wert der Oberwellen- 60 schiedenen zu kompensierenden Oberwellen. Die frequenz. Beim Gegenstand der Erfindung werden Reihenschwingkreise bestehen aus den Kondensatoren einstellbare Induktivitäten in Reihe zu den Konden- 88, 94, 100, 106, 114 und den Induktivitäten 92, 98, satoren der Schwingkreise geschaltet. Die Erfindung 104,110 und 116. Die Induktivitäten lassen sich über betrifft damit einen Reihenschwingkreis mit Selbst- Steuerglieder 120,122,124,126 und 128 in ihrer Inabstimmung zur Unterdrückung von Oberwellen- 65 duktivität einstellen. Außerdem sind die Reihenspannungen in Hochspannungsanlagen, insbesondere Schwingkreise über Widerstände 90, 96, 102 und 108 für Netze mit angeschlossener Hochspannungs-Gleich- an Erde 52 angeschlossen. Als Beispiel wird im folstromübertragung, bestehend aus der Reihenschaltung genden nur das Steuerglied 120 erläutert.

Claims

3 4

Der Reihenschwingkreis 112 ist als Tiefpaß ge- punkte 194 und 196 angeschlossen. Diese Anschlußschaltet. Er besitzt parallel zur Induktivität 116 einen punkte stellen die Anschlußpunkte eines Hallgenera-Widerstand 118, so daß für alle hohen Frequenzen ratorsl90 dar, der aus dem Halbleiterkörper 192 und im wesentlichen der Widerstand 118 und der hierfür einem Magneten besteht, der abhängig von dem geringe Widerstand des Kondensators 114 wirksam 5 Stromwandler 180 erregt wird. Die Primärwicklung ist. Da der Reihenschwingkreis 112 nicht auf eine be- des Stromwandlers 180 liegt in Reihe zu dem Widerstimmte Oberwellenfrequenz abgestimmt ist, ist eine stand 90 und der Reihenschaltung aus der Induktivi-Regelung auf Resonanz nicht unbedingt erforderlich. tat 92 und dem Kondensator 88, die den Reihen-Es ist jedoch von Vorteil, wenn der als Tiefpaß wir- schwingkreis 80 bilden und wird daher von dem den kende Reihenschwingkreis eine bestimmte Grenz- io Reihenschwingkreis durchfließenden Strom erregt, frequenz einhält. Dafür ist das Steuerglied 128 vor- Der Steuerstrom des Hallgeneratorkörpers 192 wird gesehen. Das Steuerglied 120 enthält wie die übrigen über eine Schaltung 184 zur Anpassung der Phasen-Steuerglieder eine Verstelleinrichtung 130 und einen lage und einem Spannungswandler 182 abhängig >von Verstellmotor 132 sowie eine Einschaltvorrichtung der Spannung an dem Reihenschwingkreis 80 beauf-134 für den Verstellmotor 132. Außerdem ist eine 15 schlagt, so daß die Spannungsrichtung zwischen den Meßeinrichtung 136 vorgesehen, die feststellt, ob der Anschlußpunkten 194 und 196 abhängig davon ist, betreffende Reihenschwingkreis 80 in Resonanz ist ob der Strom im Reihenschwingkreis der Spannung und automatisch die Einschaltvorrichtung 134 an- vor- oder nacheilt. Je nach Richtung der Phasenlage regt, so daß der Verstellmotor 132 in der gewünsch- " des Stromes in dem Reihenschwingkreis wird also ten Richtung zur Veränderung der Induktivität 92 20 entweder das Relais R oder das Relais L ansprechen anläuft. Die Verstelleinrichtung 130 enthält einen und eine bestimmte Drehrichtung für den Verstell-Verstellschalterl40, der eine Vielzahl von stationären motor 132 vorgegeben.

Kontaktstellungen T hat, die an die verschiedenen Wenn der Reihenschwingkreis 80 also in Resonanz Abgriffe der Induktivität 92 geführt sind. Er besitzt ist, ist zwischen den Anschlußpunkten 194 und 196 außerdem ein Paar beweglicher Kontaktarme 142 und 25 die Spannung Null vorhanden. Wenn die kapazitive 144 zur abschnittsweisen Bewegung zwischen den Reaktanz X_c des Reihenschwingkreises die induktive Kontaktstellen T. Außerdem ist in der Verstellein- Reaktanz X_L des Reihenschwingkreises überwiegt, errichtung 130 eine Drossel 146 mit zwei Wicklungen gibt sich eine Spannung an den Anschlußpunkten 194 148 und 150 eingefügt. Diese Wicklungen besitzen und 196, und zwar wird in diesem Fall der Anschlußeinen gemeinsamen magnetischen Kern und damit 30 punktl96 positiv gegenüber dem Anschlußpunkt 194. eine geringe Impedanz gegen parallel über die Wick- Damit sperrt die Diode 200, und ein Strom fließt über lungen fließende Ströme und eine hohe Impedanz für das Relais R, so daß der Kontakt Rl einschaltet und Ströme, die zwischen den Abgriffen 142 und 144 flie- die Spule 178 erregt. Dadurch schließen die Kontakte ßen. In Reihe zu jeder Wicklung ist ein Lastschalter RMl bis RM4. Die Spule 178 bleibt über den Kon-154 und 156 geschaltet. Beide Lastschalter sind an 35 takti?M4 und über den KontaktRl eingeschaltet, den Anschluß 160 geführt, der wiederum mit dem Außerdem wird der Verstellmotor 132 zum Anlaufen Widerstand 90 verbunden ist. gebracht, bis dieser die Reaktanz der Induktivität 92

Die Lastschalter 154 und 156 arbeiten mit den Ab- so weit erhöht hat, daß das Relais R wieder abgefal-

griffen 142 und 144 in bestimmter Reihenfolge zu- len ist und bis der Verstellmotor 132 eine stabile Ar-

sammen, die es gestattet, eine Verstellung zwischen 40 beitslage erreicht hat, in der der Kontakt TC1 wieder

den einzelnen Anzapfpunkten der Drossel 92 unter geöffnet ist. Für den Fäll, daß die induktive Reaktanz

Last zu ermöglichen. Diese Steuerungsart ist bekannt X_L der Induktivität 92 überwiegt, wird der Anschluß-

und in der Zeichnung durch die Wirkungslinie 162 punktl94 positiv gegenüber dem Anschlußpunkt 196,

und 164 angedeutet. und über das Relais L wird der Verstellmotor in der

Die Einschaltvorrichtung 134 steuert die Bewegung 45 entgegengesetzten Drehrichtung bewegt. Hiermit erdes Verstellmotors 132 abhängig von der Meßeinrich- gibt sich also auf einfachste Weise eine ständige Antung 136. Die Einschalteinrichtung 134 ist mit einer passung der wirksamen Induktivität im Reihen-Wechselspannungsquelle 170 über die Leiter 172 und schwingkreis, so daß bei der Auswahl der Konden-174 verbunden und enthält ein Relais LM mit einer satoren keine Rücksicht mehr auf bestimmte tempeelektromagnetischen Spule 176 und den Kontakten 50 raturabhängige Dielektrika genommen werden muß. LMl, LM 2, LM 3 und LM 4, sowie ein Relais RM

mit einer elektromagnetischen Spule 178 und den Patentansprüche:
Kontakten RMl, RM 2, RM 3 und RM 4. In die 1. Reihenschwingkreis mit Selbstabstimmung Stromkreise der Spulen 176 und 178 sind Kontakte zur Unterdrückung von Oberwellenspannüngen in RI und LI eingeschaltet, die zu den Relais R und L 55 Hochspannungsanlagen, insbesondere für Netze in der Meßeinrichtung gehören. Abhängig davon, ob mit angeschlossener Hochspannungs-Gleichstromder KontaktRl oder der KontaktLl schließt, wird übertragung, bestehend aus der Reihenschaltung die Spule 176 oder die Spule 178 erregt, so daß der eines Kondensators und einer in der Induktivität Verstellmotor 132 eingeschaltet wird und in bestimm- einstellbaren Drossel, dadurch gekennter Drehrichtung anläuft. Die Kontakte RM4 und ° zeichnet, daß proportionale elektrische Grö- LM 4 sind als Selbsthaltekontakte geschaltet und lie- ßen des über den Reihenschwingkreis (80, 82, 84, gen in Reihe zu dem Kontakt TCl, der von dem Ver- 86) fließenden Stromes und der am Reihenstellmotor 132 geschlossen gehalten wird, bis dieser schwingkreis liegenden Spannung als Steuergrößen bzw. die von ihm gesteuerten Abgriffe 142 und 144 eines Hallgenerators (190) dienen, daß die Halleine neue stabile Lage erreicht haben. 65 Spannungsanschlüsse (194, 196) des Hallgenera-

Die Relais R und L zur Betätigung der Kontakte torkörpers (192) an Spulen einander parallelge-

Rl und Ll liegen in Reihe zu antiparallel geschalte- schalteter Relais (L, R) geführt sind, und daß in

ten Dioden 198 und 200 und sind an die Anschluß- Reihe zu jeder Relaisspule Dioden (198, 200) mit

einander entgegengesetzter Stromdurchlaßrichtung geschaltet sind.
2. Reihenschwingkreis nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung des gleichen Reihenschwingkreises als Tiefpaß der einstellbaren Drossel (116) des Reihenschwingkreises ein Widerstand (118) parallel geschaltet ist und daß eine Steuereinrichtung (128) für die über Drosselabgriffe einstellbare Drossel (116) zur Einstellung der Grenzfrequenz des als Tief- ία paß geschaltetenReihenschwingkreises (112) dient.
3. Reihenschwingkreis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstellung der Drosselabgriffe (142,144) ein Verstellmotor (132) dient, der abhängig von den von der Hallspannung beeinflußten Relais (R, L) in bestimmter Drehrichtung einschaltbar ist.
4. Reihenschwingkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem Reihenschwingkreis liegende Spannung zur Einstellung der Phasenlage über einen Spannungswandler (182) und einen Filterkreis (184) an einen Steueranschluß des Hallgeneratorkörpers (192) geschaltet ist.
5. Reihenschwingkreis nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der über den Reihenschwingkreis fließende Strom über einen Stromwandler (180) an die Wicklung eines den HaII-generatorkörper (192) beeinflussenden Magneten des Hallgenerators (190) geschaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen