DE1813853B2 - Anordnung zur anzapfung der verbindungsleitung einer hochspannungs- gleichstrom-uebertragung (hgue) in serienschaltung - Google Patents

Description

L. /MI(JlUMUiIg iiui.il , ...w_r.

zeichnet, daß zur Gewinnung des S

Folgesteuerung der Stromnchterbrücken (3, 4, 5 drehstromseitig ein Leistungs- oder Frequenz stungsregler (26, 27) mit nachgeschaltete: spannungsregler (29) vorgesehen ist. dessen Ausgangssignal einer Umschalteinrichtung (31) zugeführt wird, die ihrerseits in Abhängigkeit von der Sollgleichspannung (U<j*,n) den Stellbefehl zur Aussteuerung des gesamten vergugbaren Steuerwinkelbereiches jeweils nur an einen der Gittersteuersätze (Sr 3 bis 5; 6) der Stromrichterbrücken (3 bis

6) weitergibt.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß neben den Reglern für die als Hauptsteuerung dienende und jeweils nur auf den Steuersatz einer Stromrichterbrücke einwirkenden Folgesteuerung, drehstromseitig ein Blindleistungsoder Spannungsregler (36) vorgesehen ist, der die anderen Stromrichterbrücken gemeinsam aussteuert.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stellbefehle über Ablösedioden (33 bis 35 und 38 bis 41) dem Eingang der Gittersteuersätze (5(3 bis Si 6) der einzelnen Stromrichterbriicken (3 bis 6) zugeführt werden.

5. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für alle Siromrichterbrücken ein gemeinsamer Transformator mit einer der Brücken/ahl entsprechenden Anzahl von Sekundärwicklungen (7, 8, 9, 10) vorgesehen ist und die Sekundärwicklungen (7, 8, 9, 10) so angeordnet sind, daß die Hauptisolation für die volle Gleichspannung nur einmal notwendig ist, während die Sekundärwicklungen (7, 8, 9, 10) untereinander relativ gering isoliert find.

b. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils zu einer Phase gehörenden Drehstrom/uleitunpen der verschiedenen Stromrichterbrücken durch ei.ien gemeinsamen Hoehspannungs-Durchführungsisolator, die eine der Brückcn/ahl entsprechende Anzahl von Mittelspannungsdurchführungen aufweist, an die Wicklungen geführt sind.

7. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der einer Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung mit Stromrichtungsumkehr und/oder Polwendeschaltern eine Einrichtung /ur Einschaltung der Anzapfstation in den anderen Leitungspol und/oder Umschaltung auf die andere Siromnchtung vorgeseu nh.nannungs-Gleichstrom-Übertragungen (HGU) Hochspannung ^ _{zwei Stromnchter}.

^beStehen _n ⁱⁿ _v0n denen die eine als Gleichrichter,die als Wechselrichter betrieben wird und einer · ileitung. Es besteht nun das

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Verlangen eme_urso.c_speisung ^ ^^ ^^

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r^S«Äe^b SfI₈ * »»*' '«" Ϊ hPn«ation vor die für die volle Gleichspannung gelegt nd zwischen den Polen der Gleichstrom!«- ausgeiegiui _ Anordnung soll im

SM £ PaS.elscha.tung bezeichnet »erden Hpaber eit.e Zwischenstation, die fu' den vollen

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ne Le S und die in der Zwischenstation entnomme « ne oder eingespeiste Leistung unabhängig voneinander ehesten werden können und daß die Spannung auf „ε Gleichstromleitung unabhängig von der Anzapfle.-stung e wn konstant bleibt. D.e Auslegung der ^stung ··.- _wie auch der ventilseitigen Transeiner solchen Zwischenstation ist «besondere wenn d.e Anzapfleistung nur einen kleinen Bruchteil der Übertragungsleistung ausmacht, schwierig und aufwend.g. denn einer m bezug auf d.e LeS sehr hohen Nennspannung entspricht hier ein Leistung sei _ _Nennstrom. Die Parallelschaltung

cutPt den UDergang zur sogenannten HGU-MArkuechnik mit ihren besonders komplizierten Steuereelungsproblemen. Außerdem besteht noch ein nach Hochspannungs-Gleichstromschahern, die »heute· jedoch nicht verfügbar sind. Beider Serienschaltung besteh, demgegenüber d.e Unabhängigkeit in der Einstellung von IJbertragungs- und Anzapfleistung nur eingeschränkt m dem Sinne.daß 5"e Nennleistung der Zwischenstation nur erreicht S₅ werden kann, wenn d.e Gleichstromleitung Nennstrom S Diese Einschränkung kann jedoch m vielen Anwendungsflällen ohne Nachteil in Kauf genommen S Der besondere Vorteil der Senenschaltung S in der günsugen Auslegung der Stromr.chterventi_ho e und der vent.lseitigen Transformatorwicklungen bei denen Nennstrom und Nennspannung m einem günstigen Verhältnis zur Leistung stehen. Die auch hier bestehende Aufgabe einer Isolation des vollen Gleich-Potent als gegen Erde läßt sich demgegenüber relativ es K Ssen Der Betrieb einer Hochspannungs-Gleich-,^-Übertragung mit Anzapfung in Senen«*■wng läßt sich mit den einfachen Steuer- und Regelverfahren der Zweipunkttechnik durchführen. Gleichstromschal-

<f

ter werden nicht benötigt.

Ein wesentlicher Nachteil der Serienschaltung besteht in der Schwierigkeit, die Anzapfleistung in weiten Grenzen zu verstellen. Dies kann, ca der Gleichstrom durch die Übertragung vorgegeben ist, nur durch Verstellen der Gleichspannung der Zwischenstation geschehen. Einer Verstellung der Spannung durch Stelltransformatoren bzw. durch die mit Stufenschaltern ausgerüsteten Stromrichtertransformatoren sind relativ enge Grenzen gesetzt, und diese Lösung ist darüber hinaus recht aufwendig. Der naheliegende Gedanke, die Gittersteuerung der Stromrichterventile für diese Aufgabe heranzuziehen, wirft die Probleme des Blindleistungiverhaltens auf; denn bekanntlich geht etwa proportional zur Spannungsherabsteuerung eines Stromrichters der cos φ zurück und erreicht bei Spannung 0 ebenfalls den Wert 0, während die Scheinleistung im ganzen Bereich etwa konstant ist. Eine Belastung des Drehstromnetzes mit einer aus diesem Verhalten des Stromrichters resultierenden hohen Blindleistung, die noch dazu — abhängig von der Stationsleistung — stark veränderlich ist, dürfte nur in wenigen Fällen als tragbar angesehen werden. Ganz besonders bei einer Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung mit Anzapfung wird man davon ausgehen müssen, daß ein relativ schwaches Drehstromnetz durch die Anzapfleistung verstärkt werden soll, wobei dieses Netz in seiner Blindleistungsbilanz durch die Anzapfung nicht gestört werden darf, sondern eher gestützt werden muß.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Anzapfung der Verbindungsleitung einer Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) mittels einer aus steuerbaren Stromrichtern und nachgeschalteten Leistungstransformatoren bestehenden Anzapfstation in Serienschaltung mit der Verbindungsleitung.

E^:.s ist Au^fgabe der Erfindung, bei einer Anordnung zur Anzapfung einer Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung in Serienschaltung die Anzapfspannung in weiten Grenzen verstehen zu können und dennoch den besonderen Anforderungen bei Verbindung der Zwischenstation mit einem relativ schwachen Drehstromnetz gerecht zu werden, d. h. insbesondere einen möglichst geringen und möglichst konstanten Blindleistungsbedarf zu erreichen und hierfür einfache Steuerverfahren enzugeben, die einen Übergang auf die komplizierte und aufwendige /-/GÜ-Mehrpunkttechnik erübrigen.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß die steuerbaren Stromrichter in zumindest zwei Stromrichierbriicken angeordnet sind, die gleichstromseitig in Reihe geschaltet Und unabhängig voneinander derart steuerbar sind, daß sie dem gleichen Stcllbefehl folgend nacheinander oder/und verschiedenen Stellbefehlen folgend gleichzeitig gesteuert werden.

Demgemäß werden bei der erfindungsgemäßen Anordnung zwei Steuerungsmethoden angewendet. Die eine, als Folgesteuerung bezeichnet, ist gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung dadurch gekennzeichnet,, daß zur Gewinnung des Stellbefehls für die Folgesteuerung der Stromrichterbrücken drehstromseitig ein Leistungs- oder Frequenzleistungsregler mit nachgeschaltelem Gleichspannungsregler vorgesehen ist, dessen Ausgangssignal einer Umschalteinrichtung zugeführt wird, die ihrerseits in Abhängigkeit von der Sollgleichspannung den Stellbefehl zur Aussteuerung des gesamten verfügbaren Steuerwinkelbereiches jeweils nur an einen der Gittersteuersätze dei Stromrichterbrücken weitergibt, d. h. also, von voller Gleichrichteraussteüerung über Nullaussteuerung bis zur Maximal zulässigen Wechselrichteraussteuerung Anschließend wird, falls eine noch weitergehende Änderung der Anzapfspannung erforderlich ist, eine zweite Stromrichterbrücke ausgesteuert und so fort.

Nach der anderen Methode, die eine zweckmäßige und vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung darstellt ist vorgesehen, daß die Hauptsteuerung wie oben beschrieben nur jeweils durch gleichzeitige Änderung des Steuerwinkels einer Stromrichterbrucke erfolgt während mittels eines Blindleistungs- oder Spannungsreglers der Drehstromseite gleichzeitig alle anderen Stromrichterbrücken gemeinsam geringfügig so gesteuert werden, daß sich ihr Blindleistungsbedarf in gewünschtem Sinne ändert.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anzapfstation, besonders wenn diese aus vier Stromrichterbrücken aufgebaut ist, sieht einen einzigen Stromrichtertransformator mit vier geringfügig gegeneinander isolierten Sekundärwicklungen vor, wobei die jeweils zu einer Phase gehörenden Drehstromzuleitungen der verschiedenen Stromrichterbrücken durch einen gemeinsamen Hochspannungs-Durchführungsisolator an die Wicklungen geführt sind und jeder Hochspannungs-Durchführungsisolator eine der Brükkenzahl entsprechende Anzahl von Mittelspannungs-Durchführungen aufweist.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist bei einer Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung mit Stromrichtungsumkehr und Polwendeschaltern eine Einrichtung zur Einschaltung der Anzapfstation in den anderen Leitungspol und Umschaltung auf die andere Stromrichtung vorgesehen, die zweckmäßigerweise aus Trennschaltern aufgebaut ist.

Anhand eines Ausführungsbeispieles und den Figuren soll im folgenden Aufbau, Betrieb und Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung zur Anzapfung einer Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. I eine aus vier Stromrichterbrücken aufgebaute Anzapfstation mit den Trennschaltern für Umschaltung der Stromrichtung und des Leitungspoles,

F i g. 2 schematisch eine aus vier Stromrichterbrücken aufgebaute Anzapfstation mit den zugehörigen Steuerungs- und Regelungseinrichtungen,

F i g. 3 ein Diagramm der Blindleistung in Abhängigkeit von der Aussteuerung der Anzapfstation.

In Fig. 1 sind mit 1 und 2 die beiden Pole der Verbindungsleitung der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung bezeichnet. In den Verlauf des Leitungspoles 1 ist die Anzapfstation eingeschaltet. Diese besteht aus vier steuerbaren .Stromrichterbrücken 3, 4, 5 und 6, die gleichstromseitig in Reihe geschaltet sind und vom Gesamtstrom der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung, der über den Leiiungspol 1 fließt, durchflossen werden. Die Stromrichterbrücken 3 bis 6 werden drehstromseitig von je einer Sekundärwicklung 7, 8, 9 und 10 eines gemeinsamen Stromrichtertransformators gespeist. Die Primärwicklung 11 liegt über einen Leistungsschalter 12 an einem Drehstromnetz 13, in das Energie eingespeist oder aus dem gegebenenfalls auch Energie entnommen werden soll. Die Wicklungen 7 bis 10 des Stromrichtertransformators sind abwechselnd in Stern und Dreieck geschaltet, um eine 12-pulsige Rückwirkung auf das Drehstromnet/. 13 zu erreichen.

Die in Fig. 1 weiterhin eingezeichneten Trennschal-

IO

ter 14 bis 16 dienen der Einschaltung der Anzapfstation in den Leitungspol 1. Die gestrichelt eingezeichneten Verbindungen sowie die Trennschalter 17 bis 23 werden benötigt, falls die Anzapfstation auch in den Leitungspol 2 eingeschaltet werden soll, bzw. wenn die Stromrichtung in den Leitungspolen wechselt. Zur Einschaltung der Anzapfstation in den Leitungspol 1 bei einer Stromrichtung von links nach rechts in F i g. 1 sind die Schalter 14,15, 20, 22 und 19 geschlossen, alle anderen offen. Im einzelnen sind die Trennschalter folgendermaßen angeordnet: Die zwei Trennschalter 16 und 19 liegen im Verlauf der Leitungspole 1 und 2 und trennen diese auf. An den beiden Enden der Anzapfstation. die mit 24 und 25 bezeichnet werden, sind je zwei Schalter angeschlossen, die eine Polumschaltung der Station ermöglichen. Die Verbindung in den Leitungspolen 1 und 2 stellen die Trennschalter 14 und 15 b/w. 17 und 18 dar. Würde beispielsweise die Stromrichtung in dem Leitunpspol 1 umgekehrt sein, dann wären die Schalter 14,15, 21, 23 und 19 geschlossen und alle anderen offen. 20 Für die beiden Stromrichtungen bei Einschalten der Station in den Leitungspol 2 sind dann die anderen Schalter zuständig. Diese Schaltungsmöglichkeiten bei verschiedenen Stromrichtungen sind dann besonders vorteilhaft, wenn beispielsweise in einer HGCZ-Kabel- 25 verbindung durch Polwendeschalter ein Energierichtungswechsel vorgenommen wird. Die Einschaltung der Anzapfstation wahlweise in den einen oder anderen Pol der Verbindungsleitung ermöglicht es, die Station auch dann in Betrieb zu halten, wenn der andere Pol wegen Störung oder aus anderen Gründen abgeschaltet werden muß.

D:e Einstellung der über die Anzapfstation austauschbaren Leistung erfolgt mittels der Spannung, die in den Stromnchterbrücken mit Hilfe der Gittersteuerung eingestellt wird, da der Gleichstrom in der Verbindungsleitung und damit in den Brücken vorgegeben ist. Größe und Polarität der Spannung werden durch die Steuerungseinrichtung bestimmt, indem die Stromnchterbrücken bei Energieentnahme im Wechseirichterbereich und bei Energieeinspeisung im Gleichrichterbereich ausgesteuert werden. Die Gesamtspannung der Anzapfstation ergibt sich aus der Addition der Einzelspannungen an den Stromrichterbrücken. Werden z. B. bei dem in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel die Brücken 3 und 4 als Wechselrichter und die Brücken 5 und 6 als Gleichrichter maximal ausgesteuert, ist die Gesamtspannung Null, bleiben die Wechselrichtergruppen maximal ausgesteuert und werden die Gleichrichtergruppen in den Wechselrichterbereich 5c umgesteuert, dann ergibt die Addition der vier Einzelspannungen die maximale Wechselrichterspannung, d. h. die maximale Gegenspannung an der Anzapfstation. Somit ist in diesem Fall die maximal aus der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung entnehmbare Leistung erreicht. Werden dann die Wechselrichtergruppen maximal in den Gleichrichterbereich umgesteuert, dann ist die maximal in die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung einspeisbare Leistung

35 im Beispiel gezeigten vier Stromnchterbrücken jeweils nur eine gesteuert, ihr Steuerwinkel wird gemäß den Erfordernissen geändert, während die Steuerwinkel der restlichen drei Brücken konstant gehalten werden. 1st nun diese eine Brücke bei der Spannungseinstellung an die Grenzen des Steuerbereiches α = 0° oder γ = γ min angekommen, dann wird der betreffende Steuerwinkel konstant gehalten, und die Spannung wird mittels des Steuerwinkels der nunmehr ablösenden Stromrichterbrücke weiter verändert. Diese Steuerungsart kann man als Folgesteuerung bezeichnen.

In Fig. 2 ist schematisch eine aus vier Stromrichterbrücken aufgebaute Anzapfstation mit den zugehörigen Steuerungs- und Regelungseinrichtungcn gezeigt, die zur Gewinnung und richtigen Anwendung der zur Folgesteuerung erforderlichen Stellbefehle vorgesehen sind. Die vier Stromnchterbrücken 3, 4, 5 und 6 sind über ihre Transformatorwicklungen 7, 8, 9 und 10, die Primärwicklung 11 des Stromrichtertransformators und den Leistungsschalter 12 mit dem Drehstromnetz 13 verbunden. Die Cutter der einzelnen Ventile der jeweiligen Stromriehlerbrücken erhalten ihre Steuerimpulse von vier Gittersteuersätzen Sf 3, Sf 4. Sr 5 und Sf 6. Die Frequenz des Drehstromnetzes 13 wird von einem Frequenzleistungsregler 26 erfaßt und gemäß einer bestimmten Charakteristik entsteht am Ausgang des Frequenzleistungsreglers 26 die Solleistung P₅₁,//der Anzapfstation. Dieser Wert P₅₀// wird einer zweiten Einrichtung 27 zugeführt, ebenso wie der Wert des Gleichstrom-Istwertes /d„, der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung, der mit einem Stromwandler 28 in dem Leitungspol 1 erfaßt wird. Aus diesen beiden Werten P_so/, und /_d,_s, ermittelt die Einrichtung 27 den Gleichspannungssollwert Udsoiu der einen Gleichspannungsregler 29 beaufschlagt. Der Istwert der Gleichspannung Udμ der Anz.apfstation wird mittels eines Gleichspannungswandlers 30, der zwischen den beiden Enden 24 und 25 der Anzapfstation liegt, ermittelt und beaufschlagt ebenfalls den Gleichspannungsregler Die am Ausgang dieses Reglers 29 anstehende Reglergröße wird einem Umschalter 31 zugeführt, ebenso wie der Sollwert Udsolider Gleichspannung. Der Umschalter 31 hat vier Ausgänge, die über je eine Diode 32,33,34 und 35 auf die vier Gittersteuersätze Sf 3. Sf 4, Sf 5 und Sf 6 geführt sind. Der Umschalter entscheidet nun aufgrund der Seilspannung Udsoii. welche Stromrichterbrücke mittels der vom Gleichspannungsregler 29 gelieferten Reglergröße zwecks Änderung des Steuerwinkels beaufschlagt wird. Die ' restlichen drei Stromrichterbrücken werden dabei gleichzeitig mit ihrem minimal zulässigen Steuerwinkel cc =■ 0 oder y_min ausgesteuert Für diese Stromrichterbrücken ergibt sich dabei der geringstmögliche Blindleistungsbedarf. An einem Beispiel sei dies etwas näher erläutert. Die Anzapfieistung der Station sei bisher Null gewesen und soll nun auf 0,8 des Maximalwertes hochgefahren werden. Bei Leistung Null sind die Brücken 3 und 4 im Wechselrichterbereich und die im Gleichrichterbereich voll ausge-

loirhstrom-Übertragung emspeisDare Leistung Brücken 5 und 6 im vj^u-miuuit.u^.v.^.. »v,.. — _o nurch entsprechende Einstellung des Steuer- 60 steuert. Um die gewünschte Anzapfleistung zu errei sind alle Zwischeneinstellungen zwischen chen. wird nun die Sollspannung U_öso« und die

maximaler

und ^m^^
Einstellung der

werden gemau
gesteuert aaD
gering und ^m0

ileneinstellung« ung. kein Le.stungsaustausch erreichbar. Neben der

an der Anzapfstation ^p^ _ßrücken ^P _{noch so}

α _B,_{indleistungsbedarf} möglichst .^ ^ ^ _Bljndle).

g_{ering zu nalte}n. wird von den chen. wird nun die Sollspannung i7_dso,/ und d Reglergröße am Eingang des Umschalters 31 angehoben. Der Umschalter 31 läßt nun die Reglergroße zunächst nur auf den Gittersteuersatz Sf 5 einwirken. _{6j und dlese} steuert die Brücke 5 voll in den Wechselrichterbereich. also bis zu y_ro,„ aus. Damit ist nun eine Gesamtspannung U_d„ von 0.5 der Gesamtspannung erre.cht. Diese Aussteuerung der Brücke 5 bleibt

nunmehr voll erhalten. Da die Spannung weiter erhöht werden soll, die Anzapfleistung hat ja noch nicht ihren Sollwert erreicht, schaltet der Umschalter 31 die Reglergröße auf den Gittersteuersatz St 6 um, der nun die Ventile der Stromrichterbrücke 6 so weit aufsteuert, wie es der Reglergröße entspricht, hier also bis zur Gesamtspannung von 0,8. Das heißt also, daß die Brücke 6 von maximaler Gleichrichteraussteuerung über den Wert Null bis zu einer Wechselrichterspannung von 0,05 der Gesamtspannung bzw. 0,2 ihrer maximalen Brük- so kenspannung umgesteuert wird. In der Erzielung der gewünschten Gesamtspannung wird demnach die Steuerung der einzelnen Brücken, dem gleichen Stellbefehl folgend, nacheinander vorgenommen.

Fi g. 3 zeigt das Diagramm des Blindleistungsbedarfs in Abhängigkeit von der Spannung. Die Blindleistung ist mit Q bezeichnet und bezogen auf die Gleichstromleistung PdN. Ebenso ist die Spannung (/<*. die vom Steuerwinkel <x im positiven und vom Steuerwinkel γ im negativen Bereich abhängig ist. auf die Nennspannung UdN bezogen. Bei dem Abszissenwert 1 der bezogenen Spannung UdIHdN ist die maximale Gleichnchterspannung erreicht, d.h.. alle vier Stromrichterbrücken arbeiten im Gleichrichterbetrieb und die maximal vom Drehstromnetz an die Hochspannungs-Gleichstrom· Übertragung abgebbare Leistung ist damit erreicht Konstanter Nennstrom sei in der Anlage immer angenommen. 1st der Abszissen wert - 1, dann liegt an der Anzapfstation die maximale Wechselrichterspan nung als Gegenspannung an. und entsprechend ist damit die maximal aus der HCO entnehmbare Leistung erreicht Im Diagramm der F i g. 3 stellt die mittlere, mit 42 bezeichnete und aus zwei Kreissegmenten /usam mengeset/te Kurve den ungefähren Verlauf des Blindleistungsbedarfs einer aus zwei Stromrichterbrük ken aufgebauten Anzapfstation dar. Davon wird eine Brücke im Wechselrichterbereich des Diagramms, also von 0 bis -1 auf der Abszissenachse en isprechend ihrem gesamten Steuerbereich von maximaler Gleich bis maximaler Wechselrichterspannung, ausgesteuert. die andere von 0 bis +1 im Gleichnchterbereich des Diagramms, entsprechend ihrem gesamten Steuerbereich von maximaler Wechselrichterspannung bis maximaler Gleichrichterspannung. Der Blindleistungsbedarf ist bei maximaler und minimaler Spannung sowie bei der Gesamtspannung Null am geringsten und beträgt dabei etwa 0.6 der Nennwirkleistung P₁)N- Bei etwa halber Nennspannung, wenn also eine der Brücken auf den Wert Null gesteuert ist (α = 90"). ist der Bedarf jeweils am größten und betragt etwa 0.9 P_dN-

Die obere, mit 43 bezeichnete, kreisbogenförmige Kurve stellt vergleichsweise den Verlauf der Bhndlei stung bei einer Anzapfstation dar. die aus einer oder aus zwei bzw. vier gleichmäßig gesteuerten Stromrichter brücken besteht. Bei der Spannung 0. wenn also keine Leistung ausgetauscht wird, hat der Blindleistungsbe darf sein Maximum und beträgt etwa 1,3 der Wirknennleistung P_d\ Ein solcher Aufwand ist win schaftlich nicht zu vertreten, zumal zwischen maximaler und minimaler Spannungsaussteuerung die Schwankung des Blindleistungsbedarfs von 0.6 bis 1.3 P,i\sich ändert. Neben der statischen Deckung des Grundbedarfs von 0,6 PdN mit Hilfe von Kondensatorbatterien müßte also noch 0,7 P_dN dynamisch gedeckt werden, oder das Drehstromnetz würde damit belastet. Besonders vorteilhaft ist deswegen eine Anzapfstation, die aus vier Stromrichterbrücken aufgebaut ist Die Kurve des Blindleistungsbedarfs zeigt die untere Kurve in Fig. 3.

die mit 44 bezeichnet und aus vier Kreissegmenten zusammengesetzt ist. Eine Stromrichterbrücke allein wird dabei jeweils über ihren gesamten Steuefwinkelbereich, also von « = 0 bis y_mi_n ausgesteuert und ist für ein Viertel der insgesamt maximal an der Ahzapfstation anstehenden Spannung ausgelegt. Soll nun beispielsweise die maximale Leistung aus der Hochspannüngs-Gleichstrom-Übertragüng in das angeschlossene Drehstromnetz abgegeben werden, dann werden alle Brücken auf maximale Brückenwechselrichterspanriung ausgesteuert. Die Gesamtspannung ergibt dann maximale Gegenspannung, also -1 in F i g. 3, in der den vier Spannungsbereichen von - 1 bis - 0,5, - 0.5 bis 0, 0 bis + 0,5 und +0.5 bis +1, die Arbeitsbereiche der Stromrichterbrücken 3, 4 5 und 6 entsprechen sollen. Wenn nun die Spannung auf -0.5 zurückgenommen werden soll, dann wird beispielsweise die Brücke 6 von maximaler Wechselrichteraussteuerung auf maximale Gleichrichteraussteuerung gebracht. Die übrigen bleiben unverändert. Erst wenn darüber hinaus weiter zugesteuert werden soll, wird auch die Brücke 5 in ihrer Wechselrichteraussteuerung zurückgenommen. Bei dieser Anordnung und Steuerung wird erreicht, daß die Blindleistung der Anzapfstation nur in dem relativ kleinen Bereich von etwa 0.6 bis 0.7 PdN schwankt und insgesamt wesentlich geringer ist als bei einer An/apfstation mit zwei Stromriehlerbrücken oder gar einer bzw. mehreren gleichmäßig gesteuerten Brücken. Zur Kompensation der Blindleistung wird üblicherweise eine Kondensatorbatterie auf der Drehstromseite benützt. Zweckmäßigerweise wird man diese so groß wählen, daß die Abweichungen der Blindleistungen bei Durchsteuern der Brücken nach oben und unten etwa gleich groß sind. In Fig. 3 entspricht die gestrichelte Linie 45 bei etwa 0,b5 dieser Forderung. Vom Drehstromnet / müssen dann lediglich die Abweichungen aufgefangen werden.

In der Fig 2 ist neben dem Regelkreis für die als Hauptsteuerung dienende Folgesteuerung noch ein weiterer Regelkreis eingezeichnet. Dieser besteht aus einem Spannungsregler 36. dem der Sollwert i7-_SD//des Drehstromnetzes 13 und über einen Spannungswandler 37 der Istwert IL,_s, des Drehstromnetzes zugeführt wird. Der Spannungsregler 36 weist vier parallele Ausgänge auf. ν <>n denen je einer über eine Diode 38,39, 40, 41 auf einen der vier Gittersteuersätze St 3 bis Sr 6 geführt ist. Diese^r Regelkreis und das damit zusammenhängende Steuerungsverfahren stellen eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar. mit dessen Hilfe die Spanniingschaitung in dem gespeisten Drehstromnetz wesentlich verbessert werden kann. Bei gleichzeitigem Eingriff in die Gittersteuerung aller Stromrichterbrükken kann bei relativ geringem Einfluß auf die Gleichspannung der Anzapfstation und damit auf die Anzapfwirkleistung der Blindleistungsbedarf der Stromrichterbrücken erheblich verändert werden. Durch Eingriff in die Blindleistungsbilanz des Drehstromnetzes läßt sich aber die Spannungshaltung beeinflussen.

Die Einstellung der Wirkleistung erfolgt also über die Folgesteuerung durch Änderung des Steuerwinkels jeweils nur einer Stromrichterbrücke, wie dies weiter oben beschrieben wurde. Die Einstellung der Blindleistung wird dagegen mittels des Spannungsreglers 36 vorgenommen, der gleichzeitig auf alle Stromrichterbrücken über die Gittersteuersätze St 3 bis St 6 und die Dioden 38 bis 41 einwirkt, während beispielsweise die Hauptsteuerung über die Diode 35 nur auf den

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Gittersteuersatz St 6 und die Brücke 6 einwirkt und hier dominiert. Dabei haben die beiden gegensinnig geschalteten Dioden 41 und 35 die Funktion von Ablösedioden, d. h., nur das jeweils höhere Potential ist am Eingang des betreffenden Gittersteuersatzes wirksam. Statt des Spannungsreglers 36 kann auch ein Blindleistungsregler vorgesehen werden, dem eine beliebige Abhängigkeit von der Spannung oder anderen Größen des Drehstromnetzes gegeben werden kann.

Eine gemäß der Erfindung aufgebaute Anzapfstation mit vier Stromrichterbrücken, die einen gemeinsamen Mehrwicklungstransformator haben, ist besonders dann vorteilhaft, wenn die Anzapfleistung nur einen relativ geringen Anteil der Übertragungsleistung beträgt. Die Hauptisolation des Stromrichtertransformators muß zwar die gesamte Gleichspannung der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlage aufnehmen, doch ist die Spannung der vier Sekundärwicklungen auf der Brückenseite untereinander nur vergleichsweise gering. Während die Hauptisolation nur einmal vorgenommen werden muß, ist die Isolation der ventilseitigen Wicklungen ein und derselben Phase gegeneinander vergleichsweise gering. Zweckmäßig ist weiterhin, daß für jede Phase der Sekundärwicklung des Stromrichtertransformators, d. h. für jede einzelne Phase eine Hochspannungs-Mehrfachdurchführung benutzt wird. In dieser Mehrfachdurchführung werden mit geringer Isolation gegeneinander, aber insgesamt hoher Isolation gegen den Kessel des Stromrichtertransformators, die Wicklungszuleitungen einer Phase nach außen an die zugehörigen Stromrichterbrücken geführt. In dem Ausführungsbeispiel nach Fi g. 2 mit vier Stromrichterbrücken werden also nur drei Hochspannungsdurchführungen benötigt, die je vier kleine Mittelspannungsdurchführungen enthalten. Gegebenenfalls können diese Hochspannungs-Mehrfachdurchführungen auch als Gebäudedurchführungen benützt werden.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen darin, daß ohne Stromverzweigung und ohne dadurch das Regelsystem der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung zu beeinträchtigen, eine Anzapfstation für eine Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung geschaffen wird, die nur relativ geringen Aufwand erfordert. Der Austausch der Leistung ist in beiden Richtungen mit

μ einem Minimum bzw. einem möglichst konstanten Betrag von Blindleistung möglich. Durch die vorgesehenen Schalter kann auch ein Betrieb bei verschiedenen Stromrichtungen und bei Einschaltung in die beiden Leitungspole der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung aufrechterhalten werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   « Anordnung nach Anspruch 7. dadurch gekenn-ΚπρΓ daß die Einrichtung zur Einschaltung der zeichnet,daß die ^ _{Lehungspol und}

   auf die andere Stromrichtung aus

   toren bestehenden Anzapfstaüonin Senenschg mit der Verbindungsleitung, dadurc h gekenη zeichnet daß die steuerbaren Si romncnter in Lmmdes? zwei Stromr.chterbrücken angeordnet sind, die gleichstromseitig in Re.he geschaltet und unabhängig voneinander derart steuerbar sind. daö Tdem gleichen Stellbefehl folgend ««tajjj oder/und verschiedenen Stellbefehlen