DE202022103668U1

DE202022103668U1 - Verbesserte Platzierung der Phasen in HGÜ-Ventilen und Phasenreaktoren

Info

Publication number: DE202022103668U1
Application number: DE202022103668.3U
Authority: DE
Original assignee: Hitachi Energy Switzerland AG
Current assignee: Hitachi Energy Ltd
Priority date: 2022-07-01
Filing date: 2022-07-01
Publication date: 2022-07-14
Anticipated expiration: 2032-07-02

Abstract

Phasenreaktoranordnung (100), die so konfiguriert ist, dass sie mit drei Phasen arbeitet, wobei die Phasenreaktoranordnung umfasst:
eine erste Phasenreaktoreinheit (110), die einen ersten Phasenreaktor (L1+) umfasst, der so konfiguriert ist, dass er mit einer ersten Phase arbeitet, einen zweiten Phasenreaktor (L2+), der so konfiguriert ist, dass er mit einer zweiten Phase arbeitet, und einen dritten Phasenreaktor (L3+), der so konfiguriert ist, dass er mit einer dritten Phase arbeitet, wobei die erste Phase, die zweite Phase und die dritte Phase voneinander verschieden sind;
eine zweite Phasenreaktoreinheit (120), die einen entsprechenden ersten Phasenreaktor (L1-) umfasst, der so konfiguriert ist, dass er mit der ersten Phase arbeitet, einen entsprechenden zweiten Phasenreaktor (L2), der so konfiguriert ist, dass er mit der zweiten Phase arbeitet, und einen entsprechenden dritten Phasenreaktor (L3-), der so konfiguriert ist, dass er mit der dritten Phase arbeitet;
eine erste Stromschiene (130a), die den ersten Phasenreaktor (L1+) mit dem entsprechenden ersten Phasenreaktor (L1-) verbindet;
eine zweite Stromschiene (130b), die den zweiten Phasenreaktor (L2+) mit dem entsprechenden zweiten Phasenreaktor (L2-) verbindet; und
eine dritte Stromschiene (130c), die den dritten Phasenreaktor (L3+) mit dem entsprechenden dritten Phasenreaktor (L3-) verbindet;
wobei die Phasenreaktoren der ersten und der zweiten Phasenreaktoreinheit entlang einer Reihe nebeneinander angeordnet sind, so dass in Bezug auf die Reihenfolge der Phasen, für deren Betrieb die Phasenreaktoren konfiguriert sind, eine Anordnung der Phasenreaktoren in der zweiten Phasenreaktoreinheit entlang der Reihe im Vergleich zu einer Anordnung der Phasenreaktoren in der ersten Phasenreaktoreinheit entlang der Reihe gespiegelt ist.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Phasenreaktoren. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf die physische Anordnung von Phasenreaktoren in HGÜ-Ventilhallen.
Hintergrund
Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungs-Systeme (HGÜ), bei denen Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt wird, sind in der Regel groß und haben daher einen großen Platzbedarf. Im Allgemeinen umfassen HGÜ-Wandler eine Reihe von Phasenreaktoren wie Strombegrenzungsreaktoren oder Netzreaktoren. Die Reaktoren werden beispielsweise zur Reduzierung des Kurzschlussstroms und zum Herausfiltern von Stromspitzen verwendet. Außerdem können sie die Einspeisung von Oberschwingungsströmen in das Stromnetz reduzieren.
Wie andere Komponenten einer HGÜ-Anlage nehmen auch die Reaktoren viel Platz in Anspruch. Dies ist problematisch für HGÜ-Anwendungen an Orten, an denen der Platz begrenzt ist, z. B. in Anlagen für erneuerbare Energien wie Windparks auf kleineren Inseln.
Zusammenfassung
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Offenbarung, zumindest einige der oben erwähnten Nachteile zu überwinden oder zu reduzieren. Um dies zu erreichen, werden eine Phasenreaktoranordnung und eine Wandlerstation gemäß den unabhängigen Ansprüchen bereitgestellt. Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Phasenreaktoranordnung bereitgestellt, die zum Betrieb mit drei Phasen konfiguriert ist. Die Phasenreaktoranordnung umfasst eine erste Phasenreaktoreinheit. Die erste Phasenreaktoreinheit umfasst einen ersten Phasenreaktor, der für den Betrieb mit einer ersten Phase konfiguriert ist, einen zweiten Phasenreaktor, der für den Betrieb mit einer zweiten Phase konfiguriert ist, und einen dritten Phasenreaktor, der für den Betrieb mit einer dritten Phase konfiguriert ist. Die erste Phase, die zweite Phase und die dritte Phase sind voneinander verschieden. Die Phasenreaktoranordnung umfasst ferner eine zweite Phasenreaktoreinheit. Die zweite Phasenreaktoreinheit umfasst einen entsprechenden ersten Phasenreaktor, der so konfiguriert ist, dass er mit der ersten Phase arbeitet, einen entsprechenden zweiten Phasenreaktor, der so konfiguriert ist, dass er mit der zweiten Phase arbeitet, und einen entsprechenden dritten Phasenreaktor, der so konfiguriert ist, dass er mit der dritten Phase arbeitet. Die Phasenreaktoranordnung umfasst ferner eine erste Stromschiene, die den ersten Phasenreaktor mit dem entsprechenden ersten Phasenreaktor verbindet. Die Phasenreaktoranordnung umfasst ferner eine zweite Stromschiene, die den zweiten Phasenreaktor mit dem entsprechenden zweiten Phasenreaktor verbindet. Die Phasenreaktoranordnung umfasst ferner eine dritte Stromschiene, die den dritten Phasenreaktor mit dem entsprechenden dritten Phasenreaktor verbindet. Die Phasenreaktoren der ersten und der zweiten Phasenreaktoreinheit sind entlang einer Reihe nebeneinander angeordnet, so dass in Bezug auf die Reihenfolge der Phasen, für deren Betrieb die Phasenreaktoren konfiguriert sind, eine Platzierung der Phasenreaktoren in der zweiten Phasenreaktoreinheit entlang der Reihe im Vergleich zu einer Platzierung der Phasenreaktoren in der ersten Phasenreaktoreinheit entlang der Reihe gespiegelt ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Wandlerstation zur Übertragung von Energie zwischen einem Wechselstromnetz und einem Gleichstromnetz bereitgestellt. Die Wandlerstation umfasst mindestens einen Transformator, der an ein elektrisches Stromnetz angeschlossen werden kann und dazu eingerichtet ist, die Wandlerstation galvanisch zu isolieren. Die Wandlerstation umfasst ferner eine Phasenreaktoranordnung, wie zum Beispiel die oben im ersten Aspekt beschriebene Phasenreaktoranordnung, die mit dem mindestens einen Transformator verbunden ist. Ferner umfasst die Wandlerstation eine Wandlereinheit, die mit der Phasenreaktoranordnung verbunden und so konfiguriert ist, dass sie Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt.
Ein „Transformator“ kann jede Art von Transformator sein, der einen Strom oder eine Spannung einstellt und für die galvanische Trennung der Wandlerstation sorgt. Der Transformator kann aus mehreren Transformatoren oder einem einzigen Transformator bestehen.
Eine „Phasenreaktor“ kann z. B. ein Strombegrenzungsreaktor oder ein Netzreaktor oder eine andere geeigneter Reaktor sein. Der „Phasenreaktor“ kann in einigen Fällen auch als Drossel oder Abzweigereaktor bezeichnet werden.
Mit „Reihenfolge“ ist hier eine Positionierung oder Platzierung der Phasenreaktoren in den Phasenreaktoreinheiten gemeint. Die Phasenreaktoren können z. B. in einer bestimmten Reihenfolge oder Platzierung oder physischen Anordnung in Bezug auf einen bestimmten Punkt in der Phasenreaktoranordnung positioniert oder angeordnet sein. In Bezug auf einen solchen Punkt kann die Reihenfolge der Phasenreaktoren in den Phasenreaktoreinheiten spiegelbildlich zueinander sein.
Dabei ist eine Anordnung der Phasenreaktoren entlang einer „Reihe“ so zu verstehen, dass die Phasenreaktoren entlang einer allgemeinen Richtung hintereinander platziert, angeordnet oder positioniert sind. Der Begriff „Reihe“ ist nicht zwingend als eine vollkommen gerade Linie oder Achse zu verstehen. Die Phasenreaktoren können beispielsweise nicht perfekt ausgerichtet sein, aber dennoch entlang einer Reihe angeordnet sein. Die Phasenreaktoren können aber auch entlang einer Reihe ausgerichtet sein, wobei die Reihe mit einer geraden Linie oder einer Achse verglichen werden kann, die sich in einer bestimmten Richtung erstreckt. Mit dem Begriff „gespiegelt“ ist hier gemeint, dass entlang der Reihe die Reihenfolge der Phasenreaktoren der zweiten Phasenreaktoreinheit im Vergleich zu der Reihenfolge der Phasenreaktoren der ersten Phasenreaktoreinheit entlang der Reihe umgekehrt ist. Mit anderen Worten: entlang der Reihe ist die Reihenfolge der Phasenreaktoren der zweiten Phasenreaktoreinheit in Bezug auf die Phasen, mit denen sie arbeiten, im Vergleich zur Reihenfolge der Phasenreaktoren der ersten Phasenreaktoreinheit umgekehrt. Wenn die Reihenfolge entlang der Reihe der ersten Phasenreaktoreinheit der erste, der zweite und dann der dritte Phasenreaktor ist, ist die Reihenfolge der zweiten Phasenreaktoreinheit entlang der Reihe der dritte, der zweite und dann der erste Phasenreaktor. In diesem Beispiel ist der entsprechende dritte Phasenreaktor der ersten Phasenreaktoreinheit entlang der Reihe physisch am nächsten.
So werden eine Phasenreaktoranordnung und ein System mit einer Phasenreaktoranordnung bereitgestellt, die den Vorteil haben, den physischen Platzbedarf von Anlagen in HGÜ-Anwendungen zu verringern. Im Allgemeinen umfassen Anlagen (Kraftwerke) in HGÜ-Anwendungen einen Phasenreaktor für jede Phase. Ein dreiphasiges System mit einem HGÜ-Wandlerventil, das eine positive und eine negative Halle enthält, hat somit sechs Phasenreaktoren. In Anwendungen nach dem Stand der Technik sind diese Phasenreaktoren in zwei gleichartige und nebeneinander angeordnete Phasenreaktoreinheiten unterteilt. Durch Spiegelung oder mit anderen Worten Umkehrung der Reihenfolge der Phasenreaktoren in einer der Phasenreaktoreinheiten können die Stromschienen verkleinert werden, was die Nutzbarkeit der Phasenreaktoranordnung im Sinne einer geringeren Abhängigkeit vom verfügbaren Platz erhöhen kann. Mit anderen Worten: Anstatt die Stromschienen kreuz und quer anzuordnen, ermöglicht die vorliegende Phasenreaktoranordnung eine direkte Kopplung zwischen einem Phasenreaktor der ersten Phasenreaktoreinheit und einem Phasenreaktor der zweiten Phasenreaktoreinheit, die nebeneinander angeordnet sind. So kann beispielsweise der dritte Phasenreaktor der ersten Phasenreaktoreinheit möglichst nahe an dem entsprechenden dritten Phasenreaktor der zweiten Phasenreaktoreinheit angeordnet werden, was eine kompaktere Stromschienenkonfiguration ermöglicht. Dies verringert den Platzbedarf, da zumindest diese Phasenreaktoren direkt mit einer Stromschiene verbunden werden können, die keine andere Stromschiene überqueren (oder an ihr vorbeiführen) muss.
In einer Ausführungsform sind die Phasenreaktoren der ersten Phasenreaktoreinheit und die Phasenreaktoren der zweiten Phasenreaktoreinheit so angeordnet, dass der Phasenreaktor der ersten Reaktoreinheit und der Phasenreaktor der zweiten Phasenreaktoreinheit, die entlang der Reihe nebeneinander angeordnet sind, mit derselben Phase arbeiten. Beispielsweise kann die Reihenfolge der Phasenreaktoren der ersten Phasenreaktoreinheit in Bezug auf die Phasen, in denen die Phasenreaktoren arbeiten, so aussehen, dass auf den ersten Phasenreaktor der zweite Phasenreaktor folgt, gefolgt von dem dritten Phasenreaktor. In diesem Fall würde der entsprechende dritte Phasenreaktor der zweiten Phasenreaktoreinheit entlang der Reihe neben dem dritten Phasenreaktor der ersten Phasenreaktoreinheit angeordnet sein.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Phasenreaktoren der ersten Phasenreaktoreinheit entlang einer Reihe angeordnet, die sich von einer ersten Seite der Phasenreaktoreinheit zu einer zweiten Seite der Phasenreaktoreinheit erstreckt. Eine Anordnung der Phasenreaktoren der ersten Phasenreaktoreinheit entlang der Reihe beginnt mit dem ersten Phasenreaktor, gefolgt von dem zweiten Phasenreaktor und dem dritten Phasenreaktor.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Phasenreaktoren der ersten Phasenreaktoreinheit entlang der Reihe angeordnet, die sich von einer ersten Seite der Phasenreaktoreinheit zu einer zweiten Seite der Phasenreaktoreinheit erstreckt. Eine Anordnung der Phasenreaktoren der ersten Phasenreaktoreinheit entlang der Reihe beginnt mit dem dritten Phasenreaktor, gefolgt vom zweiten Phasenreaktor und dem ersten Phasenreaktor.
Gemäß einer Ausführungsform sind der erste, zweite und dritte Phasenreaktor und der entsprechende erste, zweite und dritte Phasenreaktor Strombegrenzungsreaktoren.
Strombegrenzungsreaktoren sind vorteilhaft, da sie Kurzschlussströme reduzieren können. Außerdem können die Phasenreaktoren Netzreaktoren sein, was vorteilhaft ist, da sie beispielsweise Stromspitzen herausfiltern und die Einspeisung von Oberschwingungsströmen in das Stromnetz verringern können.
Gemäß einer Ausführungsform sind die erste, zweite und dritte Stromschiene aus einem Metall gefertigt. Die Stromschienen können je nach Anwendung aus jedem geeigneten Metall hergestellt werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Phasenreaktoranordnung dazu eingerichtet, an eine Anlage für erneuerbare Energien gekoppelt zu werden. Die Phasenreaktoranordnung kann auch an andere HGÜ-Anwendungen wie Punkt-zu-Punkt (d. h. die Verbindung zwischen zwei Punkten eines elektrischen Netzes in einem bestimmten Abstand, z. B. von einer Insel zum Festland), Gleichstrom in Wechselstrom (z. B., innerhalb eines relativ starken Wechselstromnetzes, um die Übertragungsfähigkeit über eine Entfernung zu verbessern), Back-to-Back (z. B. die Verbindung zwischen zwei Stromnetzen, die mit unterschiedlichen Frequenzen arbeiten), Offshore-Windverbindung (z. B. für den Transport großer Mengen elektrischer Energie aus Windkraftanlagen auf See) und viele mehr. Es ist auch denkbar, dass die Phasenreaktoranordnung in einer STATCOM-Station eingesetzt wird.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Phasenreaktoren der ersten Phasenreaktoreinheit dazu eingerichtet, an Wandlerzweige angeschlossen zu werden, die eine entgegengesetzte Polarität im Vergleich zu den Wandlerzweigen aufweisen, an die Phasenreaktoren der zweiten Phasenreaktoreinheit angeschlossen werden sollen. Die erste Phasenreaktoreinheit kann beispielsweise mit Wandlerzweigen aus einer positiven Ventilhalle eines HGÜ-Wandlerventils und die zweite Phasenreaktoreinheit mit Wandlerzweigen aus einer negativen Ventilhalle des HGÜ-Wandlerventils verbunden sein. Die Konfiguration kann jedoch auch andersherum sein.
Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der offengelegten Ausführungsformen werden aus der folgenden detaillierten Offenlegung sowie aus den Zeichnungen ersichtlich.
Es wird darauf hingewiesen, dass sich die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung auf alle möglichen Kombinationen von Merkmalen beziehen, die in den Ansprüchen aufgeführt sind. Ferner wird darauf hingewiesen, dass die verschiedenen Ausführungsformen, die für die Anordnung gemäß dem ersten Aspekt beschrieben sind, und die Ausführungsformen, die für die Wandlerstation gemäß dem zweiten Aspekt beschrieben sind, alle miteinander kombiniert werden können.
Figurenliste
Diese und andere Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die Ausführungsform(en) der Offenbarung zeigen, ausführlicher beschrieben.

1 zeigt schematisch eine Phasenreaktoranordnung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
zeigt schematisch eine Wandlerstation gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.

Ausführliche Beschreibung
Beispielhafte Ausführungsformen werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen derzeit bevorzugte Ausführungsformen dargestellt sind, ausführlicher beschrieben. Die Erfindung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen verkörpert werden und sollte nicht als auf die hier dargelegten Ausführungsformen beschränkt ausgelegt werden; vielmehr werden diese Ausführungsformen der Gründlichkeit und Vollständigkeit halber bereitgestellt und vermitteln dem Fachmann vollständig den Umfang der Erfindung.
1 zeigt schematisch eine Phasenreaktoranordnung 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Die Phasenreaktoranordnung 100 in 1 ist für den Betrieb mit drei Phasen ausgelegt. Die Phasenreaktoranordnung 100 umfasst eine erste Phasenreaktoreinheit 110 mit drei Phasenreaktoren L1+, L2+, L3+. Die erste Phasenreaktoreinheit 110 umfasst einen ersten Phasenreaktor L1+, der für den Betrieb mit einer ersten Phase konfiguriert ist, einen zweiten Phasenreaktor L2+, der für den Betrieb mit einer zweiten Phase konfiguriert ist, und einen dritten Phasenreaktor L3+, der für den Betrieb mit einer dritten Phase konfiguriert ist. Die erste Phase, die zweite Phase und die dritte Phase sind voneinander verschieden. Die Phasen können zum Beispiel drei Phasen eines Wechselstromnetzes sein.
Die Phasenreaktoranordnung 100 umfasst ferner eine zweite Phasenreaktoreinheit 120. Die zweite Phasenreaktoreinheit 120 umfasst einen entsprechenden ersten Phasenreaktor L1-, der für den Betrieb mit der ersten Phase konfiguriert ist, einen entsprechenden zweiten Phasenreaktor L2, der für den Betrieb mit der zweiten Phase konfiguriert ist, und einen entsprechenden dritten Phasenreaktor L3-, der für den Betrieb mit der dritten Phase konfiguriert ist. Die Phasenreaktoranordnung 100 umfasst ferner eine erste Stromschiene 130a, die den ersten Phasenreaktor L1+ mit dem entsprechenden ersten Phasenreaktor L1- verbindet. Die Phasenreaktoranordnung 100 umfasst ferner eine zweite Stromschiene 130b, die den zweiten Phasenreaktor L2+ mit dem entsprechenden zweiten Phasenreaktor L2- verbindet. Die Phasenreaktoranordnung 100 umfasst ferner eine dritte Stromschiene 130c, die den dritten Phasenreaktor L3+ mit dem entsprechenden dritten Phasenreaktor L3- verbindet. Die Phasenreaktoren L1+, L2+, L3+, L1-, L2-, L3- der ersten und zweiten Phasenreaktoreinheiten 110, 120 sind entlang einer Reihe nebeneinander angeordnet, so dass in Bezug auf die Reihenfolge der Phasen, für die die Phasenreaktoren für den Betrieb konfiguriert sind, eine Platzierung der Phasenreaktoren L3-, L2-, L1- in der zweiten Phasenreaktoreinheit 120 entlang der Reihe im Vergleich zu einer Platzierung der Phasenreaktoren L1+, L2+, L3+ in der ersten Phasenreaktoreinheit 110 entlang der Reihe gespiegelt ist.
Im Allgemeinen sind die Phasenreaktoren L1+, L2+, L3+, L1-, L2-, L3- so angeordnet, dass sie eine Reihe bilden. In 1 sind die Phasenreaktoren L1+, L2+, L3+, L1-, L2-, L3-in einer Reihe angeordnet. Eine Reihe kann sich jedoch allgemeiner auf eine allgemeine Richtung beziehen, in der die Phasenreaktoren L1+, L2+, L3+, L1-, L2-, L3- angeordnet sind.
Entlang dieser Reihe ist die Reihenfolge der Phasenreaktoren L1-, L2-, L3- der zweiten Phasenreaktoreinheit 120 im Vergleich zur Reihenfolge der Phasenreaktoren L1+, L2+, L3+ der ersten Phasenreaktoreinheit 110 gespiegelt. Mit anderen Worten, die Reihenfolge der Phasenreaktoren L1-, L2-, L3- der zweiten Phasenreaktoreinheit 120 ist im Vergleich zur Reihenfolge der Phasenreaktoren L1+, L2+, L3+ der ersten Phasenreaktoreinheit 110 umgekehrt oder invertiert. Durch Spiegelung, Umkehrung oder Invertierung der Reihenfolge der zweiten Phasenreaktoreinheit 120 werden mindestens zwei Phasenreaktoren, die mit der gleichen Phase arbeiten, nebeneinander angeordnet. In dem Beispiel in 1 sind der dritte Phasenreaktor L3+ und der entsprechende dritte Phasenreaktor L3- nebeneinander angeordnet.
Mit anderen Worten, die Phasenreaktoranordnung 100 umfasst zwei Phasenreaktoreinheiten 110, 120, die jeweils drei Phasenreaktoren L1+, L2+, L3+ oder L1-, L2-, L3-umfassen, die so konfiguriert sind, dass sie an unterschiedlichen Phasen arbeiten. Die Phasenreaktoranordnung 100 umfasst ferner drei Stromschienen 130a, 130b, 130c, die die Phasenreaktoren L1+, L2+, L3+, L1-, L2-, L3- der Phasenreaktoreinheiten 110, 120 verbinden, die paarweise mit derselben Phase arbeiten. Die erste Phasenreaktoreinheit 110 kann eine physische Anordnung oder Reihenfolge der Phasenreaktoren aufweisen, die „L1+, L2+, L3+“ lautet. In Bezug auf die Reihenfolge der Phasen, für deren Betrieb die Phasenreaktoren konfiguriert sind, kann die zweite Phasenreaktoreinheit 120 eine physische Anordnung oder Reihenfolge der jeweiligen Phasenreaktoren L1-, L2-, L3-aufweisen, die im Vergleich zur physischen Anordnung der Phasenreaktoren L1+, L2+, L3+ der ersten Phasenreaktoreinheit 110 gespiegelt ist. Die Reihenfolge der Phasenreaktoren der zweiten Phasenreaktoreinheit kann daher „L3-, L2-, L1-“ lauten. Mit anderen Worten: Die Phasenreaktoren L1+, L2+, L3+, L1-, L2-, L3- der Phasenreaktoreinheiten 110, 120 sind in Bezug auf die Phasen, mit denen zur arbeiten die Phasenreaktoren L1+, L2+, L3+, L1-, L2-, L3- konfiguriert sind, symmetrisch um einen Punkt oder eine Ebene zwischen den Phasenreaktoreinheiten 110, 120 angeordnet. In dem Beispiel in 1 ist die Reihenfolge der Phasenreaktoren „L1+, L2+, L3+, L3-, L2-, L1-“.
Die Phasenreaktoreinheiten 110, 120 in 1 sind so angeordnet, dass der Phasenreaktor L3+ der ersten Phasenreaktoreinheit 110 und der Phasenreaktor L3- der zweiten Phasenreaktoreinheit 120, die entlang der Reihe nebeneinander angeordnet sind, mit der gleichen Phase arbeiten. Die Phasenreaktoren L1+, L2+, L3+, L1-, L2-, L3-der Phasenreaktoreinheiten 110, 120 sind in 1 entlang der Achse A1 angeordnet. Die Phasenreaktoren L1+, L2+, L3+, L1-, L2-, L3- können jedoch eine Reihe bilden, die nicht unbedingt entlang der Achse A1 ausgerichtet sein muss. In 1 sind die Phasenreaktoren L1+, L2+, L3+ der ersten Phasenreaktoreinheit 110 entlang der Achse A1 angeordnet, die sich von einer ersten Seite 115a der Phasenreaktoreinheit 110 zu einer zweiten Seite 115b der Phasenreaktoreinheit 110 erstreckt. Eine Anordnung der Phasenreaktoren L1+, L2+, L3+ der ersten Phasenreaktoreinheit 110 entlang der Achse A1 beginnt mit der ersten Phasenreaktoreinheit L1+, gefolgt von der zweiten Phasenreaktoreinheit L2+ und gefolgt von der dritten Phasenreaktoreinheit L3+. Die zweite Phasenreaktoreinheit 120 ist im Vergleich zur ersten Phasenreaktoreinheit 110 spiegelbildlich (umgekehrt oder invertiert) angeordnet. Die erste Seite 125a der zweiten Phasenreaktoreinheit 120 ist angrenzend an die zweite Seite 115b der ersten Phasenreaktoreinheit 110 angeordnet. Von der ersten Seite 125a der zweiten Phasenreaktoreinheit 120 aus sind die entsprechenden Phasenreaktoren angeordnet, beginnend mit dem entsprechenden dritten Phasenreaktor L3-, gefolgt von dem entsprechendem zweiten Phasenreaktor L2, und gefolgt von dem entsprechenden ersten Phasenreaktor L1-. Die Reihenfolge der Phasenreaktoren entlang der Reihe ist also „L1+, L2+, L3+, L3-, L2-, L1-“.
In anderen Ausführungsformen sind unterschiedliche Anordnungen der Phasenreaktoren L1+, L2+, L3+, L1-, L2-, L3-denkbar. Beispielsweise könnten die Phasenreaktoren L1+, L2+, L3+ der ersten Phasenreaktoreinheit 110 entlang der Achse A1, die sich von einer ersten Seite 115a der Phasenreaktoreinheit 110 zu einer zweiten Seite 115b der Phasenreaktoreinheit 110 erstreckt, so positioniert werden, dass sie mit der dritten Phasenreaktoreinheit L3+ beginnt, gefolgt von der zweiten Phasenreaktoreinheit L2+, und gefolgt von der ersten Phasenreaktoreinheit L1+. In dieser Ausführungsform würde die Anordnung der Phasenreaktoren L1-, L2-, L3- in der zweiten Phasenreaktoreinheit 120 ebenfalls umgekehrt werden, d. h. L1-, L2-, L3-, so dass die Reihenfolge der Phasenreaktoren entlang der Reihe „L3+, L2+, L1+, L1-, L2-, L3-“ lautet.
Die Phasenreaktoren L1+, L2+, L3+, L1-, L2-, L3- können jede Art von Reaktoren sein. Sie können zum Beispiel Drosseln, Strombegrenzungsreaktoren oder Netzreaktoren sein. Die Stromschienen 130a, 130b, 130c können aus jedem geeigneten Material, z. B. einem Metall, bestehen.
Die Phasenreaktoranordnung 100 kann dazu eingerichtet sein, an ein HGÜ-Kraftwerk gekoppelt zu werden. Beispielsweise kann die Phasenreaktoranordnung 100 mit einer Anlage für erneuerbare Energien, einem Punkt-zu-Punkt-System, einer Gleichstrom-im-Wechselstrom-Konfiguration, einem Back-to-Back-System oder jeder anderen geeigneten Anwendung
gekoppelt werden. Im Allgemeinen ermöglicht ein HGÜ-System den Anschluss von Strom aus erneuerbaren Energiequellen aufgrund der Fähigkeit, elektrischen Strom über lange Kabel mit nur geringen Verlusten zu transportieren. Die Kabel können zum Beispiel unter Wasser von einer Insel oder einem Offshore-Windkraftwerk zum Festland verlegt sein.
In einer HGÜ-Anwendung oder -Anlage kann es einen positiven und einen negativen Ventilsaal geben. Die Phasenreaktoren L1+, L2+, L3+ der ersten Phasenreaktoreinheit 110 können dazu eingerichtet sein, an Wandlerzweige angeschlossen zu werden, die eine entgegengesetzte Polarität im Vergleich zu den Wandlerzweigen haben, an die die Phasenreaktoren L1-, L2-, L3- der zweiten Phasenreaktoreinheit 120 angeschlossen werden sollen. Beispielsweise können die Phasenreaktoren L1+, L2+, L3+ der ersten Phasenreaktor-Einheit 110 mit positiven Wandlerzweigen einer positiven Ventilhalle und die Phasenreaktoren L1-, L2-, L3- der zweiten Phasenreaktoreinheit 120 mit negativen Wandlerzweigen einer negativen Ventilhalle verbunden sein. Es kann aber auch umgekehrt sein, dass die erste Phasenreaktoreinheit 110 mit der negativen Ventilhalle verbunden ist.
2 zeigt schematisch eine Wandlerstation 200 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
In 2 ist eine Wandlerstation 200 zur Übertragung von Energie zwischen einem Wechselstromnetz und einem Gleichstromnetz dargestellt. Die Wandlerstation 200 umfasst einen Transformator 250, der an ein elektrisches Stromnetz angeschlossen werden kann und so konfiguriert ist, dass er die Wandlerstation 200 galvanisch von dem elektrischen Stromnetz trennt. Der Transformator 250 kann jede Art von Transformator sein und kann auch aus mehreren Transformatoren bestehen. Das Stromnetz kann drei Phasen aufweisen, die in 2 mit L1, L2 und L3 bezeichnet sind. Der Transformator 250 kann ferner so konfiguriert sein, dass er die Eingangsspannung des Stromnetzes anpasst.
Die Wandlerstation 200 umfasst ferner eine erste und eine zweite Phasenreaktoreinheit 210, 220, die in einer Phasenreaktoranordnung mit dem Transformator verbunden sind. Die Phasenreaktoreinheiten 210, 220 können alle Merkmale aufweisen, die oben unter Bezugnahme auf 1 beschrieben wurden. Die Phasenreaktoren L1+, L2+, L3+, L1-, L2-, L3- sind so angeordnet, dass die Anordnung in Bezug auf die Phasen in der zweiten Phasenreaktoreinheit 220 im Vergleich zur ersten Phasenreaktoreinheit 210 spiegelbildlich ist. Mit anderen Worten: Die Phasenreaktoren sind zwar nebeneinander angeordnet, aber in der Reihenfolge „L1+, L2+, L3+, L3-, L2-, L1- “. Dadurch sind die beiden Phasenreaktoren, die in der dritten Phase arbeiten, nebeneinander angeordnet sind (ohne einen anderen Phasenreaktor dazwischen). Die Platzierung könnte jedoch auch „L3+, L2+, L1+, Ll-, L2-, L3-“ lauten, und die beiden Phasenreaktoren, die in der ersten Phase arbeiten, würden dann nebeneinander platziert werden.
Die Wandlerstation 200 umfasst ferner eine Wandlereinheit 240, die mit der Phasenreaktoranordnung verbunden und dazu eingerichtet ist, dass sie Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt. Bei der Wandlereinheit 240 kann es sich um eine beliebige Standardwandlereinheit 240 handeln. Die Wandlereinheit 240 kann in eine positive und eine negative Ventilhalle unterteilt sein. Eine Ventilhalle der Wandlereinheit in 2 umfasst drei Phasenarme 245, einen für jede Phase. Insgesamt hat die Wandlereinheit sechs Phasenarme 245, einen für jede Polarität jeder Phase. Jeder Phasenarm 245 ist mit einem Phasenreaktor einer Phasenreaktoreinheit verbunden. Zu den Phasenarmen 245 gehören vier in Reihe geschaltete Wandlerzellen 247. Es versteht sich, dass es sich hierbei um ein Beispiel handelt und dass es mehr oder weniger Wandlerzellen 247 geben kann. Bei den Wandlerzellen 247 kann es sich um jeden beliebigen Typ von Wandlerzellen 247 handeln. Beispielsweise können die Wandlerzellen 247 eine Vollbrückentopologie aufweisen und jede Art von Halbleiterschaltern enthalten.
2 zeigt ein Beispiel, bei dem eine Phasenreaktoranordnung, wie sie in 1 dargestellt ist, vorteilhaft verwendet werden kann. Da die physische Anordnung der Phasenreaktoren vom Standard abweicht, kann die physische Größe des gesamten Systems reduziert werden. Es versteht sich jedoch von selbst, dass auch andere HGÜ-Anordnungen und - Anwendungen eine Phasenreaktoranordnung wie die hier beschriebene verwenden können.
Obwohl die vorliegende Erfindung in den beigefügten Zeichnungen und der vorstehenden Beschreibung dargestellt wurde, ist diese Darstellung als illustrativ oder beispielhaft und nicht als einschränkend zu betrachten; die vorliegende Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die offengelegten Ausführungsformen beschränkt. Andere Variationen der offenbarten Ausführungsformen können von Fachleuten bei der Ausführung der beanspruchten Erfindung anhand der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche verstanden und ausgeführt werden. In den beigefügten Ansprüchen schließt das Wort „umfassend“ andere Elemente oder Schritte nicht aus, und der unbestimmte Artikel „ein(e)“ schließt eine Mehrzahl nicht aus. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Merkmale in voneinander abhängigen Ansprüchen genannt werden, bedeutet nicht, dass eine Kombination dieser Merkmale nicht vorteilhaft sein kann.
Etwaige Bezugszeichen in den Ansprüchen sollten nicht als Einschränkung des Anwendungsbereichs ausgelegt werden.

Claims

Phasenreaktoranordnung (100), die so konfiguriert ist, dass sie mit drei Phasen arbeitet, wobei die Phasenreaktoranordnung umfasst: eine erste Phasenreaktoreinheit (110), die einen ersten Phasenreaktor (L1+) umfasst, der so konfiguriert ist, dass er mit einer ersten Phase arbeitet, einen zweiten Phasenreaktor (L2+), der so konfiguriert ist, dass er mit einer zweiten Phase arbeitet, und einen dritten Phasenreaktor (L3+), der so konfiguriert ist, dass er mit einer dritten Phase arbeitet, wobei die erste Phase, die zweite Phase und die dritte Phase voneinander verschieden sind; eine zweite Phasenreaktoreinheit (120), die einen entsprechenden ersten Phasenreaktor (L1-) umfasst, der so konfiguriert ist, dass er mit der ersten Phase arbeitet, einen entsprechenden zweiten Phasenreaktor (L2), der so konfiguriert ist, dass er mit der zweiten Phase arbeitet, und einen entsprechenden dritten Phasenreaktor (L3-), der so konfiguriert ist, dass er mit der dritten Phase arbeitet; eine erste Stromschiene (130a), die den ersten Phasenreaktor (L1+) mit dem entsprechenden ersten Phasenreaktor (L1-) verbindet; eine zweite Stromschiene (130b), die den zweiten Phasenreaktor (L2+) mit dem entsprechenden zweiten Phasenreaktor (L2-) verbindet; und eine dritte Stromschiene (130c), die den dritten Phasenreaktor (L3+) mit dem entsprechenden dritten Phasenreaktor (L3-) verbindet; wobei die Phasenreaktoren der ersten und der zweiten Phasenreaktoreinheit entlang einer Reihe nebeneinander angeordnet sind, so dass in Bezug auf die Reihenfolge der Phasen, für deren Betrieb die Phasenreaktoren konfiguriert sind, eine Anordnung der Phasenreaktoren in der zweiten Phasenreaktoreinheit entlang der Reihe im Vergleich zu einer Anordnung der Phasenreaktoren in der ersten Phasenreaktoreinheit entlang der Reihe gespiegelt ist.
Phasenreaktoranordnung nach Anspruch 1, wobei die Phasenreaktoren der ersten Phasenreaktoreinheit und die Phasenreaktoren der zweiten Phasenreaktoreinheit so angeordnet sind, dass der Phasenreaktor der ersten Phasenreaktoreinheit und der Phasenreaktor der zweiten Phasenreaktoreinheit, die entlang der Reihe nebeneinander angeordnet sind, mit der gleichen Phase arbeiten.
Phasenreaktoranordnung (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Phasenreaktoren der ersten Phasenreaktoreinheit entlang der Reihe angeordnet sind, die sich von einer ersten Seite der Phasenreaktoreinheit zu einer zweiten Seite der Phasenreaktoreinheit erstreckt, und wobei eine Anordnung der Phasenreaktoren der ersten Phasenreaktoreinheit entlang der Reihe mit dem ersten Phasenreaktor (L1+) beginnt, gefolgt von dem zweiten Phasenreaktor (L2+) und gefolgt von dem dritten Phasenreaktor (L3+).
Phasenreaktoranordnung (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Phasenreaktoren der ersten Phasenreaktoreinheit entlang der Reihe angeordnet sind, die sich von einer ersten Seite der Phasenreaktoreinheit zu einer zweiten Seite der Phasenreaktoreinheit erstreckt, und wobei eine Anordnung der Phasenreaktoren der ersten Phasenreaktoreinheit entlang der Reihe mit dem dritten Phasenreaktor (L3+) beginnt, gefolgt von dem zweiten Phasenreaktor (L2+) und gefolgt von dem ersten Phasenreaktor (L1+).
Phasenreaktoranordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste, zweite und dritte Phasenreaktor und der entsprechende erste, zweite und dritte Phasenreaktor Strombegrenzungsreaktoren sind.
Phasenreaktoranordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste, zweite und dritte Stromschiene aus einem Metall bestehen.
Phasenreaktoranordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Phasenreaktoranordnung (100) zur Kopplung an eine Anlage für erneuerbare Energien ausgebildet ist.
Phasenreaktoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Phasenreaktoren der ersten Phasenreaktoreinheit dazu eingerichtet sind, an Wandlerzweige angeschlossen zu werden, die eine entgegengesetzte Polarität im Vergleich zu den Wandlerzweigen aufweisen, an die die Phasenreaktoren der zweiten Phasenreaktoreinheit anschließbar sind.
Eine Wandlerstation (200) zur Übertragung von Energie zwischen einem Wechselstromnetz und einem Gleichstromnetz, wobei die Wandlerstation umfasst: mindestens einen Transformator (250), der an ein elektrisches Stromnetz angeschlossen werden kann und dazu eingerichtet ist, die Wandlerstation galvanisch zu isolieren; eine Phasenreaktoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Phasenreaktoranordnung mit dem mindestens einen Transformator verbunden ist; und eine Wandlereinheit (240), die mit der Phasenreaktoranordnung verbunden und dazu eingerichtet ist Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln.