DE2045703C

DE2045703C - Surge protection for a direct current line

Info

Publication number: DE2045703C
Application number: DE19702045703
Authority: DE
Inventors: Arne Dipl.-Ing. Grängesberg Johansson (Schweden)
Original assignee: Allmänna Svenska Elektriska AB, Västeraas (Schweden)
Priority date: 1969-10-10
Filing date: 1970-09-16
Publication date: 1973-03-15

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Überspannungsschutz für eine Gleichstromleitung die zwei Stromrichterstationen verbindet, von denen jede eine Anzahl in Reihe geschalteter, je mit einem Nebenwegschaltorgan versehener Stromrichter enthält, wobei die Gleichstromleitung über je eine Gleichstromdrossel an die beiden Stromrichierstationen angeschlossen ist und der Überspannungsschutz jeder Stromrichterstation aus mehreren in Reihe geschalteten, von den Stromrichterstationen aus jeweils außerhalb der Gleichstromdrossel zwischen der Gleichstrornleitung und Erde angeordneten Ableitereinheiten besteht, und zwar aus so vielen, daß das Schutzniveau des Überspannungsschutzes der Spannungsfestigkeit der Stromrichterstationen entspricht.The invention relates to overvoltage protection for a direct current line connecting two converter stations, each of which has one Contains number of converters connected in series, each provided with a bypass switching element, wherein the direct current line is connected to each of the two current rectifying stations via a direct current choke and the overvoltage protection of each converter station consists of several series-connected, from the converter stations outside the direct current choke between the direct current line and earth arranged arrester units, namely from so many that the protection level of the overvoltage protection corresponds to the dielectric strength of the converter stations.

Ein solcher Überspannungsschutz ist bekannt (Elektrie, 16. Jahrgang (1962), Heft 6, S. 177).
Bei Gleichstromleitungen der vorgenannten Art ist ein ÜberspannungsschuU besonders aufwendig, wenn die Stromrichter auo Halbleiterventilen aufgebaut sind, die gegen Überspannungen besonders empfindlich sind.Such overvoltage protection is known (Elektrie, 16th year (1962), No. 6, p. 177).
In the case of direct current lines of the aforementioned type, an overvoltage protection is particularly expensive if the converters are constructed from semiconductor valves which are particularly sensitive to overvoltages.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Aufwand für den Überspannungsschutz bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu verringern.The object of the invention is to reduce the cost of overvoltage protection in a circuit arrangement of the type mentioned above.

Er'r.dungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Ableitereinheiten mit Nebenwegschaltorganen versehen sind, die von den Nebenwegschaltorganen der Stromrichter auf solche Weise gesteuert sind, daß die Anzahl in Reihe _oeschalteter, aktiver Ableitereiiiheiten stets der Anzahl in Reihe geschalteter und jeweils arbeitender Stromrichter entspricht, so daß das Verhältnis zwischen Schutzniveau und Spannungsfestigkeit der Stationen im wesentlichen von der Anzahl der jeweils arbeitenden Stromrichter unabhängig ist.Er'r.dungsgemäß this object is achieved in that the arrester units are provided with Nebenwegschaltorganen which are controlled by the Nebenwegschaltorganen the converter in such a manner that the number of _series-o eschalteter, active Ableitereiiiheiten always connected in series and in each case the number of working Converter corresponds, so that the relationship between the level of protection and dielectric strength of the stations is essentially independent of the number of converters working in each case.

Wenn die Ableiter außerhalb der Gleichstromdrossel angeordnet und so bemessen sind, daß sie zu wirken beginnen, ehe sich die Überspannung auf der anderen Seite der Drossel, d. h. in der Station, b -merkbar macht, schirmen sie die Stromrichterstation gegen eventuelle Überspannungen in der Leitung ab. Dies ist von besonderer Bedeutung bei Stationen, deren Stromrichter aus Halbleiterventilen aufgebaut sind, die sehr empfindlich gegen Überspannungen sind. Es ist somit nicht notwendig, für jeden Stromrirhter der Station und auch für die einzelnen Ventile einen auiwendigen Überspannungsschutz vo«zusehen. Erfindungsgemäß ernält man eine vereinfachte Bemessungsgrundlage für die inneren Überspannungsschutzgeräte, was auch z.u einer Senkung des praktisch durchführbaren Schutzn^i-'eaus führt. Vorteilhaft ist ferner, daß die Gleichstromdrossel den Wahrscheinüchkeitsgrad für Überspannungen auf der Stromrichterseite wesentlich reduziert. Beide Faktoren führen zu einer V:rminderung der Stationsisolation und einer Senkung der Kosten für die erforderlichen SchuUgerätc.If the arresters are arranged outside the direct current choke and are dimensioned so that they begin to work before the overvoltage becomes noticeable on the other side of the choke, ie in the station, they shield the converter station against possible overvoltages in the line . This is of particular importance in stations whose converters are made up of semiconductor valves that are very sensitive to overvoltages. It is therefore not necessary to provide extensive overvoltage protection for every circuit breaker in the station and also for the individual valves. According to the invention ernält a simplified basis for the internal over-voltage protection devices, which also leads to a lowering of the practicable Schutzn ^i- 'e out. It is also advantageous that the direct current choke significantly reduces the degree of probability of overvoltages on the converter side. Both factors lead to a reduction in the station isolation and a lowering of the costs for the necessary training equipment.

Eine Voraussetzung für das Einsparen von Isolation und Schutzgeräten in der Station ist jedoch, daß das Schutzniveau der Leitung ständig der Übertragungsspannung angepaßt wird, was erfindungsgemäß dadurch geschieht, daß die Nebenwegschaltorgane für Stromrichter und Ableitereinheiten so miteinander verbunden werden, daß die Anzahl dieser Komponenten in jeder Station ständig einander angepaßt wird. Auf diese Weise ist das Schutzniveau für die einzelnen Stromrichter von der Anzahl eingeschalteter Stromrirhter unabhängig.A prerequisite for saving insulation and protective devices in the station is, however, that the protection level of the line is constantly adapted to the transmission voltage, which is according to the invention it happens that the bypass switching devices for converters and arrester units so with each other be connected so that the number of these components in each station is constantly adapted to one another will. In this way, the level of protection for the individual converters depends on the number of switched on Stromrirhter independent.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung näher beschrieben, die eine Gleichstromübertragung mit einem erfindungsgemäßen Überspannungsschutz zeigt.An embodiment of the invention is described in more detail below with reference to the drawing, which shows a direct current transmission with an overvoltage protection according to the invention.

Die Zeichnung zeigt eine Gleichstromleitung 1, die zwei Stromrichterstationen 2 und 3 miteinander verbindet, von denen jedoch nur die Station 2 genauer gezeigt ist, da die Stationen, von denen die eine eine Gleichrichterstation und die andere eine Wechselrichterstation ist, im Prinzip in gleicher Weise aufgebaut sind.The drawing shows a direct current line 1, which connects two converter stations 2 and 3 with one another, of which, however, only station 2 is shown in more detail, since the stations, one of which is one Rectifier station and the other is an inverter station, in principle constructed in the same way are.

Die Station 2 umfaßt drei in Reihe geschaltete Stromrichter 4, 5, 6, die über eine Glättungsdrossel 10 an der Gleichstromleitung 1 angeschlossen sind. Jeder Stromrichter enthält einen Stromrichtertransformator und eine Ventilbrücke, zu der je ein Nebenwegschaltorgan 7, 8 bzw. 9 parallel angeordnet ist.The station 2 comprises three series-connected converters 4, 5, 6, which via a smoothing choke 10 are connected to the direct current line 1. Each converter contains a converter transformer and a valve bridge, to each of which a bypass switching element 7, 8 or 9 is arranged in parallel.

Jedes dieser Nebenwegschaltorgane ist mit drei Hilfskontakten a, b, c versehen.Each of these bypass switching devices is provided with three auxiliary contacts a, b, c.

Außerhalb der Gleichstromdrossel 10 sind zwi-•chen Gleichstromleitung 1 und Erde drei in Reihe geschaltete Ableiterelemente 11, 12 und 13 in Form Son Venti'ableitern bekannten Typs angeordnet. Den beiden oberen Ventilableitern 11 und 12 ist je ein Nebenwegschaltorgan 14 bzw. 15, z. B. in Form eines Trennschalters, parallel geschaltet, das jeweils von einem Relais 16 bzw. 17 ^steuert wird. Diese Relais werden wiederum von den Kontakten a, b, c des Nebenwegorgans der Ventilbrücken gesteuert.Outside the direct current choke 10, three series-connected arrester elements 11, 12 and 13 in the form of Son Venti arresters of known type are arranged between the direct current line 1 and earth. The two upper valve arresters 11 and 12 are each a bypass switching element 14 and 15, for. B. in the form of a circuit breaker, connected in parallel, which is controlled by a relay 16 or 17 ^. These relays are in turn controlled by the contacts a, b, c of the bypass organ of the valve bridges.

Das Relais 16 wird von drei parallelgeschalteten Kortakten7a, 8 a, 9 a der jeweils dazugehörigen Trennschalter 7,8 bzw. 9 gesteuert, während das Relais 17 von drei parallelgeschalteten Reihenkontaktpaaren 7 b und 8 b, 7 c und 9 b, 8 c und 9 c gesteuert wird. Im Falle der überbrückung e^:ner der Stromrichter wird der Ableiter 11 kurzgeschlossen, und im Falle der Überbrückung zweier Stromrichter wird zu- ao sätzlich auch der Ableiter 12 kurzgeschlossen. Auf diese Weise entspricht die Anzahl der in Reihe geschalteten Ableiterelemente ständig der Anzahl der in Reihe geschalteten Stromrichter, so daß SchutzniveauThe relay 16 is controlled by three parallel-connected Kortakten 7a, 8 a, 9 a of the associated isolating switches 7, 8 and 9, while the relay 17 is controlled by three parallel-connected series contact pairs 7 b and 8 b, 7 c and 9 b, 8 c and 9 c is controlled. In the case of bypass ^e: ner of the converter, the arrester 11 is short-circuited, and in case of bridging between two converter is to-ao additionally shorted and the arrester 12th In this way, the number of arrester elements connected in series always corresponds to the number of converters connected in series, so that the level of protection

und Isolationsniveau ständig üb^l·™™"-.^ D^r dritte Ableiter 13 hat ke.n Nebenwegscha orand insulation level constantly above ^ l · ™haben "-. ^ D ^ r third arrester 13 has no bypass scheme

gan, da bei einem Überbrücken aller ™"'°" ter das System außer Betneb gesetzt *>"· * * der gezeigten Verbindung der beiden' «™PP^en *°" Nebenwegschaltorganen konnte man aucfc' J«™°^er Trennschalter 7, 8 und 9 übe' ^den f °" f VL₁^₆" entsprechenden Nebenwegschalter far aie adb elemente steuern lassen. Dabei konnte manl zwar ,die Kontakte b und c sparen, mubte aoer auca it. Ableiter 13 einen Nebenwegschalter hat* n, aei in Form eines Trennschalters wesentlich teurer waregan as "'°' set ter the system out Betneb *>" * * * the connection of the two 'shown in a bridging all ™ "™ PP ^s * °" Nebenwegschaltorganen could aucfc' J '™ ^{°, it} disconnect switch 7, 8 and 9 can practice ^'the f ° "f VL ₁ ^ _6" corresponding Nebenwegschalter far aie adb control elements. You could save the contacts b and c , aoer auca it. The arrester 13 has a bypass switch, which would be considerably more expensive in the form of a disconnector

die Hilfskontakte a, b, c. können konven-the auxiliary contacts a, b, c. can convenient

Die Ableitereinheiten 11, IZ, " ™!" ™ . tioi.ellen Typs sein, bestehend aus e-"«m «*.on Streckenstapel in Reihe ,nt ^sP^annu"f_p ^S _n™!£ Widerständen. Die Funkenstrecke!! sollenι mit e ner Art Blasmechanismus versehen sein um uieit ströme löschen zu können und den tmneiten ™Ksen hochohmige Spannungsteiler paralldI gescliaiui sein, damit die Spannungsverteilung zwiscnen .nnen g»i chert ist.The arrester units 11, IZ, "™!" ™ . traditional type, consisting of e - "« m «* .on line stacks in series, nt ^s P ^annu " f _p ^S _n ™! £ resistors. The spark gap !! should be provided with some kind of blowing mechanism in order to be able to extinguish currents, and high-resistance voltage dividers should be connected in parallel to the terminals so that the voltage distribution between the two can be guaranteed.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Surge protection for a DC power line, the ^r two inverter presentations, connects, of which? Per each containing a number n of series connected with a Nebenwegschall organ-provided power converter, wherein the DC power line is connected to the two converter stations, each via a DC reactor and the surge protection Each converter station consists of several arrester units connected in series, each of which is arranged outside the DC choke between the DC line and earth from the converter stations, 1.1 d of so many that the protection level of the overvoltage protection corresponds to the voltage resistance of the converter stations, that the arrester units (11, 12, 13) are provided with bypass shah organs (14, 15) which are controlled by the ancillary switching organs (7, 8, 9} of the converters in such a way that the number of active ones connected in series Arrester units always the number i n series of connected and respectively working converters (4, 5, 6) corresponds, so that the ratio between the level of protection and dielectric strength of the Station.η is essentially independent of the number of de respectively working converters.

2. Surge protection according to claim 1, characterized in that each arrester unit (11, 12, 13) is provided with a bypass switching element (14, 15) which is provided with a corresponding By-pass switching element (7, 8, 9) of a converter (4, 5, 6) connected to the relevant station is.

3. Overvoltage protection according to claim \, characterized in that all arrester units (11, 12, 13) are provided except for one with one bypass switching element (14,15), since., Of a common for all arrester units control element in the relevant station depending on the number of switched-on converters (4, 5, 6) is controlled.