DE2512364C2 - Wiedereinschaltvorrichtung für eine durch einen Kurzschließer überbrückte Stromrichtergruppe - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wiedereinschaltvorrichtung für eine durch einen Kurzschließer überbrückte Stromrichtergruppe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine solche Wiedereinschaltvorrichtung ist bekannt aus der DE-OS 23 23 069.

Die Erfindung betrifft also Vorrichtungen zur Wiedereinschaltung eines Teil-Stromrichters nach einem Kurzschluß mittels eines Kurzschließers. Hierbei kommt es darauf an, die Öffnung des den Strom der restlichen Stromrichter führenden Kurzschließers bei dem kleinstmöglichen Strom und der kleinstmöglichen Lichtbogenbildung durchzuführen und dabei den Strom möglichst stoßfrei auf den bisher überbrückten Teil-Stromrichter überzuführen.

Bei der aus der DE-OS 23 23 069 bekannten und hier als Ausgangspunkt betrachteten Stromrichteranordnung wird durch Ansteuerung eines Ventils des kurzgeschlossener Stromrichters über den Kurzschließer ein dem Hauptstrom entgegengesetzt gerichteter Strom ausgelöst, so daß der Kurzschließer im annähernd stromlosen Zustand geöffnet werden kann, da dann dessen von der "Stromsumme durchflossene Haltewicklung den Kurzschließer freigibt. Die Spannung zum Zünden eines bestimmten Ventiles des Stromrichters bei der Wiedereinschaltung wird dabei der Spannung des Stromrichtertransformators entnommen. Anschließend muß dann noch eine weitere Umschaltung vorgenommen werden, so daß der Stromrichter mit allen seinen Ventilen in üblicher Weise an die Lieferung des Hauptstromes beteiligt ist. Durch die dem eigentlichen Betrieb des Stromrichters vorausgehende individuelle Ansteuerung eines bestimmten Ventiles ist ein ruhiger Start des kurzgeschlossenen Stromrichters nicht voll gewährleistet, so daß Überspannungen und Überströme in der Station aufgrund der Wiedereinschaltung auftreten können.

Bei einer weiteren durch die DE-OS 20 53 346 bekanntgewordenen Wiedereinschaltvorrichtung wird zum Zünden der beiden Stromrichterventile die Lichtbogenspannung des zuvor zu öffnenden Kurzschließers verwendet. Um hierbei eine ausreichend hohe Zündspannung zu erhalten, ohne den Kurzschließer thermisch zu stark zu beanspruchen, ist eine Zusatzgleichspannung im Kreis der beiden Stromriehterventile vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stromrichteranordnung der eingangs genannten Art in der Weise weiterzuentwickeln, daß neben einem öffnen des Kurzschließers bei kleinstmöglicher Lichtbogenbildung sowohl ein ruhiger Start des kurzgeschlossenen Stromrichters beim Wiedereinschalten sowie ein sofor-

tiger Obergang des Haupt- üder Betriebsstromes auf alle Ventile des betreffenden Stromrichters weitgehend gewährleistet wird. " '""-.--..

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Stromrichteranordnung der genannten Art vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale aufweist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sinrf in den Unteransprüchen genannt

Die Erfindung gründet sich auf das Prinzip, daß der kurzgeschlossene Stromrichter deblockiert wird, bevor der Kurzschließer geöffnet wird. Dabei übernimmt der Stromrichter den Strom vom Kurzschließer, der anschließend in im weseninchen stromlosem Zustand geöffnet werden kann. Um eine korrekte Kommutierung des Stroms vom Kurzschließer auf den entsprechenden Stromrichter sicherzustellen, ist die erfindungsgemäße Lösung vorgesehen.

Als gewöhnlichstes Beispiel für eine Stromrichteranordnung bei der die Erfindung anwendbar ist, ist eine Stromriciiterstation mit mehreren Stromrichtergruppen zu nennen, die gteichstromseitig in Reihe gesch'cUet sind und die wechselstromseitig parallel ans Netz geschaltet sind. Die Erfindung kann jedoch auch bei weniger konventionellen Gleichstromübertragungsanlagen benutzt werden, bei denen in Reihe angeschlossene Stromrichtergruppen mit jeweils nur einem Ventil vorkommen. Kurzschluß oder Nebenschlußschaltung eines Stromrichters kann auf zufälligen Störungen oder Schaltveriäufen beruhen, jedoch kommen auch betriebsmäßige Ausschaltungen einer Station durch Nebenwegschaltung in Betracht.

Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 eine Wiedereinschaltvorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig.2 eine Variante der Startschaltung bei der Erfindung.

F i g. 1 zeifl eine Stromrichterstation mit zwei Stromrichtergruppen 1 bzw. 2 mit je einem Stromrichtertransformator 3 bzw. 4. Die Stromrichtergruppen 1 bzw. 2 sind gleichstromseitig in Reihe geschaltet und mit dem einen Pol an eine Gleichstromübertragungsleitung 5 angeschlossen, während der andere Pol geerdet ist. Die Stromrichtergruppen sind wschselstromseitig parallel an ein Wechselstromnetz 6 angeschlossen. Gleichstromseitig liegt parallel zu jeder Stromrichtergruppe ein Kurzschließer 7,8 in Gestalt eines Schalters, z. B. eines Trennschalters. Die Stromrichtergruppen 1 und 2 werden von Steuergeräten 9 bzw. 10 gesteuert, die den einzelnen Ventilen Steuerimpulse zuführen, die eine bestimmte Phasenlage gegenüber der Kommutierungsspannung haben. Dieser Phasenwinkel wird in bekannter Weise von einerif Regler 11 für die gesamte Station bestimmt.

Der Eingang des Reglers Il wird von der Ausgangsgröße eines Summierungsgliedes 12 beaufschlagt, dessen verschiedenen Eingängen die betreffenden Signale zugeführt werden. Dem Eingang 13 wird der Stföfnbefehl zugeführt, d. h. ein Signal, das dem Sollwert des Stromes entspricht. Dem Eingang 14 wird ein Strommarginalsigna! für Wechselrichterbetrieb zugeführt. Das Strommarginalsignal wird mittels eines Kontaktes 15, der dem Wechsel- bzw. Gleichrichterbetrieb entspricht, ein- b/w. ausgeschaltet. Einem dritten Eingang des Summierungsgliedes 12 wird ein Strommcßwcrt eines Strommessers 16 beispielsweise eines

Transduktors, zugeführt, welcher in der Erdungsleitung der Station liegt In dieser Leitung liegt ferner eine Glättungsdrossel 17, die aber auch auf der Hochspannungsseite der Station angeordnet werden kann.

Die soweit beschriebenen Schaltglieder sind für den normalen Betrieb der Station notwendig und bekannt
. Um den Regler 11 gegen eventuelle Fehler des Strommessers 16 zu schützen, ist ein Dominanzkfeis 18 vorgesehen, dem außer dem Meßwert des Strommessers 16 die Meßwerte von Strommessern 19 und 20, die als Stromwandler aufgebaut sein können, zugeführt werden, die wechselstromseitig der beiden Stromrichtergruppen 1, 2 angeordnet sind. Die Strommesser 16, 19 und 20 sind parallel an den Dominanzkreis 18 angeschlossen, der im Prinzip aus entsprechenden eingangsseitigen Dioden aufgebaut ist, über weiche der jeweils größte der drei Strommeßwerte, ausgewählt und auf das Summierungsglied 12 durchgeschaltet wird.

Bei Störungen in einer Stromrichtergruppe oder zwecks Wartung wird diese gesperrt -ind durch den Kurzschließer 7 bzw. 8 kurzgeschlossen wie es für die untere Stromrichtergruppe gezeigt ist Eventuell wird sie mittels nicht gezeigter Trennschalter auch vom Gleich- und Wechselstromnetz abgeschaltet. In der Stromrichterstation am anderen Ende der Gleichstrom-Ubertragüngsleitung 5 muß eine entsprechende Abschaltung einer Stromrichtergruppe vorgenommen werden, damit Gleichgewicht zwischen beiden Stationen besteht

Die spätere Wiedereinschaltung der Stromrichtergruppe erfolgt mit Hilfe eines Startreglers 21, der mittels eines Umschalters 22 anstelle des normalen Reglers ill an das Steuergerät 10 angeschlossen wird. Der Startregler 21 ist im Prinzip genauso aufgebaut wie der normale Regler 11.

Der Startregler 21 wird über ein Summierungsglied 23 beaufschlagt, an welches die Strommesser 16 und 20 angeschlossen sind. Dabei wirkt das Signal des Strommessers 16, also der tatsächliche Strom der Station, als Strombefehl, d. h. als Sollwert, während das Signal vom Strommesser 20 zum geregelten Istwert wird. Hierdurch steuert die Stromrichtergruppe 2 nach der Deblockierung seinen Strom auf einen Wert, der die Höhe des Stationsstromes hat. Dies bedeutet, daß der Staiionsstrom vom Kurzschließer 8 zum Stromrichter kommutiert. Da dieser Kommutierungsstrom in einem Kreis fließt, der nur die niederohmigen Schaltelemente 2,4 und 8 enthält, ist zu seiner Erzeugung nur eine kleine Spannung erforderlich, was einer sehr kleinen Aufsteuerung des Stromrichters 2, 4 entspricht, beispielsweise mit einem Steuerwinksl. der nur wenig unter 90° liegt. Hierdurch wird der Strom sehr oberwellenhaltig. so daß der Strom über den Kurzschließer 8 sein Vorzeichen wechset. and der Kurzschließer 8 ein Wechselstromschaiter sein kann. Wie später erklärt wird, wird dsr Kurzschließer 8 vorzugsweise eine gewisse Zeit nach der Deblockierung des Stromrichters geöffnet. Danach wird der vom Strommesser 20 gemessene Istwert gleich dem vom Strommesspr 16 gemessenen Sollwert.

Um die Regelung sicherzustellen, nachdem der Kurzschließer 8 geöffnet wurde, hat das Summierungsglied 23 einen weiteren Eingang, an den ein Spannungsmesser 24 angeschlossen ist. welcher die Spannung an der Strornrichtergruppe 2 mißt. Bevor der Kurzschließer 8 geöffnet ist. is! dirse Spannung Null. Nachdem der Kurzschließer 8 jedoch geöffnet und stromlos geworden ist. erscheint die stark pulsierende Spannung, die den Strom im Kreis aus den Schaltungselemente!! 2, 4 und 8

getrieben hat. Da die Signnlc von den Strommessern 16 und 20 gleichgroß sind, regelt der Startregler 21 die Stmmrichiergruppe 2 auf den Spannungswert Null, entsprechend einem Steuerwinkcl von ungefähr 90".

Hiernach kann die Stromrichtergruppe 2. auf normalen Betrieb geschaltet werden, was dadurch geschieht. da3 der Umschalter 22 umgelegt wird, wodurch das Steuergerät 10 an den normalen Regler 11 angeschlossen wird. Vorher wird eine eventuelle Koordination mit der entsprechenden Station am n> anderen Ende der Gleichstrom-Übertragungsleitung 5 sichergestellt.

Der Umschalter 22 ist nur als Symbol zu verstehen. In der Praxis ist er als elektronischer Umschalter ausgeführt. :;

Um einen ruhigen Start des Stromrichters zu bekommen, liegt parallel mit dem Startregler 21 eine als Begrenzer arbeitende monostabile Kippstufe 25. die im Augenblick des Deblockierungssignals ein Signal abgibt, weiches das Steuergerät 10 auf maximalem Steuerwin- .*n kel für die Ventile der Stromrichtergruppe 2 steuert. Nach der Deblockierung klingt das Signal der Kippstufe 25 ab. so daß der Start-Regler 21 die Steuerung übernimmt und die Strumrichtergruppe 2 in zweckmäßigem Takt hochgesteuert wird. Weiter soll, beispiels- r> weise im Steuergerät IO ein Begrenzungskreis vorhanden sei::, der zusammen mit dem Umschalter 22 aktiviert werden kann und der den Steuerwinkel des Stromrichters während des Startvorganges auf einen unteren Wert begrenzt, der nur etwas unter 90° liegt, «> um die Gefahr hoher Kurzschlußströme in dem niederohmigen Kreis mit den Schaltungselementen 2,4, 8 herabzusetzen. Ein Steuerwinkel von ca. 70° reicht in der Regel aus. um den Stromrichter auf vollen Strom im Kreis mit den Schaltungselementen 2,4,8 zu steuern. η

Das Einschalten und der Start der Schaltungselemente 21 und 25 sowie die Deblockierung des Stromrichters können auf bekannte Weise durch ein gemeinsames Deblockierungssignal erfolgen, d. h. sie können manuell, beispielsweise nach einer Wartungsinspektion, oder als ■«> eine Stufe in einer automatischen, programmierten Folge, beispielsweise als Wiedereinschaltung nach einem Abbruch oder einer Störung, vorgenommen werden.

Dasselbe Deblockierungssignal steuert eine Betäti- 4-, gungsvorrichtung 26 für den Kurzschließer 8, wobei diese Betätigung mit einer gewissen Zeitverzögerung erfolgt. Durch die Dimensionierung der Schaltungselemente 21 und 25 im Verhältnis zu den übrigen Kreisen bestimmt man die für den Stromanstieg des Stromrich- w ters im Sinne eines ruhigen Starts für erforderlich angesehene Zeit, und die entsprechende Zeitverzögerung wird in der Betätigungsvorrichtung 26 eingestellt.

so daß der Kurzschließer 8 öffnet, wenn der Strom des Stromrichters die Größe des Gleichstromes der Station erreicht hat. Daß der Stromrichter wirklich dcblockiert ist und arbeitet, kann u. a. durch die Wechselstromkomponente im Stromrichterstrom angezeigt werden, die von der kräftigen Oberwellenspanniing bei Steuerwinkeln von ungefähr 90° herrührt. Diese Wechselstromkomponente kann leicht abgenommen werden von der Sekundärseite eines Stromwandlcrs 28. der in Reihe mit dem Kurzschließer 8 liegt, oder von dem nachstehend erwähnten Transduktor 27.

Nach öffnen des Kurzschließer 8 muß kontrolliert werden, ob dieser stromlos wird und nicht etwa ein Lichtbogen stehenbleibt. Bei dem Slartprinzip nach der Erfindung erfolgt diese Überprüfung am besten durch eine Beobachtung der Spannung am Stromrichter. Diese Spannung wird von dem Spannungsmesser 24 erfaßt, und da der Startregler 21 und das Steuergerät 10 danach streben, die Gleichspannungskomponcnte des Stromrichters auf Null zu steuern, wird der Spannungsmesser 24 eine relativ große Wechselspannung messen, wenn der Kurzschließer 8 stromlos ist. Eine solche Wechselspannungskomponente kann mit einem Spannungswandler 29 oder anderen geeigneten Meßkreisen gemessen werden.

Wenn der Kurzschließer 8 eine gewisse Zeit nach seiner vollständigen öffnung immer noch Strom führt. so i"t der Einschaltvorgang der Stromrichtergruppe 2 mi&Tungen. so daß der Kurzschließer 8 wieder eingeschaltet wird, was ein in der Stromrichtertechnik übliches, z. B. aus der deutschen Patentschrift 10 85 608 bekanntes Verfahren ist.

Daß der Kurzschließer 8 stromlos geworden ist. kann beispielsweise mit einem Transduktor 27, der in Reihe mit dem Kurzschließer 8 liegt, festgestellt werden.

Dieser Transduktor kann anstelle der Kombination der Strommesser 16 und 20 auch zur Steuerung des Start-Reglers 21 beim Starten verwendet werden, wie dies in Fig.2 angedeutet ist. Der Strom über den Kurzschließer 8 ist nämlich auch ein Maß für den Unterschied zwischen dem Strom der Stromrichtergruppe 2 und dem Strom der ganzen Station. In diesem Falle werden also dem Summierungsgüed 23 nur die Meßwerte des Transduktors 27 und des Spannungsmessers 24 zugeführt, von denen der eine Null sein muß, wenn der andere von Null abweicht. Diese Meßwerte werden mit entgegengesetztem Vorzeichen dem Summierungsglied 23 zugeführt, und ein von Null verschiedenes Ausgangssignal des Summierungsgliedes 23 wird vom Start-Regler 21 als Anzeige eines Fehlers aufgefaßt, der durch Steuerung des Stro· Trichters beseitigt werden muß.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Wiedereinschaltvorrichtung für eine, durch' einen Kurzschließer (8) überbrückte Stromrichtergruppe (1, 2) einer aus wenigstens zwei Stromrichtergruppen (1, 2) bestehenden Stromrichteranordnung, bei der die Stromrichtergruppen (1, 2) gleichstromseitig in Reihe an eine Gleichstromübertragungsleitung (5), wechselstromseitig parallel an ein Wechselstromnetz (6) angeschlossen sind, mit einer ersten Steueranordnung, die je ein Steuergerät (9, 10) für jede Stromrichtergruppe umfaßt, welche Steuergeräte (9, 10) von einem Regler (11) für betriebsmäßige Aussteuerung gesteuert werden, mit einer zweiten Steueranordnung, die vermittels Umschaltung die erste Steueranordnung zum Zeitpunkt der Wiedereinschaltung einer überbrückten Stromrichtergruppe derart ersetzt, daß wenigstens ein Ventil dieser Stromrichtergruppe gezündet wird, um über den Kurzschließer (8) einen Strom zu treibe^ der etwa gleich groß jedoch entgegengesetzt gerichtet ist, wie der Betriebsstrom der nicht überbrückten Stromrichtergruppe, so daß der Kurzschließer (8) nahezu stromlos geöffnet werden kann, mit einer Betätigungsvorrichtung (26) für den Kurzschließer (8), welche den Kurzschließer (8) nach Erreichen eines nahezu stromlosen Zustandes öffnet, und mit einem Umschalter (22), der nach erfolgter Öffnung des Kurzschließers (8) die Regelung der wiedereingeschalteten Stromrichtergruppe (2) an die erste Steueranordnung übergibt, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Steueranordnung aus dem Steuergerät (10) der ersten Steueranordnung und einem Startregler (21) besteht, daß das Steuergerät (10) der ersten.- nordnung unverändert alle Ventile der überbrückten Siromrichtergruppe (2) ansteuert, und daß dieses Steuergerät (10) von dem Startregler (21) über den Umschalter (22) gesteuert wird, welchem Startregler (21) die Differenz des als Sollwert wirkenden Betriebsstromes der Stromrichteranordnung (1—4) und des als Istwert wirkenden Stromes der durch den Kurzschließer (8) kurzgeschlossenen Stromrichtergrdppe (2) zugeführt wird.

2. Wiedereinschaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Eingang des Startreglers (21) auch ein der Spannung der kurzgeschlossenen Stromrichtergruppe entsprechender Meßwert (24) zugeführt wird, und zwar mit denselben Vorzeichen wie der genannte Istwert, wodurch nach dem Öffnen des Kurzschließer^ (8) die Gleichspannung der Stromrichtergruppe auf den Spannungswert Null geregelt wird.

3. Wiedereinschallvorrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Istwert von einem Strommesser (20) auf der Wechselstromseite, des kurzgeschlossenen Stromrichters (2, 4) und der genannte Sollwert von einem Strommesser (20) auf der Wechselstromseite des kurzgeschlossenen Stromrichters (2, 4) und der genannte Sollwert von einem Strommesser (16), der in Reihe mit der gesamten Anordnung liegt, geliefert wird.

4. Wiedereinschaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombination des genannten Istwertes und Sollwertes von einem Strommesser (27) geliefert wird, der in Reihe mit dem genannten Kurzschließer (8) für die

kurzgeschlossene Stromrichtergruppe (2) liegt.

5. Wiedereinschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Wiedereinschaltung eines Stromrichters ein Begrenzer (25) vorhanden ist, welcher die Ventile des Stromrichters bei der Deblockierung vorübergehend auf maximalen Steuerwinkel steuert.

6. Wiedereinschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeiri-jiet, daß der Startregler (21) einen Grenzweirtgeber enthält, der beim Start den Steuerwinkel der Stromrichtergruppe (2) nach unten auf einen Wert von ungefähr 70° begrenzt