DE2538493A1

DE2538493A1 - Hochspannungsgleichstromuebertragungsanlage

Info

Publication number: DE2538493A1
Application number: DE19752538493
Authority: DE
Inventors: Aake Dipl Ing Ekstroem; Kjell Dipl Ing Eriksson; Lars-Erik Dipl Ing Juhlin
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1974-09-11
Filing date: 1975-08-29
Publication date: 1976-03-25
Also published as: SE385173B; FR2285011B1; US4126892A; GB1510717A; CH589958A5; DE2538493C3; JPS5154240A; FR2285011A1; CA1034637A; DE2538493B2; SE7411456L; JPS5915257B2

Description

PATENTANWÄLTE -, ,._{f +/}τ- · _ß ₁ * ο

DIPL.-INQ. H. MISSLING ^ran^urt/Lam, dei. 14. ο.

DIPL.-ING. R. SCHLEE Boe/Prs 20.007 P GIESSEN, Bismarckstraße 43

DR.-ING. J.BOECKER 2538493 FRANKFURT 1, Rathenaupl. 2 fcww-rww

Allmänna Svenska Elektriska Aktiebolaget Västeras/Schweden

Ilochspaxinungsgleichstromubertragungsanlage

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochspannungsgleiclistromübertragungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei Ilochspannungsgleichstromübertragungsanlagen, bei denen die Gleichrichterseite aus ungesteuerten Ventilen aufgebaut ist, wird der Gleichstrom während des Iformalbetriebes von der Wechselrichterstation gesteuert, so daß es wichtig ist, die Jbertragungsanlage gegen Überströme zu sichern, wenn die Y/echselrichterspannung ausfällt oder ein Kurzschluß auf der Leitung auftritt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gleichstromübertragungsanlage der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei der die Übertragungsanlage gegen die eben genannten überströme gesichert ist.

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Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Kochspannungsgleichstromübertragungsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale aufweist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Gemäß der Erfindung wird also die Gleichrichterstation mit einer kombinierten Spannungs- und Stromregelung mit Stellglied auf
der Wechselstroniseite versehen, während eine Dominanz schaltung dafür sorgt, daß stets der Hegelkreis mit dem kräftigsten
Eingriff die Steuerung der Wechselspannung bestimmt. Die
Fähigkeit einer solchen Schaltung, gegen Überströme zu schützen, beruht in erster Linie darauf, daß die Induktivität der Glättungsdrossel und andere Induktivitäten so groß sind, daß die
Spannungsregelung des Gleichrichters die Spannung und damit
den Strom auf angemessene Werte halten kann. Wenn dabei der
Sollwert für die Spannungsregelung von der Wechselspannung
der Wechselrichterstation nach Abzug eines angemessenen Spannungsmarginals gebildet wird, so kann man bei Störungen- einen angemessenen Ausgangswert für die Gleichrichterspannung sicherstellen.

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Die Erfindung ist insbesondere für GleichrichterStationen geeignet, die direkt von einem Generator gespeist werden, da hier die verhältnismäßig schnelle Steuerbarkeit der Spannung des Generators für die Zwecke der Erfindung genutzt v/erden kann.

Die strombegrenzende Wirkung der Induktivitäten der Anlage kann bei einer Gleichrichterstation mit Ventilen in zwei Sechspulsgruppen, die untereinander zu einer Zwölfpulsschaltung phasenverschoben sind, dadurch verstärkt werden, daß man diese zusammenschaltet, so daß sie teilweise eine gemeinsame lioramutierungsinduktivität haben. Kierdurch bekommt der Gleichrichter bei Überströmen eine stark fallende Spannungs-Stromcharakteristik infolge der Überlappung zwischen den Kommutierungen.

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

Fig. 1 eine Gleichstromübertragungsanlage gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Einzelheit der Gleichrichterstation,

Fig. 3 Strom-Spannungscharakteristiken für die Stationen,

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Pig. 4 verschiedene Arten für die Zusammenschaltung zweier Ventilbrückenschaltungen der Gleichrichter station.

Pig. 1 zeigt eine Hochspannungs-Gleichstromübertragungsanlage mit einer Gleichrichterstation 1 und einer Wechselrichterstation 2, die über eine GIeichstromleitung 30 verbunden sind.

Die Gleichrichterstation umfaßt zwei in Reihe geschaltete Diodengleichrichter in Brückenschaltung 1a und 1b mit ihren jeweiligen Stromrichtertransformatoren 3a bzw. 3^, die von einem Generator 4 gespeist werden, dessen Erregerwicklung 5 an die Speisevorrichtung 6 angeschlossen ist. Pur die Speisevorrichtung 6 und damit die Generatorspannung gibt es zwei Regelkreise 7-10 und 13-16, von denen der erste spannungsregelnd und der zweite stromregelnd ist.

Der Spannungsregelkreis umfaßt einen Spannungsteiler 7, der an die Leitung 30 angeschlossen ist. Die am Spannungsteiler 7 abgegriffene Spannung wird mit einem Sollwert U ~ verglichen, der an die Klemme 28 des Summierungsgliedes 8 angeschlossen ist. Die Differenz der beiden Werte wird dem Regler 9 zugeführt. Der Stromregelkreis umfaßt eine Strommeßeinrichtung 13, deren Meßwert im Summierungsglied 14 mit einem Sollwert I _f verglichen wird, der beispielsweise von der Wechselrichterstation geliefert wird und an die Klemme 29 angeschlossen ist. Der Differenzwert

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wird dem Regler 15 zugeführt. Mt Hilfe der an den Spannungsteiler 7 angeschlossenen Begrenzungsvorrichtung 17 kann der Stromsollwert spannungsabhängig gemacht werden, so daß der Stromsollwert zumindest teilweise der Ieitungsspannung folgt.

Um diese beiden Regelkreise schneller und empfindlicher zu machen, v/erden sie zweckmäßigerweise mit differenzierenden Gliedern versehen. Das differenzierende Glied 23 für den Stromregelkreis wird über das Summierungsglied 24 mit derselben Polarität angeschlossen wie der Strommeßwert der Strommeßeinrichtung 13, so daß positive Werte des zeitlichen Differentialquotienten des Stromes das zum Regler 15 gelieferte Signal vergrößern, was bedeutet, daß die Speisevorrichtung und damit die Generatorspannung heruntergesteuert wird.

Das differenzierende Glied 25 für den Spannungsregelkreis wird über ein Begrenzungsglied 26 und das Summierungsglied 27 mit einer Polarität angeschlossen, welche der Polarität des Signals vom Spannungsteiler entgegengesetzt ist. Das Begrenzungsglied 26 begrenzt das Signal außerdem auf negative Werte, so daß nur negative Differentialquotienten von bestimmter Größe passieren können. Solche negativen Differentialquotienten treten bei schnellen Spannungsfällen auf der Leitung auf, die wahrscheinlich auf Störungen z.B. infolge Leitungsfehlern oder eines Abbruches in der Wechselrichterstation beruhen.

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Die Regler 9 und 15 werden an die Eingänge 10 bzw. 16 der Dominanzschaltung angeschlossen, und das größere von beiden Signalen gelangt über den Ausgang 12 der Dominajizschaltung zur Speisevorrichtung 6 zwecks Steuerung der Generatorspannung. Während des normalen Betriebes, bei dem die Stromsteuerung des Wechselrichters den gewünschten Gleichstromsollwert I _ei- sicherstellt, ist das Signal vom Regler 15 Null oder zumindest sehr klein, so daß der Spannungsregelkreis 7-10 die Steuerung beherrscht. Bei Fehlern auf der Leitung oder im Wechselrichter, bei denen der Gleichstrom zunimmt, wird der Stromregelkreis 13-16 von einem bestimmten Zeitpunkt an dominieren und die Generatorspannung herabsetzen. Dieser Effekt kann mit Hilfe des Gliedes 17 verstärkt werden, welches den Stromsollwert bei niedriger Leitungsspannung reduziert, wodurch das Signal zur Herabsteuerung der Generatorspannung verstärkt wird.

Die Wechselrichterstation 2 umfaßt zwei gesteuerte Ventilbrückenschaltungen 2a und 2b mit Stromrichtertransformatoren 31a und 31b, die an das Wechselstromnetz 32 angeschlossen sind. Um schnell auf Spannungsfälle im Netz 32 reagieren zu können, bevor diese wesentliche überströme auf der Gleichstromleitung verursachen, wird der Spannungssollwert U ~ der Gleichrichterstation vorzugsweise vom Netz 32 über den Spannungstransformator 33 und das Summierungsglied 34 abgeleitet, in welchem der Spannungswert um ein erforderliches

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Spannungsmargxnal reduziert wird. Von hier aus wird der Sollwert an die Klemme 28 in der Gleichrichterstation über irgendeine Fernmeldeleitung übertragen. Hierdurch wird das gewünschte Spannungsmargxnal zwischen den Stationen bei Variationen in der HetssOannung sichergestellt.

In Fig. 1 wird die Gleichrichterstation direkt vom Generator 4 gespeist, dessen Spannungssteuerung daher zur Regelung der Leitungsspannung benutzt werden kann. Wenn die Gleichrichterstation an ein größeres Netz mit von außen vorgegebener Spannungsregelung angeschlossen ist, dann kann die Gleichrichterstation über Stufenschalter an den Transformatoren 3a und 3b oder am Haupttransformator für die ganze Station gesteuert werden. Dabei wird der Dominanzkreis 11 an den betreffenden Stufenschalter angeschlossen.

Fig. 2 zeigt Beispiele für den Aufbau des Dominanzgliedes 11. Die Schaltung hat Eingangsklemmen 10 und 16 und eine Ausgangsklemme 12. Für jeden Regelkreis ist ein Verstärker 21 bzw. 18 vorhanden und für den Spannungsregelkreis ist ein Eingangswiderstand 20 vorhanden.

Der Verstärker 18 des Stromregelkreises ist über die Diode 19 an den Eingang des Verstärkers 21 des Spannungsregelkreises angeschlossen. Hierdurch wird die normale Regelung durchgeführt, d.h. alle Regeleingriffe mäßiger Größe sowie alle Heraufsteuerungen über den Spannungsregelkreis 10, 21. Nur die herab-

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steuernden Signale des Stromregelkreises 16, 18, die eine bestimmte Größe erreichen, die also von Störungen in der Übertragung herrühren, werden über den Spannungregelkreis dominieren und an den Ausgang 12 gelangen. Am Ausgang der Dominanzschaltung 11 kann ein zusätzlicher Regelverstärker 22 angeschlossen sein.

In Pig. 1 sind die Diodenbrückenschaltungen 1a und 1b, die vorzugsweise sechspulsig aufgebaut sind, mit Stromrichtertransformatoren 3a und 3b versehen, die stern-dreieck- bzw. stern-sterngeschaltet sind. Hierdurch bilden die beiden Gleichrichter zusammen eine Zwölfpulsgruppe. Da der Generator 4 direkt an die Transformatoren 3a und 3t> angeschlossen ist, wird die Generatorreaktanz zu einem Teil der Kommutierungsreaktanz des Gleichrichters. Dies hat zur Folge, daß die Gleichrichterstation eine stark fallende Spannungs-Stromcharakteristik hat, d.h. die Spannung sinkt bei zunehmendem Strom stark ab infolge der Überlappung der Kommutierungsintervalle beim Zwölfpulsbetrieb. Eine solche Überlappung tritt beim Sechspulsbetrieb erst bei bedeutend höheren Strömen auf, so daß die Spannung bei zunehmenden Strom bedeutend langsamer fallen würde, wenn die beiden Einheiten 1a, 3a und 1b, 3b aus Gleichrichter und Transformator nicht über den Generator 4 verbunden wären.

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Diese Verhältnisse sind in Fig. 3 veranschaulicht, wo I und II die Strom-Spannungscharakteristiken für die Gleichbzw. Wechselrichterseite sind. Die Gleichrichtercharakteristik hat zunächst einen geradlinigen, leicht abfallenden Teil a, der bei höheren Strömen aufgrund der Überlappung zwischen den Kommutierungen in einen schnell fallenden Teil übergeht. Bei Zwölfpulsbetrieb ist dieser Abfall bedeutend stärker (Kennlinie b) als beim Sechspulsbetrieb (Kennlinie c). Durch die gemeinsame Kommutierungsreaktanz beim Zwölfpulsbetrieb erhält man daher eine automatische Heruntersteuerung des Gleichrichters. Diese Heruntersteuerung kann so stark sein, daß man auf eine besondere Glättungsdrossel zur Gleichstrombegrenzung in der Gleichrichterstation verzichten kann, so daß man sich in der Y/echselrichterstation mit einer Glättungsdrossel 35 zur Glättung der Gleichstromoberwellenspannung begnügen kann.

Wenn die Gleichrichterstation keinen eigenen Generator hat, kann das Zusammenschalten der beiden Gleichrichter nach Pig. 4a oder 4b geschehen, also entweder über einen Dreiwicklungstransformator 3* oder über eine Induktivität 36.

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Claims

1j Kochspannungsgleichstromiibertragungsanlage mit einer Gleichrichterstation und einer Wechselrichterstation, die über eine Gleichstromleitung verbunden sind, wobei die Gleichrichterstation mit ungesteuerten Ventilen und einer Anordnung zur Steuerung der an die Ventile angeschlossenen Wechseispannung ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Steueranordnung (6) über eine Dominanzschaltung (11) wahlweise als Stellglied zweier verschiedener Regelkreise dient, von denen der eine (7—10) die Leitungsspannung regelt und der andere (13-16) den Leitungsstrom regelt.

2. Hochspannungsgleichstromübertragungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert (U f.) für den Spannungsregelkreis (7-10) der Viert der an die Ventile der Wechselrichterstation angeschlossenen Wechselspannung (32) ist, abzüglich eines erforderlichen Spannungsmarginals (U ) zwischen den Stationen.

3. Hochspannungsgleichstromübertragungsanlage nach Anspruch 1

dadurch gekennzeichnet
oder 2, dsscD^sxadJoaxtx, daß die Ventile der Gleichrichtersta'tion in zwei Sechspulsgruppen (1a, 1b) geschal-tet sind, die untereinander zu einer Zwölfpulsschaltung phasenverschoben sind, und daß die beiden Sechspulsgruppen über Induktivitäten zusammengeschaltet sind, so daß sie teilweise eine gemeinsame Kommutierungsinduktivität bekommen.

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