DE2926423A1

DE2926423A1 - Spannungsmesseinrichtung zur ventilsteuerung von stromrichtern in hgue-anlagen

Info

Publication number: DE2926423A1
Application number: DE19792926423
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl Ing Golde; York Dipl Ing Rogowsky
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1979-06-27
Filing date: 1979-06-27
Publication date: 1981-01-08
Also published as: CA1146628A; SE8004787L; BR8004002A; ZA803754B; ATA335480A; CH651703A5; AT374984B

Description

Spar-mungsmeBeinvichtung zur Ventilsteuerung von
Stromrichtern in HGÜ-Anlagen Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei der Steuerung netzgeführter Stromrichter ist es zur Bestimmung des Zündzeitpunktes der Ventile erforderlich, ein phasenrichtiges Abbild der Netzspannung in der GröS»evon etwa 100 bis 380 V auf Erdpotential zur Verfügung zu hauben. Bis zu einer Netzspannung von maximal 220 kV können zu diesem Zweck induktive Spannungswandler in konventioneller Bauweise wirtschaftlich eingesetzt werden.
Bei höheren Spannungen stehen wegen der zu teuren Hochspannunfflsisolation derartige Wandler nicht zur Verfügung. Stattdessen gibt es kapazitive Wandler nach VDE 0414. Diese Wandler haben allerdings lediglich eine definierte Klassengenauigkeit in bezug auf die Grundschwingung der Spannung, was beim üblichen Einsatz zu Verrechnungszwecken völlig ausreicht.
Bei der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung weisen die angeschlossenen Wechselstromnetze zumeist eine Spannung auf, die höher als 220 kV ist. Die von der Spannungshöhe her an sich einsetzbaren kapazitiven Wandler sind zur Erstellung des für die Steuerung der Stromrichterventile benötigten Abbildes der Netzspannung jedoch nicht geeignet, weil infolge des Frequenzganges der Wandler wegen der nicht auszuschließenden Oberschwingungen die Sekundärspannung nach Betrag und Phasenlage fehlerhaft ist. Auch rufen plötzliche Änderungen der Grundschwingung der Netzspannung Wandlerfehler hervor, da wegen des Einschwingvorganges die Änderungen erst zeitverzögert azide der Sekundärseite auftreten.
Naheliegend ist es, den oder die Spannungswandler konventioneller Bauart auf der Sekundärseite des Stromrichtertransformators anzuschließen. Diese Spannung ist aber auch noch sehr hoch und hat, je nach dem Platz des Stromrichtertransformators innerhalb des Polsystems, eine Gleichspannungskomponente von mehrfacher Größe der leiterspannung gegen Erde.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung anzugeben, mit der bei geringem Aufwand und raumsparend ein phasenrichtiges Abbild der Netzspannung auch bei einer Höhe von über 220 kV gewonnen werden kann.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Einrichtung der eingangs angegebenen Art durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zu Nutze, daß Ei senkern und Kessel des Stromrichtertransformators sich schon auf Erdpotential befinden, so daß ohne nennenswerten Isolationsaufwand mittels der Hilfswicklung die benötigte Abbild-Spannung in der richtigen Höhe und auf richtigem Potential gewonnen werden kann. Die Einrichtung ist somit preiswert fertigbar, da Höchstspannungsdurchführungen gespart werden. Die Messung bringt bereits ein Maß für die ventilseitige Spannung, ohne daß, wie sonst nötig, die Stufenschalterstellung des Stromrichtertransfcrmators berücksichtigt werden muß. Außerdem wird weniger Platz in der Anlage benötigt, und es werden zusätzliche Isolierstrecken, die Anlaß zu Störungen geben können, eingespart.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den tJnteransprüchen beschrieben: In vielen Fällen ist der primärseitige Sternpunkt des Stromrichtertransformators starr geerdet. In diesen Bällen wird zweckmäßigerweise auf eine separate Hilfswicklung verzichtet und statt dessen der innere, erdnahe Teil der Primärwicklung über (leistungsschwache) Anzapfungen herausgeführt.
Bei Verwendung getrennter Hilfswicklungen wird der Sternpunkt bzw. bei Einphasen-Einheiten ein Ende der Hilfswicklung direkt an den Kern des Stromrichtertransformators angeschlossen, so daß sich eine bzw. drei Durchführungen sparen lassen.
Da die Hilfswicklung gegenüber Kurzschlüssen durch den Primarschalter am Stromrichtertransformator nicht geschützt ist, ritz sie durch sekundärseitige Sicherungen geschützt werden, wobei die ungeschützte Beizung so kurz wie möglich sein- sollte. DiDs ist am besten zu erfüllen, wenn jeweils die Sicherung unmittelbar an die Hilfswicklung angeschlossen ist.
Zur Vermeidung bzw. Kompensation der durch die unvermeidlichen Streuflüsse im Stromrichtertransformator bedingten Wandlerfehler ist die Hilfswlcklung möglichst eng-mit dem Primärfluß zu verketten. Diese Möglichkeit beschränkt sich praktisch darauf, den sekundären Streufluß zu vermeiden, bedeutet also, die Hilfswickllmg möglichst direkt am Kern anzuordnen. Der dann immer noch infolge der primären Streuspanni;ng vorhandene Fehler läßt sich <tuf ein Minimum reduzieren, wenn eine den Stromänderungen (di/dt)proportionale zusätzliche Spannung durch eine Zusatzeinrichtung bereitgestellt und der an der Hilfswicklung abgenommenen Spannung hinzugefügt wird.
Die Erfindung soll im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden. -Es zeigen Figur 1 bis Figur 3 in schematischer Darstellung verschiedene Anordnungen der Hilfswicklung am Stromrichtertransformator und Figur 4 ein Transformatorersatzschaltbild mit einer Zusatzeinrichtung.
Gemäß Fig.1 besitzt ein Stromrichtertransformator einen geblechten, geerdeten Eisenkern1 in einem (z.B. mit Isolieröl gefüllten) Kessel 2 mit isolierten Durchführungen 5 durch die Wandung des Kessels 2. Auf den Kern 1 sind unter Zuhilfenahme einer Hochspannumgsisolation 7 dIe mit einem Wechselstromnetz hoher Spannung verbundene (Primär-)Wicklung 3 und die mit einem (nicht gezeigten) Stromrichter verbundene (Sekundär)--Wicklung ' aufgebracht.
Auf dem Kern 1 ist ferner gemäß der Erfindung, ohne daß eine Hochspammungsisolation notwendig ist, eine Hilfswicklung 6 vcrgesehen, deren Anschlüsse 11 aus dem sessel herausgeführt sind. Der eine Anschluß 11 ist dabei über eine direkt an die Hilfswicklung 6 angebaute Sicherung 8 geführt, während der andere Anschluß 11 außerhalb des Kessels 2 geerdet ist. Sollte keine Erdung vorgesehen sein, ist auch der zweite Anschluß zweckmäBigerweise über eine SicheXung gefuhrt.
Die Hilfswicklung 6 ist derart angeordnet, daß durch sie ein magnetischer Fluß umfaßt ist, der dem durch die Netzspannung U mittels der Wicklung 3 hervorgerufenen Fluß möglichst naheliegt. Damit ist es ohne großen Aufwand möglich, an den Anschlüssen 11 der Hilfswicklung 6 auf Erdpotential ein phasengetreues Abbild der hohen Netzspannung U1 abzunehmen, welches zur Steuerung der Ventile des an die Wicklung 4 angeschlossenen Stromrichters dient.
Entsprechend Fig.2 wird die Hilfswicklung 6 durch eine AE-zapfung 9 am starr Geerdeten Sternpunkt der netvseitigen Stromrichtertransformatorwicklung 3, die zwischen der Phasenspannung R und dem Sternpunkt 0 liegt, gebildet. Die Anschlüsse der Hilfswicklung 6 sind wiederum mit 11 bezeichnet.
In Figur 3 ist gezeigt, daß die getrennt angeordnete =ilfswicklung 6 einseitig direkt mit dem geerdeten Kern 1 des Stromrichtertransformators verbunden ist. Dadurch ist (für die gezeigte Einphasen-Einheit) eine Durchführung für den ein Anschluß 11 eingespart.
In Figur 4 ist das übliche Ersatzschaltbild (ohne die ohmschen Widerstände zu berücksichtigen) für einen Transformator argegeben. Die primärseitige Streuinduktivität L (der Wicklung 3) ist mit 13, die sekundärseitige Streuinduktivität (der Wicklung 4)ist mit 14 und die Kopplungsimduktivität ist mit 15 bezeichnet.
Die Netzspannung ist mit U1, die stromrichterseitige Spannung ist mit U2 und die Magnetisierungsspannung ist mit UFE bezeichnet. Der sekundärseitig an den Stromrichtertransformator angeschlossene Stromrichter ist mit 16 beziffert.
Selbst bei einer günstigen Anordnung der Hilfswicklung 6, durch die der sekundäre Streufluß des Stromrichtertransformators bei der Erstellung des Abbildes der Netzspannung außer acht gelassen werden kann, ist es eventuell notwendig, den Meßfehler infolge des primärseitigen Streuflusses zu kompensieren.
Diese Eompensation erfolgt mittels einer Zusatzeinnichtung12, die eine den induktiven Spannungsabfällen am der netzseitigen Wicklung (L.di/dt) proportionale Spannung bereitstellt. Diese stromproportionale Spannung wird dann der an den Anschlüssen 11 der Hilfswicklung 6 vorhandenen (Meß-)Spannung zugefügt. Zur Bildung der stromproportionalen Spannung wird der Zusazzeinrichtung 12, vorzugsweise einem Differenzierglied, über einen Stromwandler 17 der primärseitige Strom i1 zugeführt, L i s t e d e r B e z u g s z e i c h e n 1 Eisenkern eines Stromrichtertransformators 2 Kessel des Stromrichtertransformators 3 Netzseitige Wicklung des Stromrichtertransformators 4 StromrichterseitigeWicklung d. Stromrichtertransf.
5 Isolierte Durchführungen durch die Kesselwand 6 Hilfswicklung 7 Hochspannungsisolation 8 Sicherung 9 Anzapfung an der netzseitigen Wicklung 10 Anschluß der Hilfswicklung an den Kern 11 Anschlüsse an die Hilfswicklung 12- Zusatzeinrichtung 13 Primärseitige Ersatzinduktivität 14 Sekundärseitige Ersatzinduktivität 15 Kopplungsinduktivität 16 Stromrichter 17 Stromwandler Netzspannung U2 Stromrichterseitige Spannung UFE Magnetisierungsspannung R Phasenanschluß O Sternpunkt Ldi/dt Netzseitiger induktiver Spannungsabfall i1 Primärseitiger Strom

Claims

Patentansprüche e Einrichtung zur Erstellung des phasenrichtigen Abbildes der hohen Wechselspannung eines Netzes für die Steuerung der netzgeführten Ventile eines über einen Stromrichtertransformator mit7dem Netz verbundenen Stromrichters in einer Hochspannungs-Gleichstrom-8bertragungsanlage, gekennzeichnet durch eine im Stromrichtertransformator vorgesehene HilSswicklung (6).
2. Einrichtung nach Anspruch 1 mit im Sternpunkt starr geerdetem Stromrichtertransformator, dadurch gekennzeichnet, daß die Rilfswicklung (6) durch eine Anzapfung (9) am Sternpunkt der netzseitigen Stromrichtertransformatorwicklung (3) gebildet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kilfswicklung (6) einseitig direkt mit dem geerdeten Kern (1) des Stromrichtertransformators verbunden ist.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch Zekennzeichnet, daß einer der Anschlüsse (11) an die Hilfswicklung (6) über eine direkt an die Hilfswicl lung (6) angebaute Sicherung (8) geführt ist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Hilfswicklung (6) ein magnetischer Fluß umfaßt wird, der demjenigen durch die Netzspannung (U1) hervorgerufenen Fluß möglichst nahe liegt.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Zusatzeinrichtung (12), die eine Kompensation der induktiven Spannungsabfälle an der netzseitigen Stromrichtertransformatorwicklung(3) bewirkt.