DE4343929A1 - Verfahren zur Inbetriebnahme und zur Außerbetriebnahme eines Zusatztransformators - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Inbetriebnahme und zur Außerbetriebnahme eines Zusatztransformators, einer Schrägtransformatoranordnung.

Um den Energiefluß in Hochspannungsnetzen nach Bedarf steuern zu können, werden sogenannte Schrägtransformatoranordnungen in die zu steuernde Hochspannungsübertragungsleitung zwi­ schengeschaltet. Die zugehörigen Spezialtransformatoren erzeugen Längs- und/oder Querspannungen oder -ströme, welche den auf der Hochspannungsübertragungsleitung vorhandenen elektrischen Größen eingeprägt werden.

Derartige Transfor­ matoren sind beispielsweise aus den BBC Mitteilungen 8/72, Seiten 376 bis 383 bekannt.

Eine übliche Schrägtransformatoranordnung besteht aus einem Erregertransformator, der die benötigte Energie aus dem Netz entnimmt und einem Zusatztransformator zuführt. Der Zusatz­ transformator ist dabei in Reihe zur Übertragungsleitung ge­ schaltet. In der Patentanmeldung P 43 23 290.6 wurde vorge­ schlagen, den Zusatztransformator auf seiner Steuerungsseite über einen Gleichstromzwischenkreis zu speisen. Ein beson­ deres Problem stellt bei der Errichtung von derartigen Anord­ nungen, insbesondere mit Zwischenkreisumrichter, die In- und Außerbetriebnahme dar. Bei konventionellen Anordnungen ohne Umrichter besteht dieses Problem nicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzu­ geben, mit dem auf einfache Art und Weise eine Schrägtrans­ formatoranordnung mit Zwischenkreisumrichter in Betrieb ge­ nommen werden kann. Die zweite Aufgabe bezieht sich auf die Außerbetriebnahme.

Die Lösung der ersten Aufgabe gelingt mit einem Verfahren zur Inbetriebnahme eines in eine elektrische Energieübertragungs­ leitung geschalteten Zusatztransformators, wobei in einem ersten Schritt dessen steuerungsseitige Wicklungen zunächst kurzgeschlossen sind und in einem zweiten Schritt unter Auf­ hebung des Kurzschlusses den Wicklungen Energie zugeführt wird.

Eine Lösung der zweitgenannten Aufgabe gelingt mit einem Verfahren zur Außerbetriebnahme des Zusatztransformators, wobei in einem ersten Schritt zunächst die Energiezufuhr für den Zusatztransformator bis auf Null verringert wird und in einem zweiten Schritt die steuerungsseitigen Wicklungen des Zusatztransformators kurzgeschlossen werden.

Auf diese einfache Weise ist gegenüber herkömmlichen Schräg­ transformatoranordnungen mit Spannungszwischenkreis eine wesentlich vereinfachte In- und Außerbetriebnahme möglich. Im ersten Schritt ist der erfindungsgemäß steuerungsseitig kurz­ geschlossene Zusatztransformator als passives Bauteil in die elektrische Übertragungsleitung geschaltet. Er übt quasi kei­ nen Einfluß auf die Energieübertragung aus. Seine Ansteuer­ einrichtungen, insbesondere der Gleichstromzwischenkreis, können gegebenenfalls ganz abgekoppelt sein. Durch Aufhebung des Kurzschlusses und anschließender Zufuhr von Energie ergibt sich ein stufenloser Übergang vom ungesteuerten Leistungsfluß auf der elektrischen Leitung zum gesteuerten. Es findet dabei keinerlei Unstetigkeit im Leistungsfluß auf der Übertragungsleitung statt. Zu jedem Zeitpunkt ist am Zusatztransformator ein geschlossener Stromkreis vorhanden. Überspannungen am Zusatztransformator werden so vermieden. Es besteht auch keine Gefahr der Überschreitung der Stabilitäts­ grenze bei der Leistungsübertragung. Die Vorteile gelten sinngemäß für die In- und die Außerbetriebnahme.

Bei der Außerbetriebnahme wird durch die Glättungsdrossel des Gleichstromszwischenkreises die Anfangskurzschlußwechsel­ stromleistung des Gleichrichters vermindert, so daß beim Ein­ legen der Kurzschlußverbindung die Stromregelung am Gleich­ richter in der Lage ist, den Kurzschlußstrom sicher und kon­ stant zu regeln und anschließend kontrolliert auszuschalten.

Bevorzugt kann bei der Außerbetriebnahme in einem dritten Schritt der Zusatztransformator vom Zwischenkreisumrichter elektrisch getrennt werden. Mit Vorteil kann in einem wei­ teren Schritt die Kurzschlußverbindung geerdet werden. Da­ durch werden Wartungsarbeiten oder Arbeiten bei der Inbe­ triebnahme erheblich vereinfacht und für das Personal sicherer.

Die Erfindung und weitere Vorteile werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung näher erläutert.

Die Figur zeigt zwei elektrische Netze 1a, 1b, die über elek­ trische Leitungen 3a, 3b elektrisch miteinander verbunden sind. Mit den Bezugszeichen 5a, 5b sind schematisch deren Leitungsimpedanzen dargestellt. Zur Steuerung des Leistungs­ flusses auf den Leitungen 3a und 3b ist für die Leitung 3b eine Anordnung 7, insbesondere eine Schrägtransformatoran­ ordnung, vorgesehen. Diese umfaßt im wesentlichen einen Zusatztransformator 9, einen Erregertransformator 11 mit nachgeschaltetem Stromrichter, welcher als stromgeregelter Gleichrichter 13 ausgebildet ist, und einen Stromrichter, der als selbstgeführter stromeinprägender Wechselrichter 15 ausge­ bildet ist. Beide Stromrichter sind über den Gleichstrom­ zwischenkreis 17, welcher gegebenenfalls eine Glättungsdros­ sel 19 umfaßt, miteinander verbunden. Mit der Steuergröße α wird der Betrag und mit der Steuergröße β die Phase des ein­ geprägten Stromes bestimmt. Bei dieser Anordnung 7 bildet also der Zusatztransformator 9 quasi das Stellglied für den Leistungsfluß und die übrigen Elemente den Steuerteil. Der Zusatztransformator 9 weist umrichterseitig einen Stromein­ gang nach Art eines Stromwandlers auf.

Es wird nun davon ausgegangen, daß zwischen den beiden Netzen 1a, 1b über die Leitungen 3a und 3b ein Energieaustausch stattfindet. Der Zusatztransformator 9 ist, gegebenenfalls über entsprechende Leistungsschalter, in die Leitung 3b zwi­ schengeschaltet. Seine steuerungsseitigen Wicklungen sind zu­ nächst mit einer bevorzugt dreipoligen Kurzschlußverbindung K kurzgeschlossen, so daß keine Beeinflussung des Energieflus­ ses stattfindet. Der Wechselrichter 15 und gegebenenfalls der Gleichrichter 13 werden nun derart gesteuert, daß der Strom über die Kurzschlußverbindung K zu Null wird. Dies kann be­ vorzugt mit einem Stromwandler oder einer sonstigen Meßein­ richtung überprüft werden. Nach der Kirchhoffschen Knoten­ regel ist damit der Strom im Wechselrichter 15 in Betrag und Phase gleich dem Leitungsstrom. Nach Öffnen der Kurzschluß­ verbindung K fährt die Regeleinrichtung des Zusatztransfor­ mators 9 ohne Unstetigkeit im Leistungsfluß auf den vorge­ gebenen Leistungssollwert. Dadurch kann die Energiezufuhr kontinuierlich gesteigert werden, so daß sich der gewünschte Energiefluß auf der Leitung 3b pendelfrei einstellt. Um vor Überlastung zu schützen weist die Regelkennlinie der Regel­ einrichtung neben einem Konstantstromast einen Übergang auf einen Konstantspannungsast auf. Dadurch werden gleichzeitig bei einer Unterbrechung der Leitung 3b leitungsseitige Über­ spannungen am Zusatztransformator 9 wirksam vermieden.

Gegebenenfalls kann die Kurzschlußverbindung K auch mit einer nicht näher dargestellten Erdverbindung gesichert sein, so daß Wartungsarbeiten an der Anordnung ohne Gefährdung des Personals getätigt werden können. Die Kurzschlußverbindung K kann dabei bevorzugt von einem Leistungsschalter oder einem sonstigen steuerbaren Schaltelement gebildet werden.

Wesentlich ist bei dem vorliegenden Verfahren, daß ausgehend vom unbeeinflußten Energiefluß auf der Leitung 3b kontinuier­ lich und pendelfrei der gewünschte Betriebspunkt angefahren werden kann. Ist der Zusatztransformator 9 steuerungsseitig kurzgeschlossen und ggf. geerdet, so können auch Wartungs­ arbeiten an der Umrichteranordnung einfach durchgeführt wer­ den. Das Freischalten können Trennschalter oder andere Ein­ richtungen, die die Freischaltbedingungen erfüllen, zwischen Wechselrichter 15 und der Kurzschlußverbindung K vornehmen. Zum elektrischen Verbinden der beiden Geräte sind beide Sei­ ten also im wesentlichen energielos oder es besteht zumindest kein nennenswerter Potentialunterschied. Zur Außerbetrieb­ nahme der Anordnung 7 wird analog zur oben beschriebenen In­ betriebnahme verfahren, wobei die Verfahrensschritte sinnge­ mäß in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden.

Claims (6)

1. Verfahren zur Inbetriebnahme eines in eine elektrische Energieleitung (3b) geschalteten Zusatztransformators (9) einer Schrägtransformatoranordnung (7), wobei in einem ersten Schritt dessen steuerungsseitige Wicklungen zunächst kurzgeschlossen sind und in einem zweiten Schritt unter Aufhebung des Kurzschlusses den Wicklungen Energie zuge­ führt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei dem Zusatztransformator (9) im zweiten Schritt ein geregelter Strom zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuerener­ gie für den Zusatztransformator (9) von einem Zwischen­ kreisumrichter, insbesondere mit Gleichstromzwischenkreis (17), erzeugt wird.

4. Verfahren zur Außerbetriebnahme eines Zusatztransforma­ tors (9) einer Schrägtransformatoranordnung (7), wobei in einem ersten Schritt zunächst die Energiezufuhr für den Zu­ satztransformator (9) bis auf Null verringert wird und in einem zweiten Schritt die steuerungsseitigen Wicklungen des Zusatztransformators (9) kurzgeschlossen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei in einem dritten Schritt der den Zusatztransformator speisende Zwischen­ kreisumrichter (13, 15) von dem Zusatztransformator (9) elektrisch getrennt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei in einem vierten Schritt die Kurzschlußverbindung (K) geerdet wird.