DE69012574T2

DE69012574T2 - Anordnung eines ventilstapels für hochspannungsgleichstrom in einem ventilschrank.

Info

Publication number: DE69012574T2
Application number: DE69012574T
Authority: DE
Inventors: Gunnar Asplund; Olle Ekwall
Original assignee: Asea Brown Boveri AB
Current assignee: ABB AB
Priority date: 1989-08-16
Filing date: 1990-06-29
Publication date: 1995-04-20
Anticipated expiration: 2010-06-30
Also published as: SE8902744L; SE8902744D0; US5249114A; EP0487556B1; DE69012574D1; SE464492B; AU6144190A; WO1991003087A1; EP0487556A1; JPH04507339A; JP3042877B2

Description

Es ist bekannt, daß in einer Ventilhalle zur Erzeugung von Hochspannungs-Gleichstrom die langgestreckten Stapel aus Gleichrichterventilen in vertikaler Richtung in aufgestellter oder hängender Weise angeordnet werden können. Bisher wurde dies für die Anordnung gehalten, die zu den geringsten Kosten für die Ventile und die Ventilhalle führt. Aus wirtschaftlichen Gründen müssen die notwendigen Durchführungen bei einer solchen Anordnung durch die Seitenwände der Halle geführt werden. Die Durchführungen erstrecken sich dann annähernd in horizontaler Richtung und sind, zumindest teilweise, im Regenschatten des Daches der Ventilhalle angeordnet. Eine solche Anordnung ist im wesentlichen bekannt aus der US-A-4583158. Im Falle von Gleichspannungen über etwa 400 kV kann dies zu Überschlägen führen, die durch Schmutz bedingt sind, was einerseits darauf beruht, daß ein Teil des Isolators der Durchführung, der im Regenschatten liegt, nicht durch Niederschläge gereinigt wird, und andererseits darauf, daß die untere Seite des horizontalen Isolators auch gegen Regen geschützt ist und folglich die Gefahr des Aufbaus einer kontinuierlichen Schmutzbrücke auf der Oberfläche besteht. Um dies zu verhindern, war es bisher notwendig, die Durchführungen zu schmieren, ein Vorgang, der von den Anlageneignern mit großem Mißfallen betrachtet wurde, da er einen wesentlichen Anteil der Wartungsarbeiten der Ventilhalle darstellt und den Anschein erweckt, daß eine Hochspannungs-Gleichstrom-Anlage im Vergleich zu einer Wechselstromanlage besonders wartungsbedürftig ist.
Man weiß aus Experimenten, daß Isolatoren, die vertikal und außerhalb des Regenschattens angeordnet sind, bis zu einer Gleichspannung von mindestens 600 kV in viel geringerem Maße der Gefahr eines Überschlages ausgesetzt sind. Daher sollte es eine geeignete lösung sein, alle Durchführungen auf dem Dach anzuordnen; jedoch bei den bekannten Anordnungen von Ventilstapel führt dies unweigerlich zu einer beträchtlich größeren Ventilhalle und den damit verbundenen höheren Gesamtkosten.
Gemäß der Erfindung wird nun eine neue Anordnung der Ventilstapel in der Ventilhalle vorgeschlagen. Diese Anordnung gestattet es, die Durchführungen durch das Dach zu führen, ohne daß eine Vergrößerung des Volumens der Ventilhalle erforderlich ist. Gemäß der Erfindung werden die Ventilstapel, die aus einer Anzahl elektrisch in Reihe geschalteter Ventilmodule besteht, die hintereinander angeordnet sind und die im Betrieb eine Spannung gegenüber dem Erdpotential haben, die sich längs des Stapels vergrößert, in einer im wesentlichen liegender Position angeordnet. Der Ventilstapel soll dabei in einem solchen Abstand vom Boden beziehungsweise vom Dach der Ventilhalle liegen, daß der kleinste elektrische Überschlagsabstand zwischen spannungsführenden Teilen des Stapels und dem Boden beziehungsweise dem Dach eingehalten wird und daß der elektrische Anschluß des Stapels über Durchführungen erfolgt, die durch das Dach der Ventilhalle verlaufen. Im Prinzip bedeutet dies, daß die gesamte Ventilhalle gekippt wird und, im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen, ihr Volumen nicht vergrößert zu werden braucht trotz der Tatsache, daß alle Durchführungen - sowohl für Wechsel- als auch für Gleichspannung - nun durch das Dach verlaufen.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform kann das Volumen der Ventilhalle sogar verkleinert werden, wenn das Dach der Ventilhalle schräg zur Horizontalen angeordnet wird, wobei die Tatsache ausgenutzt wird, daß die Überschlagsspannung zur Erde längs des Ventilstapels von einem Ende zum anderen zunimmt. Das Volumen der Halle kann weiter verkleinert werden, 2 wenn der Ventilstapel in solcher Weise aufgehängt wird, daß der Abstnd zwischen spannungsführenden Punkten des Ventilstapels und dem Dach beziehungsweise dem Boden der Ventilhalle nur etwas größer gemacht wird als der geltende Überschlagsabstand zwischen den entsprechenden Punkten und dem Dach beziehungsweise dem Boden der Ventilhalle.
Eine weitere Vereinfachung der Aufstellung kann erreicht werden, wenn drei Ventilstapel in einer Ventilhalle sternförmig oder Y-förmig angeordnet werden, wobei die Hochspannungsenden der Ventilstapel zusammenlaufen und elektrisch in der Mitte des Sterns verbunden werden und an eine gemeinsame Durchführung für den Hochspannungs-Gleichstrom angeschlossen sind. Zusätzlich zu dieser Ausführungsform, die eine Ersparnis an Durchführungen erbringt, kann das Volumen der Halle weiter verkleinert werden, indem dem Dach nun eine domähnliche Gestalt gegeben wird, wodurch es möglich wird, alle Wände der Halle niedriger auszuführen im Vergleich mit einer Anordnung, in welcher die Stapel in einer liegenden, aber parallelen Weise aufgehängt sind. Im letztgenannten Falle muß die gesamte Wand der Halle, die den Hochspannungsenden der Stapel zugewendet ist, bedeutend höher gemacht werden als die entsprechende Wand an dem Niederspannungsende.
Die Erfindung wird am besten verstanden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, in denen
Figur 1 eine Seitenansicht einer Ventilhalle zeigt, wie sie heute allgemein verwendet wird,
Figur 2 einen Vorschlag für eine neue Anordnung von Ventilstapeln in einer Ventilhalle zeigt. Figur 2 ist ein Schnitt längs A-A in Figur 3,
Figur 3 einen Schnitt längs B-B in Figur 2 zeigt,
Figur 4 die Ventilhalle gemäß den Figuren 2 und 3 in Draufsicht zeigt mit Transformatoren, die in den Figuren 2 und 3 nicht gezeigt sind,
Figur 5 eine Schaltung einer Gleichrichterstation gemäß Figur 4 zeigt,
Figur 6 eine Ausführung mit einem schrägen Dach der Ventilhalle zeigt,
Figur 7 eine Kombination eines schrägen Daches und eines schräg auf gehängten Ventilstapel zeigt,
Figur 8 das Prinzip einer sternförmigen Anordnung mit liegenden Ventilstapel zeigt, und
Figur 9 eine mögliche Ausführungsform einer Ventilhalle für eine solche Aufstellung oder Aufhängung der Ventilstapel zeigt.
In Figur 1 bezeichnet 1 eine Ventilhalle und 2 einen darin aufgehängten Ventilstapel für Hochspannungs-Gleichstrom. Der Ventilstapel 2 besteht aus elektrisch in Reihe geschalteten Ventilmodulen 3, die durch Überspannungsschutzeinrichtungen 4 überbrückt sind. Der Ventilstapel 2 wird von einem nicht dargestellten Transformator über die Durchführungen 5 und 6 gespeist. Die Durchführung 7 dient dem Anschluß an eine Leitung oder ein Kabel für Hochspannungs-Gleichstrom, während die Niederspannungsseite des Ventilstapels 2 über die Durchführungen 8 an die nicht dargestellte Elektrode der Gleichstrom-Übertragung anzuschließen ist. Der Ventilstapel 2 ist am Dach 9 der Ventilhalle mittels Hängeisolatoren 10 aufgehängt. Bei diesem Typ von Ventilhallen besteht daher bei Gleichspannungen über 400 kV eine große Gefahr eines Überschlages, verursacht durch Schmutzbrücken an der Durchführung 7. Dies liegt daran, daß insbesondere im Falle bestimmter Windrichtungen die Durchführungen 7 im Regenschatten des hohen Gebäudes liegt.
Bezüglich der Figur 2 kann man sagen, daß im Prinzip die Ventilhalle 1 und der Ventilstapel 2 derart gedreht worden sind, daß beide nun eine liegende Position anstelle einer aufrechten Position einnehmen. Im Interesse der Einfachheit haben die Gegenstände in Figur 2 die gleichen Bezeichnungen wie in Figur 1. Durch die liegende Anordnung des Ventilstapels 2 können die Durchführungenen 5 bis 8 vertikal auf dem Dach der Ventilhalle 1 angeordnet werden, ohne daß das Volumen der Ventilhalle 1 vergrößert werden muß und ohne die Gesamtkosten der Anlage zu vergrößern.
Figur 3 zeigt, wie erwähnt, einen Schnitt längs der Linie B- B in Figur 2. In Figur 3 werden weiterhin die gleichen Bezeichnungen wie zuvor benutzt. Figur 3 zeigt zwei weitere Ventilstapel 2' und 2", die zusammen mit dem Ventilstapel 2 eine vollständige Gleichrichterstation bilden. Diese wird mit Wechselstrom von einem Transformator 11 gespeist, dessen Hochspannungsseite an die Durchführungen 6 gemäß Figur 2 angeschlossen ist. Die Durchführungen 6 sind in Figur 3 durch die Durchführungen 7 verdeckt.
Figur 4 zeigt die gleiche Ventilhalle 1 von oben gesehen. In Figur 4 bezeichnet 12 einen zusätzlichen Transformator, der die Ventilstapel 2' und 2" über die Durchführungen 5 speist. Die Leitung 13 führt zu der Leitung für einer Hochspannungs- Gleichstrom-Übertragung, während die Leitung 14 an einer Elektrode der betreffenden Übertragungsanlage führt.
Figur 5 zeigt eine elektrische Schaltung für die Anlage nach Figur 4.
Figur 6 zeigt eine Ventilhalle 15 mit einem schrägen Dach über dem hängenden Ventilstapel 2. Bei dieser Anordnung des Ventilstapels 2 wurde der Umstand ausgenutzt, daß die Spannung an einem Ende des Ventilstapels 2 niedrig ist und dann zu einer hohen Spannung am anderen Ende des Stapels 2 ansteigt. Folglich kann der Abstand zum Dach 16, das heißt zum Erdpotential, am Niederspannungsende des Ventilstapels 2 kleiner sein als an seinem Hochspannungsende. Das Volumen 4 der Ventilhalle 15 kann so im Verhältnis zu der oben beschriebenen Ausführungsform verkleinert werden.
Figur 7 zeigt eine andere mögliche Ausführung. Hier wurde es ermöglicht, das Dach 17 der Ventilhalle 15 mit einer noch größeren Neigung als in Figur 6 auszubilden. Dies wird dadurch ermöglicht, daß beim Aufhängen des Stapels die Tatsache berücksichtigt wird, daß auch ein kleinerer Abstand zwischen dem Niederspannungsende des Ventilstapels 2 und dem Fußboden der Ventilhalle zugelassen werden kann, verglichen mit dem entsprechenden notwendigen Abstand an dem Hochspannungsende. Wie aus Figur 7 ersichtlich ist, bedeutet dies, daß der Ventilstapel 2 in solcher Weise angeordnet ist, daß der Abstand zwischen spannungsführenden Teilen des Ventilstapels 2 einerseits und dem Dach 17 beziehungsweise dem Fußboden 18 der Ventilhalle 15 andererseits etwas größer gemacht ist, als der geltende überschlagsabstand zwischen den entsprechenden Stellen und dem Dach 17 beziehungsweise dem Fußboden 18.
Figur 8 zeigt das Prinzip einer sternförmigen Anordnung der Ventilstapel 2, 2' und 2" in einer Ventilhalle 19. Die Ventilstapel sind hier so angeordnet, daß sie mit ihren Hochspannungsenden in der Mitte des Sterns zusammenlaufen. Dies bedeutet, daß eine gemeinsame Durchführung für den Hochspannungs-Gleichstrom verwendet werden kann und daß der größte erforderliche Isolationsabstand vom Erdpotential für die drei Ventilstapel gemeinsam ist.
Wenn man dies berücksichtigt, kann der Ventilhalle 19 in vorteilhafter Weise die in Figur 9 gezeigte Form gegeben werden. Wie aus dieser Figur klar wird, hat die Ventilhalle 19 hier eine dom-ähnliche Gestalt mit langen Seitenwänden rundherum als Folge der Niederspannungsenden der Stapel 2, welche den Wänden der Halle gegenüberliegen, während ihre Hochspannungsenden sozusagen den Isolationsabstand von der Mitte des Sterns zu dem höchsten Punkt des Domdaches miteinander teilen. Wenn zusätzlich die Stapel in der in Figur 7 gezeigten Weise aufgehängt werden, ist es möglich, die Seitenwände noch niedriger zu machen, wodurch weiterer Ventilhallenraum gespart wird.

Claims

1. Anordnung von zumindest einem langgestreckten Ventilstapel (2) für Hochspannungs-Gleichstrom in einer Ventilhalle (1), welcher Stapel (2) aus einer Anzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Ventilmodulen (3) besteht, die hintereinander angeordnet sind, wobei der genannte Stapel (2) mit Gleichstromanschlüssen (13,14) an den Enden des Ventilstapel (2) und mit mindestens einem Wechselstromanschluß zwischen den Enden versehen ist und im Betrieb eine Spannung gegenüber dem Erdpotential hat, welche sich längs des Stapels (2) vergrößert, wobei der genannte Stapel in einer solchen Entfernung vom Boden beziehungsweise Dach (9) der Ventilhalle (1) angeordnet ist, daß der kleinste elektrische Überschlagsabstand zwischen spannungsführenden Teilen des Stapels (2) und dem genannten Boden beziehungsweise Dach (9) eingehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Stapel (2) in einer im wesentlichen liegenden Position angeordnet ist und daß die elektrischen Anschlüsse an den Stapel (2) über Durchführungen erfolgen, welche durch das Dach (9) der Ventilhalle (1) geführt sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilstapel (2) am Dach (9) der Ventilhalle (1) mit Hilfe von Hängeisolatoren (10) hängend angeordnet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Teil des Daches (9) der Ventilhalle (1), der direkt über dem Ventilstapel (2) liegt, schräg gegenüber der Horizontalen ausgebildet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen spannungsführenden Punkten des Ventilstapels (2) und dem Dach (9) beziehungsweise dem Boden der Ventilhalle (1) etwas größer ist als der entsprechende elektrische Überschlagsabstand zwischen den entsprechenden spannungsführenden Punkten und dem genannten Dach, beziehungsweise Boden für jeden spannungsführenden Punkt.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß drei in einer Ventilhalle (1) untergebrachte Ventilstapel (2) Y-förmig angeordnet sind, wobei die Hochspannungsenden der Stapel (2) im Knoten des Y miteinander verbunden sind und an eine gemeinsame Hochspannungsdurchführung (7) angeschlossen sind.