DE69125738T2 - Reihenkondensatorvorrichtung - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Reihenkondensator-Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
• Eine Reihenkondensator-Anordnung, wie sie in dem Oberbegriff des Anspruches 1 beschrieben wird, ist bekannt aus der WO-A- 870 45 38. Mit der in dieser Druckschrift beschriebenen Anordnung ist beabsichtigt, die Leitungsimpedanz der Starkstromleitung schnell verändern zu können, um die Übertragungskapazität der Starkstromleitung zu steuern. Aus diesem Grunde ist die Impedanz einer Anordnung, bestehend aus einer Leitungskondensatorbank und einem zu dieser parallel geschalteten steuerbaren Induktor (Drosselspule), innerhalb eines großen Bereiches variierbar gemacht. Dies wird erreicht durch die Steuerung von Thyristoren, die in Reihe mit dem genannten Induktor geschaltet sind, in konventioneller symmetrischer Weise über einen großen Bereich des Steuerwinkels zwischen 0 und 180º. Die WO-A-870 45 38 befaßt sich nicht mit dem Problem der Beseitigung unterharmonischer Spannungen in der Leitungsspannung.
• In einem elektrischen Starkstromnetz können sogenannte untersynchrone Resonanzschwingungen (SSR-Schwingungen) durch das Zusammenwirken von mechanischen Schwingungen in beispielsweise Turbogeneratoren, die an das Netz und das elektrische System angeschlossen sind. Die Schwingungen können beispielsweise eine Frequenz von 20 Hz haben. Sie können eine positive Rückkopplung (negative Dämpfung) bewirken und Amplituden in solcher Größe erreichen, daß die Wellen der Generatoreinheiten beschädigt werden.
• Die SSR-Schwingung hat sich als besonders ernst in solchen Netzen erwiesen, die Starkstromleitungen mit Reihenkondensatoren zur Kompensation der Leitungsinduktivität haben, um die Übertragungskapazität der Leitung zu vergrößern.
• Es wurde vorgeschlagen, in Reihe mit jeder Phase des Blocktransformators einer Turbogruppe und/oder des Stempunktes des Generators einen ohmschen Dämpfungswiderstand parallel mit einem Induktor und einem Reihenschwingkreis zu schalten, der auf die Frequenz des Starkstromsystems abgestimmt ist. Diese Lösung ist bekannt aus der SE-A-446 289. Diese Dämpfungskreise können dauernd angeschlossen sein oder alternativ in Betrieb genommen werden durch Steuerung durch einen Störungsdetektor. Diese Anordnung erfordert eine große Anzahl von Bauteilen, die für den maximalen Strom der Leitung dimensioniert sein müssen. Die Anordnung ist daher teuer und raumaufwendig. Die gewünschte Dämpfung der SSR-Schwingung wird ferner erreicht durch den Verbrauch von Energie in den Widerständen der Anordnung. Diese müssen daher entweder so groß dimensioniert sein oder so wirksam gekühlt werden, daß sie in der Lage sind, ohne Überhitzung mit den großen Energien fertig zu werden, welche während eines Dämpfungsprozesses umgesetzt werden.
• Beispielsweise aus der US-A-4 292 545 und der US-A-4 434 376 sind Dämpfungsschaltungen für SSR-Schwingungen bekannt, die in Reihenkondensatoren in Starkstromleitungen verwendet werden. Mit Hilfe von Thyristorventilen werden Dämpfungswiderstände in den Netzwerkkreis eingeschaltet, beispielsweise parallel zu den Kondensatoren, wenn eine SSR-Schwingung auftritt. Die Verbindung wird ausgelöst durch einen Detektor, der jedesmal, wenn die Länge einer Halbwelle der Leitungsspannung einen vorgegebenen Wert überschreitet, vorzugsweise annähernd gleich der Länge einer Halbwelle bei einer Leistungssystemfrequenz, die gleich der Nennfrequenz des Netzes ist, einen Dämpfungswiderstand einschaltet. Auch bei dieser Anordnung ist ein stark bemessener Widerstand erforderlich, was einen klaren Nachteil unter wirtschaftlichen und praktischen Gesichtspunkten darstellt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reihenkonden sator-Anordnung der eingangs genannten Art zu entwickeln, die mit einem Minimum an zusätzlichen Bauteilen auskommt und die praktisch verlustlos eine wirksame Dämpfung von SSR- Schwingungen zustande bringt.
• Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Reihenkondensator-Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welche erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.
• Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den zusätzlichen Ansprüchen genannt.
• Die Erfindung beruht auf der überraschenden Erkenntnis, daß eine wirksame Dämpfung erreichbar ist, ohne den üblichen Verbrauch von Energie in Dämpfungskreisen. Stattdessen wird die Energie der unterharmonischen Schwingung in Grundwellen leistung umgeformt und dem Starkstromnetz wieder zugeführt. Dies wird erreicht mit Hilfe eines Induktors und eines steuerbaren Halbleiterventils, welches in der Nähe der Nulldurchgänge der Kondensatorspannung die Ladung des SSR-Komponente und folglich seine Spannung umkehrt. Die Größe des Spannungswechsels des Reihenkondensators als Folge der Spannungsumkehr hängt davon ab, wie dicht am Nulldurchgang der Spannung die Spannungsumkehr gestartet wird. Durch Gebrauch geeigneter Steuerglieder zur Veränderung des Auslösezeitpunktes für die Spannungsumkehr von Grundwellenhalbwelle zu Grundwellenhalbwelle nach Maßgabe der SSR-Schwingung, wird eine unterharmonische Spannung am Reihenkondensator erzeugt, welche der zu dämpfenden SSR-Schwingung entgegenwirkt.
• Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen
• Figur 1 eine Reihenkondensator-Anordnung gemäß der Erfindung, bei der parallel zur Reihenkondensatorbank ein Induktor in Reihe mit zwei antiparallel zueinander geschalteten Thyristorventilen geschaltet ist,
• Figur 2 eine alternative Ausführungsform der Anordnung gemäß Figur 1, in welcher der einzige Induktor durch zwei Induktoren ersetzt ist, von denen jeder mit einem Thyristorventil in Reihe geschaltet ist,
• Figur 3a den Anschluß der Induktor-Thyristorschaltung an den Reihenkondensator über einen Transformator,
• Figur 3b den alleinigen Anschluß der Thyristorventile an den Reihenkondensator über einen Transformator,
• Figur 4 ein Ausführungsbeispiel einer Steuervorrichtung für die Anordnung gemäß der Erfindung,
• Figur 5 die Betriebsweise des thyristorgesteuerten Induktors,
• Figur 6, wie in einer Anordnung gemäß der Erfindung die Steuerung des Induktors verwendet werden kann zur Erzeugung einer untersynchronen Spannungskomponente am Reihenkondensator,
• Figur 7 die Betriebsweise einer Anordnung gemäß der Erfindung, die mit Hilfe einer vereinfachten Steuervorrichtung gesteuert wird.
• Figur 1 zeigt ein Beispiel einer Reihenkondensator-Anordnung gemäß der Erfindung. Ein Reihenkondensator C liegt in einer Starkstromleitung. Aus Gründen der Vereinfachung ist die Anordnung und die Starkstromleitung einphasig dargestellt; in der Praxis sind Starkstromnetze der hier behandelten Art normalerweise dreiphasig aufgebaut. Die Starkstromleitung kann von beliebiger Art sein, in der Praxis werden jedoch Reihenkondensatorbänke vor allem bei Starkstromleitungen verwendet, die mit relativ hoher Spannung betrieben werden und sich über relativ lange Entfernungen erstrecken. Ein Überspannungsschutz für den Reihenkondensator kann in seiner einfachsten Form aus einem Zinkoxydvaristor V bestehen, wie in Figur 1 gezeigt. In der Praxis ist der Überspannungs schutz häufig jedoch bedeutend komplizierter. Beispielsweise kann er steuerbare und nichtsteuerbare Funkenstrecken, Dämpfungsglieder usw. enthalten. Parallel zu dem Reihenkondensator C liegt ein Induktor L in Reihe mit einer Antiparallel schaltung zweier Tyristorventile T1 und T2. Der Induktor L ist zweckmäßigerweise ein Luftinduktor, und seine Induktivität wird so gewählt, wie dies unten genauer beschrieben wird, zweckmäßigerweise so, daß die Reaktanz (Blindwiderstand) des Induktors bei der Nennfrequenz des Starkstromnetzes kleiner ist, vorzugsweise bedeutend kleiner, als die Reaktanz des Reihenkondensator C bei derselben Frequenz. Die Nennfrequenz des Starkstromnetzes ist die nominale Betriebsfrequenz, das heißt, sie beträgt normalerweise 50 bis 60 Hz. Jedes der Thyristorventile kann aus einem einzelnen Thyristor oder einer Vielzahl von in Reihe geschalteten Thyristoren bestehen, wobei die Anzahl der Thyristoren ausreichend groß ist, um der am Kondensator maximal auftretenden Spannung zu widerstehen.
• Zur Steuerung der Anordnung ist eine Steuervorrichtung CU vorhanden. Der Steuervorrichtung wird ein Signal zugeführt, 34 welches der Kondensatorspannung UC entspricht. Dieses Signal kann mit Hilfe einer Spannungsmeßvorrichtung (nicht gezeigt) gewonnen werden, beispielsweise einem Meßspannungsteiler, der parallel zur Kondensatorbank angeordnet ist. Die Steuervorrichtung liefert Zündimpulse an die Thyristoren der beiden Thyristorventile. Die Arbeitsweise der Steuervorrichtung wird unten Bezug auf die Figuren 4 bis 7 genauer beschrieben.
• In dem schematischen Schaltungsdiagramm der Figur 1 ist die Steuervorrichtung in galvanischer Verbindung mit den Leistungsbauteilen der Anordnung dargestellt. Diese Bauteile, also die Kondensatorbank, der Induktor und die Thyristorventile, liegen jedoch auf dem Potential der Starkstromleitung A, das heißt, auf einer Spannung, die gegenüber Erde häufig sehr hoch ist. Aus praktischen Gründen ist es jedoch häufig zweckmäßig, die Steuervorrichtung CU auf Erdpotential anzuordnen. Die Verbindungen zwischen der Steuervorrichtung und den anderen Teilen der Anordnung finden dann über galvanisch getrennte Übertragungskanäle, zweckmäßigerweise über Lichtleiter, statt.
• Figur 2 zeigt eine alternative Ausführungsform des in Figur 1 gezeigten Induktor-Thyristorzweiges. In Figur 2 sind zwei separate Induktoren L1 und L2 parallel zu der Kondensatorbank C angeordnet, wobei jeder dieser Induktoren mit einem der beiden Thyristorventile T1 und T2 in Reihe geschaltet ist. Die Arbeitsweise ist die gleiche wie bei der Anordnung gemäß Figur 1.
• Figur 3a zeigt, wie die Induktor-Thyristorschaltung L-T1-T2 über einen Transformator TR mit den Wicklungen W1 und W2 an die Reihenkondensatorbank C angeschlossen sein kann. Mit Hilfe dieserverbindung kann eine solche Anpassung der Betriebsbedingungen der Induktor-Thyristorschaltung erreicht werden, daß die Strombelastbarkeit der Thyristorventile voll ausgenutzt wird, was eine solche Verkleinerung der Betriebsspannung der Ventile und folglich eine Verkleinerung der erforderlichen Anzahl in Reihe geschalteter Thyristoren in jedem Ventil zur Folge hat, daß diese Ersparnis größer ist als die zusätzlichen Kosten für den Transformator.
• Figur 3b zeigt eine weitere alternative Ausführungsform, bei der nur die beiden antiparallel geschalteten Thyristorventile über den Transformator TR an die Hauptanordnung angeschlossen sind. In diesem Falle arbeitet der Induktor L auf dem Strom- und Spannungsniveau der Hauptschaltung.
• In beiden in Figur 3 gezeigten Beispielen kann die notwendige Induktivität von der Streuinduktivität des Transformator gebildet werden, wodurch die Notwendigkeit eines separaten Induktors L entfällt.
• Figur 4 zeigt ein Beispiel für einen möglichen Aufbau der Steuervorrichtung CU in Figur 1. Die Kondensatorspannung Uc wird einem Bandpaßfilter 1 zugeführt, der die Nennfrequenzkomponente des Netzes durchläßt, höhere und kleinere Frequenzkomponenten jedoch sperrt. So entspricht das Ausgangssignal Uco des Filters der Grundfrequenzkomponente (Grundwelle) der Kondensatorspannung Uc. Dieses Ausgangssignal wird einem phasenstarren Oszillator PLO zugeführt. In einem Phasenvergleichsglied 2 wird das Ausgangssignal Uosc des Oszillators mit dem Eingangssignal Uco verglichen. Ein der Phasendifferenz entsprechendes Signal wird über ein Integrationsglied 3 einem spannungssteuernden Oszillator 4 zugeführt. Das Ausgangssignal des Oszillators wird so gesteuert, daß es die gleiche Frequenz wie das Eingangssignal Uco des Oszillators hat. Ferner wird der Phasenwinkel des Ausgangssignals gegenüber dem Eingangssignal konstant gehalten.
• Dieser konstante Phasenwinkel ist abhängig von dem Aufbau des Vergleichsgliedes 2, und im folgenden wird angenommen, daß das Signal Uosc der Eingangsspannung Uco konstant um 90º nacheilt. Das Signal Uosc ist sinusförmig.
• Ferner wird die Kondensatorspannung UC einem Bandsperrfilter 5 zugeführt, welches die Leistungsnetzfrequenzkomponente sperrt. Das Ausgangssignal dieses Filters wird einem Tiefpaßfilter 6 zugeführt, durch welches Komponenten weggefiltert werden, deren Frequenzen die der erwarteten untersynchronen Schwingungen übersteigen. Das Ausgangssignal des Filters 6 besteht somit aus einem Signal Ucs, welches einer untersynchronen Resonanzschwingung in der Kondensatorspannung entspricht. Das letztgenannte Signal wird einem Linearisierungsglied 7 zugeführt. Dieses Glied hat eine solche Charakteristik, beispielsweise annähernd der in Figur 4 angedeuteten Art, daß das Ausgangssignal Ux des Gliedes, unabhängig von der Amplitude der Grundfrequenzkomponente der SSR-Schwingung, die Thyristoren so steuert, daß eine unterharmonische Spannung am Kondensator erzeugt wird, die mit dem gewünschten Kompensationsgrad der auftretenden SSR- Schwingung entgegenwirkt.
• Die Signale Ux und Uosc werden einem Summierungsglied 8 zugeführt, dessen Ausgangssignal einem Niveaudetektor 10 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Niveaudetektors wird über den Signalwandler 12 und den Signalkanal 14 dem Thyristor T1 als Zündsignal zugeführt. Der Signalwandler 12 kann beispielsweise aus einem Leistungsverstärker und einer Leuchtdiode bestehen, und der Signalkanal 14 besteht dann zweckmäßigerweise aus einem Lichtleiter. Ferner werden die Signale Ux und Uosc invertierenden Eingängen eines zweiten Summierungsgliedes 9 zugeführt, dessen Ausgangssignal einem Niveaudetektor 11 zugeführt wird. Das Ausgangssignal dieses Detektors wird über einen Signalwandler 13 und einen Signalkanal 15 dem Thyristor T2 als Zündsignal zugeführt. Die Zündsignale der Niveaudetektoren 10 und 11 sind mit Up1 beziehungsweise Up2 bezeichnet.
• Ein Steuersignal Us zur symmetrischen Steuerung des Induktorstromes und folglich der effektiven Kapazität der Anordnung wird invertierenden Eingängen der beiden Summierungsglieder 8 und 9 zugeführt.
• Die Arbeitsweise der oben beschriebenen Anordnung soll jetzt genauer erläutert werden, und zwar zuerst unter Bezugnahme auf Figur 5 und unter der vereinfachenden Annahme, daß die SSR-Komponente Ux Null ist. Figur 5 zeigt eine Anzahl von Diagrammen von in der Anordnung vorkommenden Größen als Funktion der Zeit t. Das oberste Diagramm zeigt die Grundfrequenz-Komponente (Grundwelle) Uco der Kondensatbrspan nung, und unter diesem Diagramm ist das Ausgangssignal Uosc des phasenstarren Oszillators PLO gezeigt. Dann wird das Steuersignal US gezeigt, welches, da es sich nur langsam ändert, als konstant während des betreffenden Zeitintervalls betrachtet werden kann. Unter diesem Diagramm ist das Ausgangssignal Uosc - Us des Summierungsgliedes 8 gezeigt. Wenn dieses Ausgangssignal positiv ist, liefert der Niveaudetektor 10 ein Ausgangssignal in Form eines Zündimpulses Up1 an den Thyristor T1. Wie in Figur 5 gezeigt, zündet der Thyristor T1 daher im Zeitpunkt t = t1, t = t3 usw.. Jede Zündung erfolgt bei einem elektrischen Winkel β vor dem Nulldurchgang der Grundwelle Uco der Kondensatorspannung, das heißt, der Thyristor T1 wird mit dem Steuerwinkel β relativ zu diesem Nulldurchgang gesteuert.
• Das Ausgangssignal des Summierungsgliedes 9 ist in dem vorletzten Diagramm in Figur 5 gezeigt, also das Signal -Uosc-Us. Der Niveaudetektor 11 liefert Zündimpulse Up2 an den Thyristor T2, wenn dieses Signal positiv ist. Der Thyristor T2 zündet also in den Zeitpunkten t = t2, t = t4 usw., das heißt, dieser Thyristor wird mit einem Steuerwinkel β relativ zu den Nulldurchgängen der Grundwelle der Kondensatorspannung gesteuert.
• Die beiden Thyristoren werden mit dem gleichen Steuerwinkel β gesteuert, das heißt, die Steuerung erfolgt mit dem gleichen Steuerwinkel während der positiven und negativen Halbwelle der Kondensatorspannung. Aus diesem Grunde kann die Steuerung als symmetrisch bezeichnet werden. Der Steuerwinkel β beträgt 90º, wenn das Steuersignal Us Null ist, und er wird mit zunehmendem Steuersignal Us kleiner. Durch Veränderung des Steuerwinkels Us kann die äquivalente Induktivität des Induktors L für die Grundwelle verändert werden von einem kleinsten Wert, der gleich der Induktivität des Induktors selbst ist, bis zu einem Induktivitätswert, der im Prinzip unbegrenzt ist. Die Suszeptanz (Blindleitwert) des Reihenkondensators kann verändert werden von einem minimalen Wert BC + BL bis zu einem maximalen Wert Bc, wobei Bc die Suszeptanz der Kondensatorbank bei der Nenngrundfrequenz ist und BL die Suszeptanz des Induktors L bei der Nenngrundfre quenz ist (BL ist negativ).
• Die oben beschriebene symmetrische Steuerung der Thyristoren mit Hilfe des Steuersignals Us kann in vorteilhafter Weise mit der im folgenden beschriebenen Steuerung gemäß der Erfindung angewendet werden.
• Wie in Figur 4 gezeigt, wird die unterharmonische Komponente Ux den Summierungsgliedern 8 und 9 mit unterschiedlichen Vorzeichen zugeführt (positiv für das Summierungsglied 8 und negativ für das Summierungsglied 9). Daher wird beispielsweise ein positiver Wert des Signals Ux, soweit das Summierungsglied 8 betroffen ist, in der gleichen Weise wirken wie eine Verkleinerung des Steuersignals Us und folglich eine Vergrößerung des Steuerwinkels für die Thyristor T1 verursachen. Andererseits wird ein positives Signal Ux, soweit das Summierungsglied 9 betroffen ist, als eine Vergrößerung des Steuersignals Us wirken und folglich eine Verkleinerung des Steuerwinkels für den Thyristor T2 verursachen. In entsprechender Weise verursacht ein negativer Wert des Signals Ux eine Verkleinerung des Steuerwinkels des Thyristors T1 und eine Vergrößerung des Steuerwinkels des Thyristors T2. So verursacht der Einfluß auf die Steuerung durch das Signal Ux eine Unsymmetrie zwischen der positiven und negativen Halbwelle der Kondensatorspannung. Diese Unsymmetrie führt zu einem von Null verschiedenen Mittelwert der Kondensatorspan nung, und dieser Mittelwert hängt ab von dem Signal Ux und kann von diesem Signal Ux gesteuert werden.
• Figur 6 zeigt, wie eine festgestellte SSR-Komponente Ux den Mittelwert der Kondensatorspannung durch Zündung der Thyristoren steuert. Es wird angenommen, daß das Steuergisnal Us etwas kleiner ist als der Spitzenwert der Spannung Uosc, der dem Steuerwinkel β&sub0; entspricht. Die Kurvenform der Kondensatorspannung und der Steuerimpulse für den Fall, daß Ux = 0 (keine SSR-Schwingung vorhanden) sind in Figur 6 durch gepunktete Schattenlinien dargestellt. Die entsprechenden Signale und die Spannung Ux und die Stromimpulse IL durch den Induktur L sind in Figur 6 als vollausgezogene Kurven für den Fall dargestellt, daß eine SSR-Schwingung festgestellt wurde, das heißt,das Signal Ux von Null verschieden ist.
• Es wird davon ausgegangen, daß die Reaktanz des Induktors L bei der Leistungssystemfrequenz bedeutend kleiner ist als die Reaktanz der Kondensatorbank bei Leistungsnennfrequenz, was bedeutet, daß die Eigenfrequenz des Schwingkreises L-C bedeutend höher ist als die Systemfrequenz des Netzwerkes. Beim Zünden des Thyristors T1 durchläuft der eben genannte Schwingkreis eine Halbwelle der Eigenschwingung, was eine Umkehr der Spannung an dem Kondensator C von dem positiven Wert, den sie hatte, als der Thyristor gezündet wurde, zu einem negativen Wert von im Prinzip der gleichen Größe. Der Stromimpuls, der während der Umkehr der Spannung auftritt, ist unten in Figur 6 gezeigt.
• Während des ersten Teils des in Figur 6 gezeigten Intervalls ist das Signal Ux positiv. Dies bedeutet, daß der Steuerimpuls an den Thyristor T1 zeitlich etwas voreilt und der Steuerimpuls an den Thyristor T2 zeitlich etwas nacheilt gegenüber dem Fall, daß Ux = 0. Dies hat zur Folge, daß die Kondensatorspannung beim Zünden von T1 weiter in negativer Richtung überschwingt und dann nicht in gleichem Maße beim Zünden von T2 zurückschwingt. Die Kondensatorspannung schwingt auf diese Weise stärker in die negative Richtung als in die positive Richtung während des positiven Intervalls von Ux. Während des negativen Intervalls von Ux eilen die Steuerimpulse für den Thyristor T2 zeitlich voraus und die Steuerimpulse für den Thyristor T1 zeitlich nach. Dies hat zur Folge, daß die Kondensatorspannung während dieses Intervalls stärker in die positive Richtung als in die negative Richtung schwingt.
• So wird in der eben beschriebenen Weise der Mittelwert der Kondensatorspannung Uc durch die gemessene SSR-Koinponente Ux gesteuert. Wie aus Figur 6 hervorgeht, führt ein positiver Wert von Ux zu einer Verlagerung des Mittelwertes der Kondensatorspannung in negativer Richtung und ein negativer Wert von Ux zu einer Verlagerung in positiver Richtung des Mittelwertes der Kondensatorspannung. Dadurch entsteht in der Kondensatorspannung eine untersynchrone Komponente von gleicher Frequenz wie das Signal Ux. In der Praxis ist diese Komponente etwas phasenverschoben in Bezug auf das Signal Ux. Durch Verwendung geeigneter Filter zur Bildung des Signals Ux kann diesem Signal eine solche Phasenlage gegeben werden, daß die erzeugte unterharmonische Komponente der Kondensatorspannung der SSR-Schwingung entgegengerichtet ist. Auf diese Weise kann einer untersynchrone Resonanzschwingung wirksam entgegengewirkt und gedämpft werden.
• Die beschriebene Anordnung hat einen ihr innewohnenden Dämpfungseffekt auf die SSR-Schwingung selbst dann, wenn auf die Erfassung des Signais Ux (Glieder 5, 6, 7 in Figur 4) verzichtet wird. In Figur 7 ist angenommen, daß Us gleich dem Spitzenwert von Uosc ist, das heißt, daß der Steuerwinkel β = 0. Die gestrichelte Kurve zeigt die Kondensatorspannung bei Abwesenheit einer SSR-Schwingung. Es wird angenommen, daß im Zeitpunkt t = 0 plötzlich eine SSR-Schwingung auftritt und die Kondensatorspannung Uc in positiver Richtung (voll ausgezogene Linie) verschiebt. Im Zeitpunkt t = t1 wäre Uc Null gewesen, hat aber nun einen positiven Wert infolge der SSR-Schwingung. Infolge der Zündung des Thyristors Tl im Zeitpunkt t = t1 kehrt Uc auf den entsprechenden negativen Wert um. Während der folgenden negativen Halbwelle findet infolge der SSR-Schwingung eine kontinuierliche Verschiebung von Uc in positiver Richtung statt, so daß im Zeitpunkt t = t2 Uc wieder Null ist. Durch die Zündung von T1 im Zeitpunkt t = t1 findet eine Verschiebung von Uc in negativer Richtung statt, welche die positive Verschiebung als Folge der SSR-Schwingung ausgleicht. Das Ergebnis ist eine Dämpfung der SSR-Schwingung.
• In dem anhand von Figur 7 beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die Kondensatorspannung alternativ im Zeitpunkt der Nulldurchgänge der Grundwelle gemessen werden und die Zündung kann verzögert werden, bis die Spannung auf einen bestimmten Bruchteil, zum Beispiel 50%, des gemessenen Wertes abgesunken ist.
• Den beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung ist gemeinsam, daß der Steuerwinkel der Halbleiterventile während der beiden Halbwellen mindestens gewisser Paare von aufeinanderfolgenden Halbwellen der Kondensatorspannung un terschiedliche Werte annehmen, wobei der Steuerwinkel auf die gesamte Kondensatorspannung bezogen ist (Summe aus der Grundwelle und den harmonischen Komponenten).
• Wie sich aus der vorangegangenen Beschreibung ergibt, kann mit Hilfe der Erfindung eine Reihenkondensator-Anordnung geschaffen werden, welche die Möglichkeit zu einer wirksamen Dämpfung von untersynchronen Resonanzschwingungen bietet. Gemäß der Erfindung wird dies im Prinzip erreicht, ohne den Verbrauch aktiver Energie, wodurch kleine Abmessungen der Anordnung, ein niedriger Preis und ein Minimum an Kühlbedarf möglich sind.
• Die oben beschriebenen Anordnungen sind nur Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung, und es ist eine große Anzahl anderer Varianten im Rahmen der Erfindung möglich. So wird in Figur 6 die Umkehr der Kondensatorspannung schematisch durch vertikale Linien gezeigt, wodurch eine Eigenschwingfrequenz des Umkehrkreises angezeigt wird, die viel größer als die Nennfrequenz (Systemfrequenz) des Netzes ist. In der Praxis kann die Eigenfrequenz des Umkehrkreises natürlich niedriger gewählt werden als die, die sich aus Figur 6 ergibt. Um jedoch die gewünschte Funktion der Erfindung zu erreichen, hat sich gezeigt, daß die Eigenfrequenz des Umkehrkreises mindestens fünfmal so groß wie die Nennfrequenz des Leistungsnetzes sein sollte. Anders ausgedrückt, bedeutet dies, daß die Reaktanz des Induktors L bei Nennfrequenz des Netzes mindestens 25 mal kleiner sein sollte, als die Reaktanz des Kondensators C bei Netzfrequenz.

Claims (10)

1. Reihenkondensator-Anordnung mit einer Kondensatorbank (C) zur Reihenschaitung in einer elektrischen Starkstromleitung (A) und mit einer zu dieser Kondensatorbank parallel geschalteten steuerbaren Schaltung (L, T1, T2), wobei die steuerbare Schaltung eine Induktoreintichtung enthält, die in beiden Richtungen steuerbar ist und mindestens ein induktives Glied (L) und ein steuerbares Halbleiterventil (T1, T2) enthält, welches an das genannte induktives Glied (L) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung Steuerglieder (CU) enthält, die imstande sind, beim Auftreten einer untersynchronen Resonanzschwingung in der Leitungsspannung das genannte Halbleiterventil (T1, T2) mit Steuerwinkelwerten, die im Verhältnis zu den beiden Halbwellen der Leitungsspannung unsymmetrisch sind, in der Weise zu steuern, daß eine unterharmonische Spannung an der Kondensatorbank erzeugt wird, welche der genannten untersynchronen Resonanzschwingung in der Leitungsspannung entgegenwirkt.

2. Reihenkondensator-Anordnung nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, daß das induktive Glied (L) einen Induktivitätswert hat, der im Verhältnis zur Kapazität der Reihenkondensatorbank (C) so gewählt ist, daß der durch das induktive Glied und die Kondensatorbank gebildete Schwingkreis eine Eigenfrequenz hat, die mindestens fünfmal größer ist, als die Nennfrequenz der Starkstromleitung.

3. Reihenkondensator-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurchgekennzeichnet, daß die steuerbare Schaltung einen Induktor (L) enthält, der mit einem bidirektionalen steuerbaren Halbleiterventil (T1, T2) in Reihe geschaltet ist.

4. Reihenkondensator-Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterventil zwei antiparallel geschaltete Thyristorventile (T1, T2) enthält.

5. Reihenkondensator-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurchgekennzeichnet, daß die steuerbare Schaltung (L, T1, T2) zwei Induktoren (L1, L2) enthält, von denen jeder mit einem Halbleiterventil (T1, T2) in Reihe geschaltet ist, wobei die genannten Halbleiterventile im Verhältnis zueinander in entgegengesetzter Richtung geschaltet sind, und daß diese beiden Reihenschaltungen aus einem Induktor und einem Halbleiterventil zueinander parallel geschaltet sind.

6. Reihenkondensator-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktoreinrichtung und/oder die Halbleiterventile über einen Transformator (TR) an die Kondensatorbank (C) angeschlossen sind, wobei die Induktoreinrichtung allein aus der Streureaktanz des Transformator (TR) bestehen kann.

7. Reihenkondensator-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerglieder imstande sind, beim Auftreten einer untersynchronen Resonanzschwingung die Halbleiterventile mit in Bezug auf die gesamte Kondensatorspannung (Uc) unterschiedlichen Steuerwinkeln während der beiden Halbwellen von mindestens gewissen Paaren aufeinanderfolgender Halbwellen der Kondensatorspannung (Uc) zur Erzeugung einer unterharmonischen Spannung zu steuern, welche der Resonanzspannung entgegenwirkt.

8. Reihenkondensator-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie Steuerglieder (CU) enthält, die imstande sind, die steuerbaren Halbleiterventile beim Nulldurchgang der Grundwelle der Kondensatorspannung stromdurchlässig zu machen.

9. Reihenkondensator-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie Steuerglieder enthält, die imstande sind, die steuerbaren Halbleiterventile mit einem in Bezug auf die Grundwelle Uco der Kondensatorspannung veränderlichen Steuerwinkel (β) zu steuern.

10. Reihenkondensator-Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerglieder imstande sind, ein Signal (Uc) zu bilden, welches einer unterharmonischen Schwingung in der Kondensatorspannung entspricht und bei jeder Zündung eines steuerbaren Halbleiterventils den Steuerwinkel gegenüber der Grundwelle (Uco) der Kondensatorspannung in Abhängigkeit des Stromwertes des genannten Signals zu bestimmen.