DE69507581T2

DE69507581T2 - Einrichtung eines Drehstromfilters

Info

Publication number: DE69507581T2
Application number: DE69507581T
Authority: DE
Inventors: Lennart Carlsson; Tommy Holmgren
Original assignee: Asea Brown Boveri AB
Current assignee: ABB AB
Priority date: 1994-10-25
Filing date: 1995-10-23
Publication date: 1999-10-14
Anticipated expiration: 2015-10-24
Also published as: CA2161304A1; SE9403649L; DE69507581D1; SE9403649D0; US5668418A; JPH0919061A; EP0717486B1; CA2161304C; EP0717486A1; SE504303C2

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine dreiphasige Filteranordnung zum Anschluß an ein dreiphasiges Wechselstrom-Starkstromnetz, welche Filteranordnung imstande ist, Stromoberwellen (Strom-Harmonische) zu dämpfen, die aus einer an das Netz angeschlossenen Anlage zur Leistungsübertragung mittels Hochspannungs-Gleichstrom herrühren. Zu der Anlage gehört ein dreiphasiger Filtersatz mit drei untereinander im wesentlichen identischen gewöhnlichen (normalen) Filterzweigen, von denen jeder über ein erstes Schaltglied an eine separate Phase des Netzes angeschlossen werden kann. Ferner gehören zu der Anordnung Ersatz-Filterglieder, die über zweite Schaltglieder an das Netz anschließbar sind.

Stand der Technik

Aus beispielsweise folgenden Druckschriften
- Adamson, Hingorani: "High Voltage Direct Current Power Transmission", London 1960, Seite 167-I71,
- Adamson u. a.: "High Voltage Direct Current Convertors & Systems", London 1965, Seite 147-162,
- Uhlmann: "Power Transmission by Direct Current", Berlin-Heidelberg-New York 1975, im Folgenden als "Uhlmann" bezeichnet, Seite 361-379 und
- Ake Ekstöm: "High Power Electronics, HVDC and SVC", Stockholm 1990, Seite 1-21 und 6-1-6-33
ist es bereits bekannt,
- an ein Wechselstrom-Starkstromnetz angeschlossene Stromrichter zur Leistungsübertragung mittels Hochspannungs-Gleichstrom (HGÜ) zu verwenden,
- daß ein Stromrichter derart, wie er gewöhnlich in solchen Zusammenhängen verwendet wird, Stromoberwellen in dem Wechselspannungsnetz erzeugt, an das er angeschlossen ist,
- daß diese Stromoberwellen dazu neigen, Störungen hervorzurufen, wie beispielsweise in Telekommunikationsleitungen oder anderen Signalleitungen, und
- Filteranordnungen an das Wechselspannungsnetz anzuschließen, um die Größe der Stromoberwellen und damit ihren störenden Einfluß zu vermindern.
Ein Stromrichter der hier angesprochenen Art erzeugt auf seiner Wechselstromseite Stromoberwellen mit den Ordnungszahlen m und den Frequenzen
fn = m - fo
wobei
m = np ± 1
n = 1, 2, 3, ...
p die Pulszahl des Stromrichters ist
fo die Grundwellenfrequenz des Wechselstrom-Starkstrom netzes ist (gewöhnlich 50 oder 60 Hz).
Gewöhnlich werden in solchen Anlagen Stromrichter mit der Pulszahl 12 verwendet, und solche Stromrichter erzeugen Oberwellen mit den Ordnungszahlen 11, 13, 23, 25, 35, 37, und so weiter. Die Amplitude der Oberwellen ist in bekannter Weise um so größer, je kleiner die Ordnungszahl, und sie nimmt mit steigender Ordnungszahl schnell ab.
Bereits bekannte Filteranordnungen zur Dämpfung der oben genannten Oberwellen bestehen aus einem oder mehreren dreiphasigen Filtern, welches/welche an das Wechselspannungsnetz angeschlossen ist/sind. Ein solches Filter besteht aus drei einphasigen Schaltungen, von denen jede zum Anschluß zwischen Erde und einer Phase des Wechselspannungsnetzes bestimmt ist. (Ein Anschluß der Phasenschaltungen zwischen den Phasen des Netzes wurden auch bereits vorgeschlagen). Ein dreiphasiges Filter dieser bereits verwendeten Art besteht aus elektrischer und räumlicher Sicht aus einer einzigen Einheit. Das Filter mit seinen drei Phasenschaltungen wurde daher als eine einzige Einheit an das Netz angeschlossen und von diesem getrennt. Ebenso wurden diese drei Phasenschaltungen des Filters in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet.
Für die Oberwellen mit den niedrigsten Ordnungszahlen werden gewöhnlich abgestimmte Filter verwendet, bei denen jedes Filter auf eine bestimmte Oberwelle abgestimmt ist, so daß Resonanz besteht, das heißt ein Impedanzminimum bei der Frequenz dieser Oberwelle vorhanden ist. Es werden auch doppelt abgestimmte Filter verwendet, das heißt Filter mit Impedanzminima bei zwei Frequenzen, und zwar gewöhnlich bei den Frequenzen zweier benachbarter Oberwellen, zum Beispiel der Oberwellen mit den Ordnungszahlen 11 und 13. Auch bei Oberwellen mit höheren Ordnungszahlen werden einzeln abgestimmte Filter manchmal zur Dämpfung von zwei benachbarten Oberwellen verwendet, zum Beispiel für die Oberwellen mit den Ordnungszahlen 23 und 25, wobei die Resonanzfrequenz des Filters dann zwischen die Frequenzen der Oberwellen gelegt wird, im zuletzt genannten Beispiel beispielsweise auf die Frequenz 24·fo, wobei die Bandbreite des Filters so breit gemacht wird, daß eine ausreichende Dämpfung der beiden betrachteten Oberwellen erreicht wird. Ein solches Filter ist oft mit einer Hoch paßcharakteristik ausgelegt zur Ausfilterung der Oberwellen mit den höheren Ordnungszahlen.
Die Resonanzfrequenz eines abgestimmten Filters der in den oben genannten Druckschriften beschriebenen Art zeigt Veränderungen, die nicht vernachlässigbar sind und die in erster Linie durch die Änderungen der Kapazität der in dem Filter vorhandenen Kondensatoren infolge Temperaturänderungen auftreten, denen die Filteranordnung ausgesetzt ist. Die Änderungen der Frequenz des Wechselspannungsnetzes, die stets auftreten, haben den gleichen Einfluß. Um eine ausreichende Dämpfung der Oberwellen unter allen Betriebsbedingungen zu erreichen, müssen die Filter daher mit einer großen Bandbreite versehen werden, das heißt mit einem kleineren Gütefaktor als es sonst notwendig sein würde. Um eine ausreichend niedrige Impdedanz der Filter trotz dieser Tatsache zu erreichen, war es notwendig, sie mit großen Abmessungen zu versehen.
Die Tatsache, daß die Filter - die bei der Grundfrequenz des Netzes kapazitiven Charakter haben - in einem gewissen Grade so dimensioniert sind, daß sie auch die von dem Stromrichter und möglicherweise vom Netz benötigte Blindleistung liefern, hat ebenfalls zu großen Abmessungen beigetragen.
Aus den oben genannten Gründen wurden die in den bisher bekannten HGÜ-Anlagen verwendeten Bausteine der Filteranordnung auf der Wechselstromseite sehr groß bemessen, so daß sie für einen bedeutenden Teil der Gesamtkosten einer HGÜ-Anlage verantwortlich sind.
In bestimmten Fällen haben die Filter so große Abmessungen, daß sie nicht an das Netz angeschlossen oder von diesem getrennt werden können, ohne daß zu große Spannungs sprünge infolge der Zuschaltung beziehungsweise Abschaltung der Blindleistung erzeugenden Kondensatoren des Filters ausgelöst werden. Die Filter wurden dann in zwei oder mehr dreiphasige Teilfilter unterteilt, die einzeln zugeschaltet beziehungsweise abgeschaltet werden können.
Der hohe Bedarf nach ausreichender Dämpfung der Stromoberwellen unter allen Betriebsbedingungen hat zu der Notwendigkeit geführt, ein Filter (oder eventuell die gesamte Filteranordnung) schnell abschalten zu können, wenn in diesem/dieser ein Fehler auftritt, und zu der Notwendigkeit ein Ersatzfilter (oder eine vollständige Reserve-Filteranordnung) zuzuschalten. Bei normalen Filteranordnungen sind die Kosten und der Raumbedarf für diese Ersatzfilter sehr hoch. Wenn die Filter der normalen Filteranordnung nicht in Teilfilter unterteilt sind, so hat jedes Ersatzfilter die gleichen Abmessungen wie das normale Filter, und der Zuwachs an Kosten der durch den Bedarf an Ersatzfiltern verursacht wird, beträgt 100 Prozent der Kosten des normalen Filters. Wenn jedoch in der oben beschriebenen Weise ein bestimmtes Filter in mehrere untereinander identische Teilfilter unterteilt wird, reicht es aus, ein einziges Teilfilter in Reserve zu halten, wodurch die Mehrkosten geringer sind. Unter allen Umständen bilden jedoch die Kosten für Ersatzfilter einen beträchtlichen Teil der Gesamtkosten einer HGÜ-Anlage.
Aus dem Buch von Uhlmann, Seite 373, ist es bekannt, daß Filter für HGÜ-Anlagen mit einer veränderlichen Abstimmung versehen werden können, indem die induktivität eines im Fitler enthaltenen Induktors mechanisch steuerbar gemacht wird. Dies kann selbstätig geschehen, indem eine Steuerausrüstung in geeigneter Weise mißt, ob die Resonanzfrequenz des Filters der Frequenz der in Betracht kommenden Oberwellen entspricht, und die Induktivität so verändert, daß stets eine korrekte Abstimmung vorhanden ist, unabhängig von Änderungen der Reaktanzwerte der Filterkomponenten und unabhängig von Änderungen der Netzfrequenz. Alternativ kann bei einem solchen Filter die Induktivität elektromagnetisch gesteuert werden, und zwar in der Weise, wie dies in der PCT-Anmeldung PCT/SE/00946 mit der Veröffentlichungsnummer WO 94/11981 beschriebenen wird. Ein Filter mit automatischer Abstimmung kann mit einem höheren Gütefaktor versehen werden, das heißt mit einer kleineren Impedanz, als ein nicht steuerbares Filter. Es hat daher kleinere Abmessungen und erzeugt weniger Blindleistung als ein nicht steuerbares Filter. Aus diesem Grunde ist es normalerweise nicht erforderlich, daß ein solches Filter in einzeln schaltbare dreiphasige Teilfilter unterteilt wird. Dies bedeutet jedoch, daß ein Ersatzfilter genauso groß wie das normale Filter wird, das heißt, daß es einen Kostenanstieg um 100 Prozent zur Folge hat.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine dreiphasige Filteranordnung der oben genannten Art zu entwickeln, bei welcher die Anzahl der Komponenten, die Kosten und der Raumbedarf der Ersatz-Filterglieder im Vergleich mit bekannten Anordnungen bedeutend verkleinert werden kann, während gleichzeitig die störungsfreie Betätigung der Filteranordnung gewährleistet ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine dreiphasige Filteranordnung 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.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen
Fig. 1 das Prinzip einer Ausführungsform einer Filteranordnung gemäß der Erfindung,
Fig. 2 detaillierter, wie die Filtereinheiten und Schaltglieder des normalen Filtersatzes und des Ersatzfilterzweiges angeordnet sind,
Fig. 3 ein Beispiel dafür, wie eine Filtereinheit automatisch abgestimmt werden kann,
Fig. 4 wie Auslösesignale von den Schutzschaltungen der Filtereinheiten die Schaltglieder der Filteranordnung in der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Anordnung zu beeinflussen vermögen.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispielen

Fig. 1 zeigt im wesentlichen in Gestalt eines einphasigen Schaltbildes, ein dreiphasiges Wechselstrom-Starkstromnetz N, an welches eine Anlage zur Leistungsübertragung durch Hochspannungs-Gleichstrom (HGÜ) angeschlossen ist, sowie eine Filteranordnung F, RF zu Dämpfung von Stromoberwellen, die von den Stromrichter erzeugt werden.
Die HGÜ-Anlage wird nur schematisch gezeigt und ist eine 12-pulsige Stromrichterschaltung, die aus zwei gleichspannungsseitig in Reihe geschalteten -6-pulsigen Stromrichterbrücken SR1 und SR2 besteht. Ein Pol der Stromrichterschaltung ist über eine Erdleitung GL an Erde angeschlossen, und der andere Pol ist über einen Glättungsreaktor (Drossel) DR an die Gleichstromleitung DL angeschlossen. Die Stromrichterbrücken sind ans Netz N über einen gemeinsamen Stromrichtertransformator TR angeschlossen. Der Transformatoranschluß an das Netz erfolgt über eine sterngeschaltete Wicklung, und der Anschluß an die Stromrichter über zwei Stromrichterwicklungen, von denen die eine sterngeschaltet und die andere dreieckgeschaltet ist.
Ein Filtersatz F zur Dämpfung von Stromoberwellen ist über einen Trennschalter FSO und einen Leistungsschalter Bo an das Netz angeschlossen. Der Filtersatz besteht aus drei untereinander identischen einphasigen Filterzweigen, von denen jeder zum Anschluß an eine der drei Phasen des Netzes bestimmt ist. Jeder Filterzweig enthält drei Filtereinheiten F11, F13 und F24/36. Die Filtereinheiten F11 sind auf die Stromoberwelle mit der Ordnungszahl 11 abgestimmt und die Filtereinheiten F13 auf die Oberwelle mit der Ordnungszahl 13. Die Filtereinheit F24/36 ist eine doppelt abgestimmte Filtereinheit mit einem Impedanzminimum bei der 24. und 36. Oberwellen und mit einer solchen Bandbreite, daß eine Dämpfung der Oberwellen mit den Ordnungszahlen 23, 25, 35 und 37 erreicht wird. Außerdem hat die Filtereinheit den Charakter eines Hochpaßfilters, wodurch eine Dämpfung der Oberwellen mit höheren Ordnungszahlen als den gerade genannten erreicht wird.
Jede der Filtereinheiten F11 hat den in der Figur gezeigten Aufbau mit einem Kondensator C11, der in Reihe mit einem Induktor L11 mit steuerbarer Induktivität geschaltet ist.
In gleicher Weise enthält jede Filtereinheit F13 einen Kondensator C13 in Reihe mit einem Induktor L13 mit steuerbarer Induktivität.
In der oben beschriebenen Weise enthält jede der Filtereinheiten F24/36 einen Kondensator Ca, der in Reihe mit zwei Induktoren La und Lb liegt, wobei zu jedem Induktor ein Widerstand Ra beziehungsweise Rb parallel geschaltet ist. Parallel zu den Induktor Lb und dem Widerstand Rb liegt ein Kondensator Cb, welcher der Schaltung eine Hochpaßcharakteristik verleiht.
Der Leistungsschalter BO besteht aus drei individuell betätigbaren einphasigen Leistungsschaltern, zum Beispiel bekannten elektro-mechanischen Hochspannungs-Leistungsschaltern.
Während des normalen Betriebes sind der Trennschalter FSO und der Leistungsschalter BO in der in der Figur gezeigten Weise geschlossen.
Eine Ersatz-Filterschaltung RF ist als Reserve für die Filteranordnung F vorgesehen. Das Ersatzfilter besteht aus einem einzigen Filterzweig FR mit drei Filtereinheiten FR11, FR13 und FR24/36. Die Filtereinheit FR11 ist in der gleichen Weise aufgebaut wie eine der drei Filtereinheiten F11 des Filtersatzes F, und sie ist auf die 11. Oberwelle abestimmt. Die Filtereinheit FR13 ist in der gleichen Weise aufgebaut wie eine der drei Filtereinheiten F13 des Filtersatzes F, und sie ist auf die 13. Oberwellen abgestimmt. Die Filtereinheit FR 24/36 ist in der gleichen Weise aufgebaut wie eine der drei Filtereinheiten F24/36 des Filtersatzes F, und sie ist damit auf die Oberwellen mit den Ordnungszahlen 24 und 36 abgestimmt, und die Einheit hat zusätzlich Hochpaßeigenschaft für höhere Oberwellen.
Die drei Filtereinheiten des Filterzweiges FR sind permanent miteinander verbunden und sind an die drei einphasigen und individuell betätigbaren Leistungsschalter BRA, BRB und BRC (Fig. 2) angeschlossen, die zusammen das Schaltglied BR bilden und die ihrerseits über Trennschal ter FSR an je eine der drei Phasen des Netzes N angeschlossen sind. Auch diese drei Leistungsschalter können bekannte elektro-mechanische Hochspannungs-Leistungsschalter sein.
Fig. 2 zeigt genauer, wie die Filtereinheiten und die Schaltglieder des Filtersatzes F und des Filterzweiges FR zusammengeschaltet sind und an die drei Phasenleiter A, B und C des Netzes angeschlossen sind.
Der Filtersatz F ist mit seinen drei Filterzweigen FA, FB und FC gezeigt. Der Filterzweig FA hat die Filtereinheiten F11A, F13A und F24/36A. Der Filterzweig FB hat die Filtereinheiten F11B, F13B und F24/36B. Der Filterzweig FC hat die Filtereinheiten F11C, F13C und F24/36C. Die Filtereinheiten F11A, F13A, F24/36A, die zu dem Filterzweig FA gehören, sind parallel zueinander an den Leistungsschalter BOA angeschlossen und sind über diesen normalerweise geschlossenen Leistungsschalter und den entsprechenden Trennschalter FSOA an den Phasenleiter A des Netzes N angeschlossen. Die Filtereinheiten F11B, F13B, F24/36B, die zu dem Filterzweig FB gehören, sind parallel zueinander an den Leistungsschalter BOB angeschlossen und sind über diesen normalerweise geschlossenen Leistungsschalter und den entsprechenden Trennschalter FSOB an den Phasenleiter B angeschlossen. Die Filtereinheiten F11C, F13C, F24/36C, die zu dem Filterzweig FC gehören, sind parallel zueinander an den Leistungsschalter BOC angeschlossen und sind über diesen normalerweise geschlossenen Leistungsschalter und den entsprechenden Trennschalter FSOC an den Phasenleiter C angeschlossen.
Der Filterzweig FR ist aufgebaut aus den Filtereinheiten FR11, FR13 und FR24/36. Diese Filtereinheiten sind untereinander verbunden und an die drei Leistungsschalter BRA, BRB und BRC angeschlossen, die ihrerseits über die Trennschalter FSRA, FSRB und FSRC an je einen der drei Phasenleiter A, B, C des Netzes N angeschlossen sind. Die Leistungsschalter sind normalerweise geöffnet, das heißt, die Filtereinheiten des Ersatzfilters sind normalerweise nicht an das Netz angeschlossen.
Die Begrenzungen der Filterzweige sind in Fig. 2 durch gestrichelte Linien dargestellt. In dem gezeigten Beispiel sind die Filterzweige auf der Erde in der in der Figur gezeigten Weise angeordnet, und die Filterzweige sind von Zäunen oder dergleichen umgeben, die die Filterzweige räumlich voneinander und von der Umgebung trennen und die als effiziente Halbumhüllungen dienen. Dies ermöglicht die Wartung, Fehlersuche und andere Arbeiten an einem Filterzweig, der von dem Netz abgeschaltet ist und somit außer Betrieb genommen ist, während die anderen Filterzweige in Betrieb sind.
Fig. 3 zeigt, wie ein Filter im Prinzip mit einer automatisch gesteuerten Abstimmung angeordnet sein kann. Die Figur zeigt als Beispiel die Filtereinheit F11A, die zu dem Filterzweig FA gehört. Die Filtereinheit ist zwischen Erde und dem Leiter LN angeschlossen, welcher den Filterzweig über den Leistungsschalter BOA an den Phasenleiter A des Netzes anschließt. Der Induktor L11 hat eine steuerbare Induktivität, die mit Hilfe eines Steuersignals cs, welches dem Induktor zugeführt wird, verändert wird. Mit Hilfe eines Spannungswandlers VT und eines Bandpaßfilters 3 UF11, welches auf die 11. Oberwelle abgestimmt ist, wird ein Signal u&sub1;&sub1; gebildet, welches hinsichtlich seiner Phasenlage der Oberwellenspannung mit der Ordnungszahl 11 am Filter entspricht. Mit Hilfe eines Stromwandlers IT und eines Bandpaßfilters IF11, welches auf die 11. Oberwelle abgestimmt ist, erhält man ein Signal i&sub1;&sub1;, welches hin sichtlich seiner Phasenlage dem Oberwellenstrom durch das Filter entspricht. Eine Steueranordnung SD empfängt diese beiden Signale, mißt die Phasendifferenz zwischen ihnen und steuert mit Hilfe des Steuersignals cs die Induktivität des Induktors in Abhängigkeit der gemessenen Phasendifferenz in der Weise, daß das Filter ständig bei der Resonanzfrequenz arbeitet, bei der im Prinzip die oben genannte Phasendifferenz Null ist.
Die Filtereinheiten des Filtersatzes F sind mit Überwachungs- und Schutzeinrichtungen (nicht gezeigt) versehen, wie zum Beispiel Kondensatorschutzeinrichtungen der in dem Buch von Uhlmann auf Seite 376-379 beschriebenen Art, und mit Überstrom-Schutzeinrichtungen versehen. Im Falle eines Fehlers in einer Phasenschaltung erhält man von den Schutzschaltungen ein Auslösesignal. Fig. 4 zeigt, wie diese Auslösesignale die Schaltglieder des Filtersatzes beeinflussen können. Die Überwachungs- und Schutzsysteme sind auch mit einem separaten System pro Filterzweig in der Weise getrennt angeordnet, daß Wartung und Fehlersuche jeweils an einer Phase/Filterzweig durchgeführt werden können.
Ein Auslösesignal von beispielsweise der Filtereinheit F11A wird mit f11A bezeichnet, und die entsprechenden Bezeichnungen werden für die anderen Filtereinheiten verwendet. Die Signale f11A, f13A, f24/36A von den Filtereinheiten, die zu dem Filterzweig FA gehören, werden einem ODER- Glied OGA zugeführt, dessen Ausgangssignal fA dem Leistungsschalter BOA zugeführt wird, der zu dem Filterzweig FA gehört, und dem Leistungsschalter BRA, der zu dem Filterzweig FR gehört. Das Signal fA wird der Betätigungsvorrichtung für den Leistungsschalter BOA in Gestalt eines Öffnungssignals BOAf zugeführt, welches ein Öffnen des Leistungsschalters und eine Abschaltung des Filterzweiges FA bewirkt. Das Signal fA wird ferner der Betätigungsvorrichtung für den Leistungsschalter BRA in Gestalt eines Einschaltsignals BRAt zugeführt, welches ein Schließen des Leistungsschalters BRA und eine Anschaltung des Filterzweiges FR an die Phase A bewirkt als Ersatz für den abgeschalteten Filterzweig FA. Der Betrieb der Filteranordnung bleibt hierdurch unverändert, und die Schaltung kann ohne eine spürbare Unterbrechung vorgenommen werden.
Das Einschaltsignal fA - BRAt wird dem Leistungsschalter BRA über Hilfskontakte HBa und HCb der Leistungsschalter BRB und BRC zugeführt. Diese Kontakte sind geschlossen, wenn der entsprechende Leistungsschalter geöffnet ist, und sie sind offen, wenn der Leistungsschalter geschlossen ist. Diese Hilfskontakte stellen eine wirksame Verriegelung dar, welche, wenn einer der drei Leistungsschalter des Ersatz-Filterzweiges geschlossen ist, ein Schließen der anderen beiden Leistungsschalter blockiert.
Der Aufbau und die Arbeitsweise der Auslöseschaltungen für die anderen beiden Filterzweige entsprechen vollständig der für den Filterzweig FA gegebenen Beschreibung.
Wenn der Ersatz-Filterzweig FR an eine Phase (zum Beispiel Phase A) angeschaltet ist, werden die Trennschalter (FSRB, FSRC) zu den beiden anderen Phasen zweckmäßigerweise geöffnet, um zu verhindern, daß die Netzspannung ständig an den Hauptkontakten der Leistungsschalter der beiden anderen Phasen liegt.
Aus dem Vorhergesagten ergibt sich, daß bei einer Filteranordnung gemäß der Erfindung die Abmessungen und damit die Kosten und der Raumbedarf für das Ersatz-Filterglied, die erforderlich sind, um in der Lage zu sein eine störungsfreie Filterfunktion aufrechtzuerhalten, bedeutend gerin ger sind als bei den bekannten Filteranordnungen für HGÜ- Anlagen. Im Prinzip können die Abmessungen der Ersatzschaltungen etwa um zwei Drittel reduziert werden. Wegen des bedeutenden Umfanges von Filteranordnungen in einer HGÜ-Anlage ermöglicht die Erfindung daher bedeutende Ersparnisse, soweit es sich um die Kosten und den Raum für eine solche Anlage handelt.
Der Ersatz-Filterzweig FR kann natürlich auch für andere Gelegenheiten verwendet werden als solchen, bei denen ein Fehler in einer der Filtereinheiten des Filtersatzes F die Abschaltung eines Filterzweiges in diesem Filter hervorruft. Beispielsweise während einer Prüfung oder Revision kann ein Filterzweig des Filtersatzes F durch eine manuell vorgenommene Betätigung abgeschaltet werden und durch den Filterzweig FR ersetzt werden.
Als Schaltglieder für die Abschaltung von Filterzweigen des Filtersatzes F und für die Zuschaltung des Ersatz-Filterzweiges FR wurden oben bekannte elektro-mechanische Hochspannungs-Leistungsschalter (ergänzt durch Trennschalter) beschrieben. Wenn die Anforderungen an eine schnelle Betätigung herabgesetzt werden können, kann alternativ eine dreiphasige Abschaltung zur Auswahl der Phase verwendet werden und ein einphasiger Leistungsschalter zur Zuschaltung des Filters. In diesem Falle können beispielsweise vor der Betätigung der Trennschalter der Strom der HGÜ-Anlage auf Null herunter gefahren und die Stromrichter blockiert werden, und nach der Betätigung der Trennschalter die Deblockierung der Stromrichter und die Stromvergrößerung vorgenommen werden.
Als eine Alternative zu den oben genannten Schaltgliedern können andere Arten von Schaltgliedern verwendet werden, wie zum Beispiel Thyristorschalter.
Oben wurde beschrieben, wie die gewünschte gegenseitige Verriegelung der Schaltglieder des Ersatz-Filterzweiges durch elektrische Verriegelung der Schließsignale für die Leistungsschalter mit Hilfe der Hilfskontakte der Leistungsschalter erreicht werden kann. Alternativ kann die Verriegelung auf andere Weise geschehen, wie zum Beispiel durch rein mechanische Verriegelungseinrichtungen.
Die oben beschriebene Filteranordnung hat in jedem Filterzweig zwei einfach abgestimmte Filtereinheiten mit automatischer Abstimmung und eine doppelt abgestimmte Filtereinheit, die auch als Hochpaßfilter dient. Diese Filterausführung ist nur ein Beispiel, und die Erfindung kann auf beliebige andere Arten von Filteranordnungen angewendet werden. Solche Anordnungen können zum Beispiel enthalten:
- eine größere oder kleinere Anzahl von Filtereinheiten pro Filterzweig als in dem oben beschriebenen Beispiel, bei welchem die Anzahl drei beträgt,
- beliebige Kombinationen aus nicht abgestimmten Filtereinheiten, aus Filtereinheiten mit fester Abstimmung und aus Filtereinheiten mit manueller oder automatisch steuerbarer Abstimmung,
- andere Ausführungen der Filtereinheiten der Filterzweige als die in den obigen Beispielen beschriebenen Einheiten,
- eine oder mehrere der Filtereinheiten eines Filterzweiges, welche in mehrere individuell angeschlossene Teilfiltereinheiten unterteilt ist/sind.
Die Erfindung kann auch auf eine Filteranordnung angewendet werden, in welcher das normale Filter ein sogenanntes aktives Filter ist, wie beispielsweise von der Art, wie sie beschrieben wird bei Wong u. a. in "Feasibility Study of AC- and DC-side Active Filters for HVDC Converter Terminals", IEEE Transactions an Power Delivery, Band 4, Nr. 4, Oktober 1989, Seite 2067-2075.
Die Erfindung kann in Verbindung mit anderen Arten von HGÜ-Anlagen als den oben beschriebenen angewendet werden, beispielsweise mit anderen Arten von Stromrichtern und mit anderen Pulszahlen und bei bipolaren HGÜ-Übertragungaanlagen.
In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel hat der normale Filtersatz je einen einzigen Filterzweig pro Phase, das heißt drei Filterzweige. Alternativ kann für jede Phase der normale Filtersatz aus zwei oder mehr Filterzweigen bestehen mit getrennten und individuell betätigbaren Schaltgliedern.
Diese Filterzweige für eine bestimmte Phase können untereinander identisch sein, und jeder kann einen vollständigen Satz von Filtereinheit enthalten. In diesem Falle kann das Ersatz-Filterglied aus einem einzigen Ersatz-Filterzweig bestehen.
Alternativ können die Filterzweige für eine bestimmte Phase untereinander verschieden sein und Filtereinheiten mit unterschiedlichen Charakteristiken enthalten, und in einem extremen Fall kann jedes Filter eine einzige Filtereinheit enthalten. In diesem Fällen sind die Ersatz- Filterglieder zweckmäßigerweise mit einem Ersatz-Filterzweig für jede Art von Filterzweig versehen, die im normalen Filtersatz vorkommt.
Ein Ersatz-Filterzweig kann in jeder Hinsicht genau identisch mit den Filterzweigen sein für die es als Ersatz dient. Eventuell kann jedoch der Ersatz-Filterzweig in gewisser Hinsicht von den normalen Filterzweigen abweichen. Wenn eine gewisse Asymmetrie hinsichtlich der Dämpfung der Oberwellen vorübergehend zugelassen werden kann, kann der Ersatz-Filterzweig daher enger dimensioniert werden mit einer weniger guten Dämpfung der Oberwellen. Ebenso kann ein Ersatz-Filterzweig in einer Anordnung, bei der die normalen Filtereinheiten des Filtersatzes eine automatisch gesteuerte Abstimmung haben, eventuell mit einer festen Abstimmung oder einer von Hand gesteuerte Abstimmung versehen sein. Ebenso kann ein Ersatz-Filterzweig eventuell mit einer geringeren Lastkapazität als die normalen Filterzweige versehen sein.

Claims

1. Dreiphasige Filteranordnung (F,RF) zum Anschluß an ein dreiphasiges Wechselstrom-Starkstromnetz (N), welche Filteranordnung zur Dämpfung von Stromharmonischen geeignet ist, die von einer Anlage (TR, SR1, SR2) ausgehen, welche an das Netz zur Energieübertragung mittels Hochspannungs- Gleichstrom angeschlossen ist, zu welcher Anordung gehören

ein dreiphasiger Filtersatz (F) mit drei untereinander im wesentlichen identischen gewöhnlichen Filterzweigen (FA,FB,FC), von denen jeder über erste Schaltglieder (BO) an eine separate Phase des Netzes angeschlossen werden kann, und

Ersatz-Filterglieder (RF), die über zweite Schaltglieder (BR) an das Netz angeschlossen werden können,

dadurch gekennzeichnet, daß die Ersatz-Filterglieder einen Ersatz-Filterzweig (FR) enthalten, der als eine Reserve für die drei Filterzweige (FA,FB,FC) des Filtersatzes (F) zu dienen vermag, und daß

die genannten zweiten Schaltglieder (BR) so beschaffen sind, daß sie den Ersatzfilterzweig (FR) nach Wahl an eine beliebige Phase des Netzes anzuschließen vermögen.

2. Dreiphasige Filteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten ersten Schaltglieder (BO) so beschaffen sind, daß sie das Netz an jeden der drei Filterzweige (beispielsweise FA) des Filtersatzes (F), unabhänging von den anderen Filterzweigen (FB,FC) des Filtersatzes, separat anzuschließen bzw. von diesem abzuschalten vermögen.

3. Dreiphasige Filteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten zweiten Schaltglieder (BRA, BRB, BRC) im Stande sind, beim Abschalten eines der drei Filterkreise (beispielsweise FA) des Filtersatzes (F) mittels der genannten ersten Schaltglieder (BO) den Ersatz-Filterzweig (FR) an diejenige Phase (A) des Netzes anzuschließen, an welche der abgeschaltete Filterzweig (FA) vor der Abschaltung angeschlossen war.

4. Dreiphasige Filteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ersatz-Filterzweig (FR) im wesentlichen die gleiche Frequenzcharakteristik hat wie die Filterzweige (FA,FB,FC) des Filtersatzes (F).

5. Dreiphasige Filteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher jeder Filterzweig (FA,FB,FC) des Filtersatzes (F) Filtereinheiten (F11A, F13A, F24/36A) enthält, die auf einen bestimmten Satz von Stromharmonischen des Wechselspannungsnetzes abgestimmt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Ersatz- Filterzweig (FR) Filtereinheiten (FR11, FR13, FR24/36) enthält, die auf den genannten Satz vom Harmonischen abgestimmt sind.

6. Dreiphasige Filteranordnung nach Anspruch 5, wobei jeder der drei Filterzweige des Filtersatzes (F) eine Filtereinheit enthält, welche mit Mitteln (SD,L11) zur automatischen Abstimmung der Filtereinheit versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die entsprechende Filtereinheit des Ersatz-Filterzweiges (FR) mit Mitteln (SD,L11) zur automatischen Abstimmung der Filtereinheit versehen ist.

7. Dreiphasige Filteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten zweiten Schaltglieder (BR) mit Verriegelungsgliedern (HAa, HAb, HBa, HBb, HCa, HCb) versehen sind, welche im Stande sind, den gleichzeitigen Anschluß des Ersatz-Filterzweiges (FR) an mehr als eine Phase des Netzes zu verhindern.

8. Dreiphasige Filteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der jeder Filterzweig eine Mehrzahl von Filtereinheiten enthält, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Filterzweig (FA,FB,FC) des Filtersatzes (F) die Filtereinheiten (FR11, FR13, FR24/36) parallel zueinander an die genannten ersten Schaltglieder (BOA) angeschlossen sind zwecks gemeinsamen Anschlusses und gemeinsamer Abschaltung der Filtereinheiten des Filterzweiges und daß die Filtereinheiten (FR11, FR13, FR24/36) des Ersatz-Filterzweiges (FR) parallel zueinander an die genannten zweiten Schaltglieder (BR) angeschlossen sind zwecks gemeinsamen Anschlusses und gemeinsamer Abschaltung der Filtereinheiten des Ersatz-Filterzweig.

9. Dreiphasige Filteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterzweige des Filtersatzes (F) mit Überwachungseinrichtungen (OGA, OGB, OGC) versehen sind, die im Stande sind, unter nicht normalen Betriebsbedingungen Auslösesignale (fA, fB, fC) zur Abschaltung der Filterzweige zu liefern, und daß die Auslösesignale den genannten ersten Schaltgliedern (BO) in solcher Weise zugeführt werden, daß ein Auslösesignal (beispielsweise fA) von einem bestimmten Filterzweig (FA) eine Abschaltung des Filterzweiges bewirkt, und dem genannten zweiten Schaltglied (BRA) zugeführt werden zum Anschluß des Ersatz-Filterzweiges (FR) an diejenige Phase (A) des Netzes, an welcher der abgeschaltete Filterzweig vor der Abschaltung angeschlossen war.

10. Dreiphasige Filteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterzweige (FA,FB,FC) des Filtersatzes (F) räumlich voneinander und von dem Ersatz-Filterzweig (FR) getrennt angeordnet sind, um Arbeiten an einem abgeschalteten Filterzweig zu ermöglichen, während die anderen Filterzweige des Filtersatzes in Betrieb sind.