DE729623C

DE729623C - Einrichtung zum Schutz von Gleichstrom-Hochspannungskraftuebertragungsanlagen

Info

Publication number: DE729623C
Application number: DES140286D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Max Bosch
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1940-02-28
Filing date: 1940-02-29
Publication date: 1942-12-19
Also published as: FR869746A

Description

Einrichtung turn Schutz von Gleichstrorn-Hochspannungskraftübertragungsanlagen Die Erfindung bezieht sich auf Kraftübertragungsanlagen, die mit hochgespanntem Gleichstrom arbeiten und bei denen an den Enden der Übertragungsleitung Stromrichter zur Kupplung mit dem speisenden und dem gespeisten Drehstromnetz vorhanden sind. Aufgabe der Erfindung ist es, eine sicher wirkende Schutzeinrichtung zu schaffen, die in Tätigkeit tritt, wenn in dem Wechselrichter eine Störung auftritt, die aber so arbeitet daß sich die Störung in dem an den betreffenden Wechselrichter angeschlossenen Verbrauchernetz bzw. in weiteren an dieselbe Gleichstromleitung angeschlossenen Teilen des Übertragungsnetzes möglichst wenig oder gar nicht bemerkbar macht. Mit Störungen im Wechselrichter muß immer gerechnet werden. Als Störungsursache kommt außer einem vorübergehenden Versagen der Ventilwirkung oder der Steuerfähigkeit eines Wechselrichterteiles ein Aussetzen. der Kommutierung in Frage, wie es durch äußere Vorgänge bedingt sein kann. Spannungsabsenkungen im Drehstromverbrauchernetz infolge von starken Belastungssteigerungen, von Kurzschlüssen oder kurzzeitigen Spannungserhöhungen auf der Gleichstromseite durch plötzliche Lastveränderung, aber auch Überspannungen z. B. durch atmosphärische Einflüsse können hierzu führen.
Es ist bereits bekannt, die Abschaltung von Kraftübertragungsanlagen der genannten Art in der Weise vorzunehmen, daß zunächst dem Wechselrichter die speisende Gleichspannung entzogen und darauf dieser selbst durch Beaufschlagen seiner Gitter mit einem entsprechenden Potential gesperrt wird. Da im Falle einer Störung die Störungsursache meist nur einen kurzen Augenblick dauert, ist es ratsam, den Wechselrichter gleich nach erfolgter Abschaltung wieder von neuem einzuschalten, um nach 2 öglichkeit die Betriebsunterbrechung für die gespeisten Verbraucher gar nicht erst merkbar werden zu lassen. Gemäß der Erfindung erfolgt

nun die selbsttätige Wiedereinschaltung de

Wechselrichters in Abhängigkeit von dem VA

hältnis der Gleichspannung zur Wechselspan nung, und zwar nur dann, wenn dieses Verhältnis einen bestimmten Maximalwert nicht unterschreitet. Es ist dabei vorausgesetzt, daß die Spannung auf der Wechselstromseite des Wechselrichters durch daran angeschlossene selbsttätige Spannungserzeuger zumindest eine Zeitlang weiter aufrechterhalten bleibt. Zum besseren Verständnis der Erfindung dient die Zeichnung. Dort ist eine Gleichstromübertragungsanlage dargestellt, bei der der Gleichrichter i, der aus dem Drehstromnetz 4. gespeist wird, über die Gleichstromleitung z mit dem Wechselrichter 3 gekuppelt ist. Der Wechselrichter 3 speist seinerseits das Drehstromnetz 5. Der Wechselrichter 3 braucht nicht der einzige Punkt zu sein, an welchem der Gleichstromleitung Energie entnommen wird, sondern es können auch noch weitere Wechselrichter, z. B. 3', daran angeschlossen sein. S3 und S, sind Schalter, die zwischen dem Drehstromnetz und dem Gleichrichter bzw. dem Wechselrichter liegen. Außerdem ist auch in der Gleichstromleitung ein Schalter S, vorgesehen, bei dessen Öffnung der Wechselrichter 3 von der Gleichspannung abgetrennt wird. Sowohl bei dem Gleichrichter als auch beim Wechselrichter ist die Möglichkeit vorgesehen, die Gitter mit einem Sperrpotential zu beaufschlagen. Die hierdurch gegebene Sperrmöglichkeit ist durch einen in das Schaltsymbol des betreffenden Stromrichters eingezeichneten Schalter S. bzw. S,r angedeutet. Auf der Drehstromseite 5 sind mit dem Wechselrichter 3 noch takthaltende bzw. Blindleistung abgebende Spannungsquellen, z. B. Kondensatoren 7 und 8 und die Maschine 6, verbunden. Der Kondensator 8 ist so geschaltet, daß er auch noch nach Öffnen des Drehstromschalters S3 mit dem Wechselrichter verbunden bleibt.
Tritt nun in dem Wechselrichter eine Störung auf, so wird er durch negative Beaufschlagung seiner Gitter gesperrt und zu gleicher Zeit durch Öffnen des Schalters S1 von der Gleichspannung abgetrennt. Diese Schalthandlungen müssen so rasch wie möglich verlaufen. Die Gittersperrung S4 des Gleichrichters soll dagegen in der Regel nicht ansprechen, damit die anderen Verbraucherabzweige, wie z. B. der Wechselrichter 3', noch weiter versorgt werden. Die Gitterspannung S,r muß also gegenüber dem Gleichstromschalter Slundder Gittersperrung S2 des Wechselrichters entweder zeitlich verzögert oder auf einen höheren Ansprechstrom eingestellt sein. Das gleiche gilt für die Drehstromschalter S; und S,;, die bei einem An- , sprechen der Auslöseeinrichtungen Si, S2 und S4 nicht in jedem Fall ansprechen dürfen.
Damit das infolge der Störung erfolgte Ab-

halten des Wechselrichters einen möglichst

ringen Einfluß auf das daranhängende Dreh-

W',tromverbrauchernetz ausübt, muß der Wechselrichter 3 so rasch wie möglich wieder eingeschaltet werden. Nun ist aber bei der Abschaltung des Wechselrichters die Gleichstromleitung zunächst stark entlastet worden, so daß die Gleichspannung auf einen höheren Betrag angestiegen ist, als er vorher vorhanden war. Eine wesentliche Rolle spielt die Kapazität der Gleichstromleitung beim Wiedereinschalten des Wechselrichters. Sie verhindert nämlich, daß die durch die vorangegangene Entlastung erhöhte Gleichspannung beim Wiedereinschalten sofort wieder auf den ursprünglichen Wert zurückgeht. Es tritt daher in den ersten Augenblicken eine im Verhältnis zu der Wechselspannung unzulässig hohe Gleichspannung an dem Wechselrichter auf, die zur Folge haben würde, daß der Wechselrichter von neuem durchzündet. Es kann deshalb gemäß der Erfindung die Wiedereinschaltung nur dann vorgenommen werden, wenn das Verhältnis der Gleichspannung zur Wechselspannung an dem Wechselrichter einen bestimmten Höchstwert nicht überschreitet. Damit das Wiedereinschalten nicht unnötig verzögert wird, kann man so vorgehen, daß man während der Pause, während der der Wechselrichter abgeschaltet ist, den Gleichrichter entsprechend heruntersteuert. Das ist auch dann von großem Vorteil, wenn noch weitere Verbraucherabzweige an die Gleichstromleitung angeschlossen sind; denn das Ansteigen der Gleichspannung infolge der beim Abschalten eines Wechselrichters auftretenden Entlastung würde unter Umständen an diesen weiteren Wechselrichtern zu Störungen führen oder zumindest in den gespeisten Drehstromnetzen eine unerwünschte Spannungssteigerung zur Folge haben. Der Gleichrichter muß also so tief ausgesteuert werden, daß sich die Gleichspannung augenblicklich auf einen Wert erniedrigt, bei dem die übrigen Wechselrichter auch sicher kommutieren können.
Das Wiedereinschalten des Wechselrichters erfolgt zweckmäßig nicht sofort mit der vollen Aussteuerung. Bevor er an die Gleichspannung angelegt wird, wird vielmehr seine Steuerung auf einen niedrigeren Aussteuerungswert, insbesondere auf den Leerlaufwert, zurückgestellt. Erst dann wird die Gittersperrung aufgehoben und der Gleichstromschalter eingelegt.
Unter Umständen, z. B. wenn nur ein einziger Wechselrichter vorhanden ist, kann es wünschenswert sein, anstatt die Gleichstromleitung vom gestörten Wechselrichter abzuschalten, den Gleichrichter zu sperren oder beide Maßnahmen gleichzeitig zu ergreifen. Dabei muß jedoch wieder die Kapazität der Leitung beachtet werden, die dazu führt, daß die in diesem Fall vollständig entlastete Gleichspannung nach erfolgter Sperrung des Gleichrichters nicht ohne weiteres wieder verschwindet. Man kann die Spannung dadurch zum Verschwinden bringen, daß man die Gleichstromleitung gegebenenfalls über einen Widerstand vorübergehend kurzschließt.
Da die Störungsvorgänge sowohl in dem gespeisten Drehstromnetz als auch auf der Gleichstromleitung im allgemeinen nur sehr kurze Zeit andauern, kann die Störung des Wechselrichterbetriebes unter Umständen in Bruchteilen von Sekunden beseitigt werden, so daß eine fühlbare Unterbrechung des Übertragungsbetriebes nicht eintritt. Der Gleichstromschalter S,. vor dem Wechselrichter, der ohnehin in der Regel mit irgendwelchen in kürzester Zeit trägheitsfrei steuerbaren Ventilen arbeiten wird, läßt sich so bauen, daß Auslöse- und Einschaltzeiten von einigen Metersekunden erreichbar sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zum Schutz von Gleichstrom-Hochspannungskraftübertragungsanlagen mit Stromrichtern an den Enden der Übertragungsleitung, bei der bei Störungen in dem wechselstromseitig mit einer weiteren Spannungsquelle parallel arbeitenden Wechselrichter dieser durch gleichzeitiges Entziehen der Gleichspannung und Beaufschlagen seiner Gitter mit einem Sperrpotential abgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselrichter in Abhängigkeit von dem Verhältnis der Gleichspannung zur Wechselspannung selbsttätig nur dann wieder eingeschaltet wird, wenn dieses Verhältnis einen bestimmten Maximalwert nicht überschreitet.
2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Entziehen der Gleichspannung durch Auslösung eines dem Wechselrichter vorgeschalteten Gleichstromschalters erfolgt.
3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß beim Entziehen der Gleichspannung durch Sperren des die Hochspannungsübertragungsleitung speisenden Gleichrichters zugleich mit der Sperrung des Gleichrichters die Hochspannungsübertragungsleitung kurzgeschlossen wird. q..
Einrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösung der Drehstromschalter sowie die Sperreinrichtung des Gleichrichters so eingestellt sind, daß sie bei ordnungsgemäßem Arbeiten der Wechselrichterabschaltung nicht ansprechen.
5. Einrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß während der Abschaltdauer des gestörten Wechselrichters die Aussteuerung des Gleichrichters herabgesetzt wird.
6. Einrichtung nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiedereinschaltung des Wechselrichters mit zunächst herabgesetzter Aussteuerung erfolgt