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Schaltung zum Formieren von Hochspannungsstromrichtergefäßen Es ist
ein Verfahren zum Formieren von Stromrichtergefäßen für Gleichstromhochspannungskraftübertragungsanlagen
vorgeschlagen worden, welches darin besteht, daß im Anschluß an den üblichen, bei
herabgesetzter Spannung durchgeführten Entgasungsvorgang das Gefäß mit einer ungefähr
der vollen Betriebsspannulig entsprechenden Spannung mit einem Teilbetrag der normalen
Leistung unter Verwendung von Strombegrenzungsmitteln belastet wird, die so bemessen
sind, daß im Fall einer Rückzündung oder einer Durchzündung der Strom einen für
das Gefäß ungefährlichen Wert nicht überschreitet. Vorteilhaft ist es dabei, wenn
die an dem Gefäß liegende Spannung während des Formierungsvorganges etwas höher
ist als die betriebsmäßige Gefäßspannung. Um für die Durchführung dieses Formierungsvorganges
keine besonderen Hilfseinrichtungen, insbesondere keinen besonderen Transformator,
bereitstellen zu müssen, ist es wünschenswert, den Formierungsvorgang mit dem normalen
Stromrichtertransformator durchzuführen. Die Formierung braucht dann erst vorgenommen
zu werden, wenn die Stromrichteranlage bereits fertiggestellt ist, wenn sich also
die Entladungsgefäße bereits an ihrem endgültigen Aufstellungsort befinden. Die
Erfindung befaßt sich mit dem Problem, wie durch einfache Umschaltmaßnahmen die
betriebsmäßige Stromrichterschaltung so geändert werden kann, daß die Formierung
der Gefäße unter Innehaltung der oben angegebenen Bedingungen ohne Zuhilfenahme
größerer zusätzlicher Einrichtungen erfolgen
kann. Die Erfindung
gibt eine Lösung für dieses Problem an, die für die Durchführung des Formierungsvorganges
an zusätzlichen Einrichtungen lediglich einen Widerstand erfordert, mit dem die
Entladungsgefäße während des Formierungsvorganges belastet werden und der gleichzeitig
auch als Strombegrenzungswiderstand dient, um im Fall einer Rückzündung ein unzulässiges
Anwachsen des Stromes zu verhindern. Gemäß der Erfindung werden zur gleichzeitigen
Forrnierung von zwei Entladungsgefäßen des Stromrichters die beiden Enden des als
Belastung dienenden Widerstandes je über eines der beiden zu formierenden
Entladungsgefäße an ein und dieselbe PhaseTiklemme des Stromrichtertransformators-
angeschlossen, während der Mittelpunkt des Belastungswiderstandes an einen anderen
Punkt der Transformatorwicklung angeschlossen wird, welcher 'so gewählt wird, daß
der Scheitelwert der an-jedem Gefäß auftretenden Sperrspannung größer ist als der
Scheitelwert der im normalen Betrieb auf das betredende Gefäß entfallenden Sperrspannung.
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In der Zeichnung ist für drei verschiedene Betriebsschaltungen des
Stromrichters angegeben, wie die Umschaltung erfolgen kann, um die Formierung der
Gefäße gemäß dem angeführten Vorschlag durchführen zu können.
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In Fig. i ist vorausgesetzt, daß der Stromrichter betriebsmäßig in
dreiphasigerBrücken- oder Graetzschaltung angeordnet ist, wobei in jedem Brückenzweig
zwei Entladungsgefäße in Reihe liegen mögen. Die Primärwicklung des Stromrichtertransformators
ist mit P und die S ekundärwicklung mit S
bezeichnet. Die drei sekundären
Phasenwicklungen sind außerdem mit u, v bzw. w bezeichnet, G sind die Entladungsgefäße,
von denen, wie schon gesagt, im vorliegenden Fall jeweils zwei Gefäße hintereinandergeschaltet
sind, und- B ist die betriebsmäßige Belastung. Außerdem möge der Tr.ansformator
noch eine Tertiärwicklung T besitzen, deren einzelne Phasen, gleichsinnig in Reihe
geschaltet, einen geschlossenen Stromkreis bilden. Bei der in Fig. i dargestellten
Schaltung wird, wenn die sekundäre Phasenspannung mit-Up bezeichnet-wird, jedes
der Entladungsgefäße G im Gleichrichterbetrieb mit einer Sperrspannung beeinflußt,
deren Scheitelwert sich errechnet zu
In Fig. 2 ist nun die Umschaltung -eines. solchen Stromrichters für die Formierung
dargestellt. Die betriebsmäßige Belastung ist ersetzt - durch einen Widerstand
W, der eine . Mittelanzapfung besitzt, Diese Mittelanzapfung wird zweckmäßig
'geerdet. Ist der Widerstand W, was meist derFall sein wird, als Wasserwiderstand
ausgebildet, so kann man den Wasserzu- und -abfluß in den geerdeten Mittelpunkt
legen. Von den Entladungsgefäßen des Stromrichters werden jeweils zwei Gefäße,
im vorliegenden Fall die Gefäße Gl und G21 gleichzeitig formiert. Beide Gefäße
sind an ein und- dieselbe sekundäre Phasenwicklungsklemme, und zwar in Fig. 2 an
die Klemme der Phase it, angeschlossen. Außerdem ist jedes Gefäß mit je einem
Endpunkt des BelastungswiderstandesW verbunden. Der Mittelpunkt des Widerstandes
W wird mit dem sekundären Sternpunkt des Stromrichtertransformators verbunden, wobei
die beiden übrigen Phasenv und w unangeschlossen bleiben. Der Sperrspannungsscheitelwert,
der bei dieser Formierungsschaltung auf jedes der Gefäße entfällt, ergibt sich zu
Der Scheitelwert der Sperrspannung im Formierungsbetrieb ist mithin um 15 %
höher als der ScheitelwertderSperrspannungimnormalenBetrieb.
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Fig. 3 stellt eine Stromrichteranlage in normaler dreiphasiger
Sternpunktschaltung dar. Der Sperrspannungsscheitelwert ist in diesem Fall
Für die Formierung kann gemäß der Erfindung diese -Stromrichterschaltung, wie in
Fig. 4 angegeben ist, abgeändert werden. Es ist wiederum jeder Endpunkt des Belastungswiderstandes
W über je ein Entladungsgefäß G, bzw. G2 mit ein und derselben
Phasenklemme, und zwar im vorliegenden Fall wiederum mit der Phasenklemmeu, des
Stromrichtertransformators verbunden. Der Mittelpunkt des Widerstandes W liegt hier
ebenfalls an einer Phasenklemme, und zwar an der Klemme der Phase w, jedoch sind
die drei Sekundärphasen des Stromrichtertransformators u, v, w in bestimmter
Weise hintereinandergeschaltet. Diese Hintereinanderschaltung ist so gewählt, daß
als Speisespannung zwischen dem gemeinsamen Anschluß der beiden zu formierenden
Entladungsgefäße G, und G, und dem Mittelpunkt des Belastungswiderstandes
die Summe aus der verketteten Spannung zweier Phasen, hier der Phasen u und v des
Stromrichtertransformators, und der Spannung der dritten Phase (Phase w) liegt.
Die maximale Sperrbeanspruchung - ergibt sich bei dieser Formierungsschaltung
zu
Auch in diesem Fall liegt also die maximale Sperrspannungsbeanspruchung bei der
Formierung um 15 1/o überdem.Scheitelwert der betriebsmäßigen Sperrbeauspruchung.
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Als drittes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 5 eine Stromrichterschaltung
zugrunde gelegt, bei der zwei dreiphasige Brückenschaltungen mit je einem
Gefäß.G in jedem Brückenzweig gleichstromseitig hintereinandergeschaltet sind. Der
Stromrichter besteht mithin aus zwei Teilstromrichtern, und jeder Teilstromrichter
besitzt einen besonderen Transformator, wobei die Wickl.ungsbezeichnungen des einen
Transformators mit dem Index i, die des anderen mit dem Index 2 versehen sind. Um
die notwendige Phagendrehung der sekundären Spannungssysteme der beiden Stromrichtertransformatoren
um 3o' el. hervorzubringen, ist die Primärwicklung P, des einen Stromrichtertransformators
in Dreieck, die
PrimärwicklungP, des anderen Transformators dagegen
in Stern geschaltet. Der Sperrspannungsscheitelwert bei einer solchen Stromrichteranordnung
ergibt sich zu U#, = 1/22 - 1/3 - U, -Fig. 6 zeigt,
wie die Stromrichteranordnung in Fig. 5 für den Formierungsprozeß geschaltet
werden kann. Die beiden gleichzeitig zu formierenden Entladungsgefäße
G, und G2 sind an die sekundäre Phase ul des einen Stromrichtertransformators
angeschlossen. Die verkettete Spannung zwischen den Phasen ul und wi dieses Stromrichtertransformators
ist mit der Phase v2 des anderen Stromrichtertransformators so in Reihe geschaltet,
daß zwischen dem Mittelpunkt des Belastungswiderstandes W und der Xnschlußklemme
der Phase u, die georhetrische Differenz zwischen der erstgenannten verketteten
Spannung und der Phasenspannung der Phase v. liegt. Bei dieser Schaltung ergibt
sich ein Sperrspannungsscheitelwert von rund Us" = 1,4 - 1/2
- 1/3 - U." = 1,4 - U.,
Falls dieser Wert als zu hoch
betrachtet werden sollte, kann man ihn durch Übergang auf eine andere Pirmäranzapfung
der Stromrichtertransformatoren oder dadurch, daß man den speisenden Stromerzeuger
nicht voll err#egt, auf den gewünschten Betrag herabsetzen.
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Bei den beschriebenen Formierungsschaltungen treten in den Stromrichtertransformatoren
keine Schwierigkeiten auf, da jede Stromrichterwicklung reinen, vollwelligen Strom
führt und Jochstreuungen durch die Tertiärwicklungen verhindert werden. Vor allem
wird keine Transformatorwicklung mit höherer Spannung beansprucht, als dies in normalem
Betrieb der Fall ist, so daß auch in dieser Hinsicht keine Gefahr auftreten kann.
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DasFormierenwird zweckmäßig so vorgenommen. daß die den Stromrichtergefäßen
zugeführte Wechselspannung allmählich oder stufenweise in dem Maße erhöht wird,
wie die Formierungsrückzündungen jeweils nachlassen. Das Erhöhen der Spannung kann
dabei dadurch erfolgen, daß die Primärspannung des Stromrichtertransformators heraufgesetzt
wird. Hierzu kann ein dem Stromrichtertransformator vorgeschalteter Regeltransformator
benutzt werden. Wenn es die Anlage erlaubt, kann statt dessen auch die Erregung
des speisenden Generators erhöht werden. In manchen Fällen läßt sich das Erhöhen
der Spannung auch durch Umschalten des Stromrichtertransformators erreichen. So
kann beispielsweise bei einer Anordnung nach Fig. 4 eine niedrigere Spannungsstufe
dadurch erreicht werden"daß im erstenTeildesFormierungsvorganges die Speisung allein
mit der Phase u erfolgt.