EP4200949A1 - Hochspannungs-gleichstrom-schaltanlage und deren verwendung sowie verfahren zum schalten von gleichspannungen - Google Patents

Hochspannungs-gleichstrom-schaltanlage und deren verwendung sowie verfahren zum schalten von gleichspannungen

Info

Publication number
EP4200949A1
EP4200949A1 EP21773790.7A EP21773790A EP4200949A1 EP 4200949 A1 EP4200949 A1 EP 4200949A1 EP 21773790 A EP21773790 A EP 21773790A EP 4200949 A1 EP4200949 A1 EP 4200949A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
busbar
currents
direct current
voltage direct
fault
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21773790.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Lutz-Rüdiger JÄNICKE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Energy Global GmbH and Co KG filed Critical Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Publication of EP4200949A1 publication Critical patent/EP4200949A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02—Details
    • H02H3/021—Details concerning the disconnection itself, e.g. at a particular instant, particularly at zero value of current, disconnection in a predetermined order
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B1/00—Frameworks, boards, panels, desks, casings; Details of substations or switching arrangements
    • H02B1/24—Circuit arrangements for boards or switchyards

Definitions

  • the invention relates to a high-voltage direct-current switchgear and its use, as well as a method for switching direct voltages in the high-voltage range, with at least one busbar for load currents and with at least one busbar for currents in the event of a fault, and with at least two outgoing lines, with a high-voltage -DC circuit breaker is included.
  • High-voltage direct current transmission networks i. H .
  • HVDC networks are used to transmit large amounts of electrical power, e.g. B. up to a few gigawatts, with voltages of up to 1100 kV DC voltage and currents in the kA range. A transmission over long distances, e.g. B. up to thousands of kilometers possible with low electrical losses.
  • three-phase alternating current networks which require at least three electrical conductors, only two conductors are required in direct current networks, and only one conductor is required in connection with the earth for energy transmission.
  • HVDC lines can transmit significantly more power than AC systems, which is why HVDC routes can be designed much narrower for the same power.
  • HVDC lines are not only well suited to transmit high power as overhead lines, they can also be used to advantage in underwater cables.
  • Off-shore wind turbines can be connected to the on-shore power grid.
  • Asynchronous networks and networks with different frequencies can also be connected via high-voltage direct current lines.
  • High-voltage direct current switchgear which high-voltage direct current Include circuit breakers are designed to switch multiple electrical lines individually, d. H . to switch the same number of lines as high-voltage direct current circuit breakers are included in the high-voltage direct current switchgear.
  • the high-voltage direct current circuit breakers required for switching are not yet commercially available. So far, these have only been built as prototypes in various test facilities. Due to the technical requirements for the high-voltage direct current circuit breakers, such as e.g. B. a high dielectric strength, a high current carrying capacity and a high current switching capacity as well as a high switching speed, the high-voltage direct current circuit breakers are very large, especially in the dimensions of a hall, complex to produce and expensive.
  • high-voltage direct-current switchgear known from the prior art comprise a plurality of high-voltage direct-current circuit breakers, i. H . at least one high-voltage direct current circuit breaker for each line to be switched.
  • large, branched high-voltage direct current networks are technically difficult to implement, complex and expensive.
  • Necessary high-voltage DC switchgear for switching several outgoing DC lines in particular, each with at least one high-voltage DC circuit breaker for each line are space-consuming, expensive and technically difficult to implement.
  • the object of the present invention is to specify a high-voltage direct current switchgear and its use as well as a method for switching direct voltages in the high-voltage range, in particular in a high-voltage direct current switchgear described above, which solve the problems described above.
  • it is the task of specify ne high-voltage direct current switchgear, which is constructed to save space, is technically simple and inexpensive, and can switch several electrical direct current lines individually, particularly in the event of a fault.
  • a high-voltage direct current switchgear with the features according to patent claim 1, a method for switching direct voltages in the high-voltage range, in particular in a high-voltage direct current switchgear described above, according to patent claim 6 and a use of the high-voltage switchgear described above DC switchgear according to claim 13 solved.
  • Advantageous configurations of the high-voltage direct-current switchgear according to the invention and/or the method according to the invention for switching direct voltages in the high-voltage range, in particular in a high-voltage direct-current switchgear described above, and the use according to the invention of the high-voltage direct-current switchgear described above are described in the Subclaims specified. Objects of the main claims can be combined with one another and with features of the subclaims, and features of the subclaims can be combined with one another.
  • a high-voltage direct current switchgear comprises at least one busbar for load current or Load currents and at least one busbar for current or Currents in the event of an error, as well as at least two outgoing lines.
  • At least one high-voltage direct current circuit breaker is included in the high-voltage direct current switchgear.
  • At least two commutation switches are included, which are each connected between the at least one busbar for load currents and at least one outgoing line, and at least two commutation switches are included, which are each connected between the at least one busbar for currents in the event of a fault and at least one outgoing line .
  • the at least one high-voltage Voltage DC circuit breaker is connected between the at least one busbar for load currents and the at least one busbar for currents in the event of a fault.
  • the structure of the high-voltage direct current switchgear according to the invention described above means that several electrical direct current lines can be switched individually using only a few high-voltage direct current circuit breakers, in particular only one high-voltage direct current circuit breaker.
  • the high-voltage direct current circuit breaker installed in particular in the high-voltage direct current switchgear is switched into the current path to be switched via various auxiliary switching devices, particularly in the event of a fault on a line, and can then switch off the current there, in particular the residual current.
  • a space-saving, technically simple and cost-effective high-voltage direct-current switchgear is specified, which is designed, in particular, for the individual switching of a plurality of electrical direct-current lines.
  • the additionally required commutation switches are significantly smaller and cheaper than corresponding high-voltage direct current circuit breakers, which means that the structure described for the high-voltage direct current switchgear according to the invention already has cost advantages with only two lines, which increase with more lines.
  • the high-voltage direct current switchgear according to the invention is light and inexpensive, scalable with little space requirement.
  • the alternative known from the prior art, requires each line or j e outgoing electrical direct current line to use a high-voltage direct current circuit breaker, which is associated with high costs per line, high space requirements and high complexity.
  • the at least one high-voltage DC circuit breaker and at least one commutating switch can be parallel between the at least one busbar for load currents and the at least one busbar for Currents to be switched in the event of a fault. This enables power supply to the at least one busbar for currents in the event of a fault when switching the high-voltage DC switchgear according to the invention via the at least one busbar for load currents.
  • Precisely one high-voltage direct current circuit breaker can be included in the high-voltage direct current switchgear according to the invention.
  • the previously mentioned advantages are thus implemented in a particularly pronounced manner. Using only one high voltage DC circuit breaker for multiple lines results in a large reduction in cost, space and complexity.
  • the number of high-voltage direct current circuit breakers that can be included in the high-voltage direct current switchgear can be less than the number of outgoing lines. The advantages mentioned above are thus possible.
  • the use of fewer high voltage DC circuit breakers than outgoing lines involved results in a reduction in cost, space and complexity.
  • the high-voltage direct current switchgear can be designed to switch voltages in the range of up to 1100 kV direct voltage and/or currents in the range of up to a few kiloamperes.
  • high-voltage direct current circuit breakers for high voltage levels in particular for voltages in the range of up to 1100 kV and/or currents in the range of up to a few kiloamperes, are technically difficult to implement, expensive, complex and take up a lot of space.
  • a method for switching DC voltages in the high-voltage range, in particular in an above-described high-voltage DC switchgear includes that in normal operation, with load flow on at least two outgoing lines, at least two commutation switches are used in the switched-on state, with each of the commutation switches between the at least one busbar for currents in the event of a fault and one outgoing line each is used, and at least two commutation switches are used in the switched-on state, each of the commutation switches being used between the at least one busbar for load currents and one outgoing line each, and a high voltage -DC circuit breaker is used between the at least one busbar for load currents and the at least one busbar for currents in the event of a fault in the off state, and in particular a commutation switch Holder is used between at least one busbar for load currents and at least one busbar for currents in the event of a fault when switched on.
  • the high-voltage direct current circuit breaker can be switched on between the at least one busbar for load currents and the at least one busbar for currents in the event of a fault, and all commutation switches between the at least one busbar for currents in the event of a fault and the outgoing ones Lines which are not faulty can be switched off, and all commutation switches between the at least one load current busbar and the outgoing lines which are faulty can be switched off, and in particular the commutation switch between the at least one load current busbar and the at least one busbar for currents in the event of a fault can be switched off.
  • the high-voltage direct current circuit breaker between the at least one busbar for load currents and the at least one busbar for currents in the event of a fault can, in particular in a subsequent step, be switched off, in particular as soon as all outgoing lines that are faulty exclusively via the at least one busbar are electrically supplied for currents in the event of a fault, and all outgoing lines, which are not faulty, are electrically supplied exclusively via the at least one busbar for load currents.
  • the switching steps described above can in particular take place in the specified order. This enables faulty lines to be switched off safely and without errors using only one and/or a few high-voltage direct current circuit breakers, i . H . with fewer high-voltage DC circuit breakers than outgoing lines.
  • Precisely one high-voltage direct current circuit breaker can be used to switch at least two, in particular three or more, outgoing lines. This means that switching, in particular switching off faulty or faulty lines particularly easily and inexpensively possible with a spatially small space-consuming high-voltage direct current switchgear.
  • the high-voltage direct current circuit breaker can be used to switch off a fault on at least one, in particular more than one, of the outgoing lines.
  • the individual lines with errors, in particular all lines with errors can be switched off individually or simultaneously .
  • a use according to the invention of an above-described high-voltage direct-current switchgear can include faults on direct-current lines in a direct-current network being switched off and lines without faults in the direct-current network remaining switched on, in particular using exactly one high-voltage direct-current power switch.
  • FIGS. 1 to 4 An exemplary embodiment of the invention is shown schematically below in FIGS. 1 to 4 and described in more detail below.
  • Figure 1 shows a circuit diagram of the high-voltage DC switchgear 1 according to the invention, with a busbar 3 for load currents and with a busbar 2 for currents in the event of a fault and with four outgoing lines 4, 5, 6, 7, with a high-voltage DC circuit breaker 8 and Commutation switches 9, 10, 11 are included for switching the outgoing lines 4, 5, 6, 7, and the
  • FIG. 1 shows the circuit diagram of the high-voltage direct current switchgear 1 of Figure 1, with the associated Switch positions 8, 9, 10, 11 in normal operation, with load flow on three lines 4, 5, 6, and the
  • Figure 3 shows the circuit diagram of the high-voltage direct current switchgear 1 of Figure 2, with a fault on a line 5, the high-voltage direct current circuit breaker 8 being switched on, the commutation switch 11 and the commutation switch 9 of the faulty line 5 and the commutation switch 10 of the error-free lines 4 and 6 are switched off or. are, and the
  • FIG. 4 shows the circuit diagram of the high-voltage direct-current switchgear 1 of FIG.
  • FIG. 1 shows a circuit diagram of the high-voltage DC switchgear 1 according to the invention, with a busbar 3 for load currents and with a busbar 2 for currents in the event of a fault, and with four outgoing lines 4, 5, 6, 7, for example.
  • the high-voltage DC switchgear 1 includes a high-voltage DC circuit breaker 8 and a commutating switch 11 connected in parallel between the busbar 3 for load currents and the busbar 2 for currents in the event of a fault.
  • Each outgoing line 4 , 5 , 6 , 7 is connected to the busbar 3 for load currents via a commutation switch 9 and to the busbar 2 for currents in the event of a fault via a commutation switch 10 . All switches are shown open in FIG.
  • the busbar 3 for load currents is z. B. connected to a voltage source for direct currents, in particular a battery, a generator and/or rectifier.
  • a voltage source for direct currents in particular a battery, a generator and/or rectifier.
  • FIG. 1 an exemplary embodiment is shown with a state of the switchgear 1, in which the busbar 2 for currents in the event of an error, e.g. B. is de-energized without electrical connection to a voltage source.
  • the busbar 2 for currents in the event of a fault to a separate voltage source for DC voltages, in particular with the same voltage as z. B. busbar 3 for load currents, be connected, which can be switched off separately, z. B. by shutting down a separate generator.
  • the outgoing lines 4, 5, 6, 7 are, in the example of FIG.
  • FIG. 2 shows a circuit diagram of the high-voltage direct current switchgear 1 of FIG. 1 in normal operation, e.g. B. with load flow on three lines 4, 5, 6.
  • the three lines 4, 5, and 6 are each connected electrically via a commutation switch 10 assigned to the respective line 4, 5, 6, which are all in the closed state, to the busbar 2 for currents in the event of a fault and thus carry current.
  • FIG. 3 shows the circuit diagram of the high-voltage direct-current switchgear 1 of FIG. 2 with a fault, for example on a line 5 .
  • other lines can gene, e.g. B.
  • Line 4 or 6 or more than one line 4 , 5 , 6 have a fault .
  • the invention is described below as an example for a line 5 with a fault.
  • Line 5 can be switched off, in particular when the error occurs on line 5, or when there is no error for other reasons.
  • the synonym error is also used for other reasons for the shutdown.
  • Defective in the context of the invention includes defective, ie. H .
  • the high-voltage direct current circuit breaker 8 is switched on.
  • the commutation switch 11 between the busbar 3 for load currents and the busbar 2 for currents in the event of a fault is in particular switched off simultaneously or subsequently.
  • the commutation switch 9 of the faulty line 5 and the commutation switch 10 of the fault-free lines 4 and 6 are switched off at the same time or at the same time. It is also possible to switch off the commutation switch 9 of the faulty line 5 and the commutation switch 10 of the fault-free lines 4 and 6 before the commutation switch 11 is switched off.
  • the commutation switches to be switched can be switched simultaneously or in any order after the high-voltage direct current circuit breaker 8 has been switched on.
  • the high-voltage direct current circuit breaker 8 After switching with the subsequent switch position of the switches 8, 9, 10, 11 as shown in FIG. 3, the high-voltage direct current circuit breaker 8 is switched off. The subsequent switching position of the switches 8 , 9 , 10 , 11 is shown in FIG.
  • the fault-free lines 4 and 6, which are live-connected to the busbar 3 for load current via the respectively assigned commutation switch 9, and the faulty line 5, which in particular are live, are electrically separated is connected via the associated commutation switch 10 to the busbar 2 for current in the event of a fault.
  • a high-voltage direct current switchgear 1 according to the invention thus enables the separate switching, in particular switching off, of direct current lines 4, 5, 6, 7, and with the reverse switching sequence compared to that in Figures 2 to 4 order shown , switching on .
  • Only one high-voltage direct current circuit breaker 8 is necessary, and/or fewer high-voltage direct current circuit breakers 8 are necessary than lines 4, 5, 6, 7 to be switched are connected, which means expensive, complex, difficult to obtain and space-consuming high-voltage -DC circuit breaker saves .
  • the commutation switches 9, 10, 11 used are smaller, less expensive, less complex than high voltage DC power switches and are commonly available.
  • the high-voltage DC switchgear 1 according to the invention is simpler, more cost-effective, requires less space and is less complex, compared to high-voltage DC switchgear with one high-voltage DC circuit breaker per line to be switched.
  • busbars 2 for current in the event of a fault are supplied separately via in particular their own batteries, generators and/or other voltage sources and rectifiers with direct current, in particular at the same voltage as busbars 3 for load current.
  • the faulty lines, in particular line 5 in FIG. 4 are then switched off by switching off the separate current/voltage supply of the busbar 2, e. B. by switching off or Shutdown of the generator connected to the busbar 2 .
  • the error-free lines, lines 4 and 6 in FIG. 4 remain switched on and supplied with direct current via the busbar 3, which is electrically separated from the busbar 2.
  • three lines 4, 5, 6 carry current.
  • a line 5, in particular a faulty line 5 can be switched off with the high-voltage DC switchgear according to the invention, as shown in Figures 2 to 4, or more than one line, in particular more than one faulty line, can be switched off with the inventive High-voltage DC switchgear are switched off, in particular simultaneously or sequentially in a specific or any order.
  • the lines, in particular the outgoing lines 4 to 7, of the high-voltage direct current switchgear according to the invention can be switched on and off. Commutation switches can be used as in FIGS.
  • commutation switch can be used for each switch shown in the figures.
  • Switching case can be dispensed with commutation switch 11, with an activation and / or deactivation of the line to be switched or. Lines via the separate direct current source for supplying the busbar for current in the event of a fault, in particular by starting up and/or shutting down a generator.
  • the high-voltage DC switchgear according to the invention causes an electrical separation of the fault-free and faulty outgoing lines, or. in the reverse order of the exemplary embodiment from the figures, a merge of outgoing lines or. DC power lines .
  • the high-voltage DC switchgear according to the invention causes an electrical separation of outgoing lines, or. in the reverse order of the embodiment of the figures, a merge of outgoing lines or. DC power lines .
  • the commutation switches are z. B. special DC commutation switches and/or conventional high-voltage power switches, such as e.g. B. used with AC voltages.
  • Outgoing lines can transport direct current in different directions, in particular in the direction of the high-voltage direct current switchgear and/or away from the high-voltage direct current switchgear.
  • Rails are e.g. B. Busbars and/or power lines for direct current, in particular made of copper, aluminum and/or steel.
  • Outgoing lines are power lines for direct current, in particular made of copper, aluminum and/or steel.
  • Power lines for direct current are e.g. B. HVDC lines or . Cable .
  • the high-voltage direct current switchgear is and/or includes outdoor and/or gas-insulated systems, especially in buildings.
  • bus bar load 2 busbars for current in the event of a fault, bus bar power 3 bus bar for load current, bus bar load

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage (1) und deren Verwendung sowie ein Verfahren zum Schalten von Gleichspannungen im Hochspannungsbereich, mit wenigstens einer Sammelschiene (3) für Lastströme und mit wenigstens einer Sammelschiene (2) für Ströme im Fehlerfall, sowie mit wenigstens zwei abgehenden Leitungen (4, 5, 6, 7), wobei wenigstens ein Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsschalter (8) umfasst ist. Wenigstens zwei Kommutierungsschalter (9) sind von der Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage (1) umfasst, welche zwischen der wenigstens einen Sammelschiene (3) für Lastströme und jeweils einer abgehenden Leitung (4, 5, 6, 7) geschaltet sind, und wenigstens zwei Kommutierungsschalter (10) sind umfasst, welche zwischen der wenigstens einen Sammelschiene (2) für Ströme im Fehlerfall und jeweils einer abgehenden Leitung (4, 5, 6, 7) geschaltet sind, wobei der wenigstens eine Hochspannungs-Gleichstrom- Leistungsschalter (8) zwischen der wenigstens einen Sammelschiene (3) für Lastströme und der wenigstens einen Sammelschiene (2) für Ströme im Fehlerfall geschaltet ist.

Description

Beschreibung
Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage und deren Verwendung sowie Verfahren zum Schalten von Gleichspannungen
Die Erfindung betri f ft eine Hochspannungs-Gleichstrom- Schaltanlage und deren Verwendung sowie ein Verfahren zum Schalten von Gleichspannungen im Hochspannungsbereich, mit wenigstens einer Sammelschiene für Lastströme und mit wenigstens einer Sammelschiene für Ströme im Fehlerfall , sowie mit wenigstens zwei abgehenden Leitungen, wobei ein Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsschalter umfasst ist .
Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsnetze , d . h . HGÜ-Netze , werden für die Übertragung großer elektrischer Leistungen, z . B . bis zu einigen Gigawatt , bei Spannungen von bis zu 1100 kV Gleichspannung und Strömen im kA-Bereich verwendet . Dabei ist eine Übertragung über große Strecken, z . B . bis zu tausenden Kilometern, mit geringen elektrischen Verlusten möglich . Im Gegensatz zu dreiphasigen Wechselstrom-Netzen, welche wenigstens drei elektrische Leiter benötigen, sind bei Gleichstrom- Netzen nur zwei Leiter, in Verbindung mit der Erde sogar nur ein Leiter zur Energieübertragung notwendig . HGÜ-Leitungen können wesentlich mehr Leistung übertragen als Wechselstromsysteme , weshalb bei gleicher Leistung HGÜ-Trassen wesentlich schmaler ausgelegt werden können . HGÜ-Leitungen sind nicht nur gut geeignet als Freiland-Leitungen hohe Leistungen zu übertragen, sondern können vorteilhaft auch in Unterwasserkabeln eingesetzt werden . Damit sind z . B . Of fshore- Windanlagen an die Stromnetze an Land anschließbar . Über Hochspannungs-Gleichstrom-Leitungen sind auch asynchrone Netze und Netze mit unterschiedlichen Frequenzen verbindbar .
Um Hochspannungs-Gleichstrom-Netze zu betreiben, ist ein Schalten, insbesondere ein Zu- und Abschalten von einzelnen elektrischen Leitungen notwendig . Hochspannungs-Gleichstrom- Schaltanlagen, welche Hochspannungs-Gleichstrom- Leistungsschalter umfassen, sind ausgebildet mehrere elektrische Leitungen einzeln zu schalten, d . h . die gleiche Zahl an Leitungen zu schalten wie Hochspannungs-Gleichstrom- Leistungsschalter von der Hochspannungs-Gleichstrom- Schaltanlage umfasst sind . Die zum Schalten notwendigen Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsschalter sind derzeit noch nicht kommerziell verfügbar . Bisher sind diese nur als Prototypen in verschiedenen Versuchsanlagen auf gebaut . Aufgrund der technischen Anforderungen an die Hochspannungs- Gleichstrom-Leistungsschalter, wie z . B . eine hohe Spannungsfestigkeit , eine hohe Stromtragfähigkeit und eine hohe Stromschaltfähigkeit sowie eine hohe Schaltgeschwindigkeit , sind die Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsschalter sehr groß , insbesondere in der Dimension einer Halle , aufwendig herstellbar und teuer .
In Hochspannungs-Gleichstrom-Netzen ist ein Schalten von mehreren elektrischen Leitungen, insbesondere einzeln notwendig, z . B . im Fehlerfall einzelner Leitungen . Aus dem Stand der Technik bekannte Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlagen umfassen zu diesem Zweck mehrere Hochspannungs-Gleichstrom- Leistungsschalter, d . h . mindestens einen Hochspannungs- Gleichstrom-Leistungsschalter für j ede zu schaltende Leitung . Dadurch sind große , verzweigte Hochspannungs-Gleichstrom- Netze technisch schwierig aus führbar, aufwendig und kostenintensiv . Notwendige Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlagen zum Schalten von mehreren insbesondere abgehenden Gleichstrom-Leitungen, mit j eweils wenigstens einem Hochspannungs- Gleichstrom-Leistungsschalter für j ede Leitung, sind platzaufwendig, teuer, und technisch schwer umsetzbar .
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es , eine Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage und deren Verwendung sowie ein Verfahren zum Schalten von Gleichspannungen im Hochspannungsbereich, insbesondere in einer zuvor beschriebenen Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage , anzugeben, welche die zuvor beschriebenen Probleme lösen . Insbesondere ist es Aufgabe ei- ne Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage anzugeben, welche platzsparend, technisch einfach und kostengünstig aufgebaut ist , und mehrere elektrische Gleichstrom-Leitungen einzeln schalten kann, insbesondere im Fehlerfall .
Die angegebene Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 , einem Verfahren zum Schalten von Gleichspannungen im Hochspannungsbereich, insbesondere in einer zuvor beschriebenen Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage , gemäß Patentanspruch 6 sowie einer Verwendung der zuvor beschriebenen Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage gemäß Patentanspruch 13 gelöst . Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Ho chspannungs- Gleichstrom- Schaltanlage und/oder des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Schalten von Gleichspannungen im Hochspannungsbereich, insbesondere in einer zuvor beschriebenen Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage , sowie der erfindungsgemäßen Verwendung der zuvor beschriebenen Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage , sind in den Unteransprüchen angegeben . Dabei sind Gegenstände der Hauptansprüche untereinander und mit Merkmalen von Unteransprüchen, und Merkmale der Unteransprüche untereinander kombinierbar .
Eine erfindungsgemäße Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage umfasst wenigstens eine Sammelschiene für Laststrom bzw . Lastströme und wenigstens eine Sammelschiene für Strom bzw . Ströme im Fehlerfall , sowie wenigstens zwei abgehenden Leitungen . Wenigstens ein Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsschalter ist von der Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage umfasst . Wenigstens zwei Kommutierungsschalter sind umfasst , welche j eweils zwischen der wenigstens einen Sammelschiene für Lastströme und wenigstens einer abgehenden Leitung geschaltet sind, und wenigstens zwei Kommutierungsschalter sind umfasst , welche j eweils zwischen der wenigstens einen Sammelschiene für Ströme im Fehlerfall und wenigstens einer abgehenden Leitung geschaltet sind . Der wenigstens eine Hochspan- nungs-Gleichstrom-Leistungsschalter ist zwischen der wenigstens einen Sammelschiene für Lastströme und der wenigstens einen Sammelschiene für Ströme im Fehlerfall geschaltet .
Durch den zuvor beschriebenen Aufbau der erfindungsgemäßen Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage können mehrere elektrische Gleichstrom-Leitungen einzeln geschaltet werden, bei Verwendung von nur wenigen Hochspannungs-Gleichstrom- Leistungsschaltern, insbesondere von nur einem Hochspannungs- Gleichstrom-Leistungsschalter . Der insbesondere eine in die Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage installierter Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsschalter wird insbesondere im Falle eines Fehlers auf einer Leitung über verschiedene Hil fsschaltgeräte in den zu schaltenden Strompfad geschaltet und kann dann dort den Strom, insbesondere den Fehlerstrom abschalten . Dadurch ist eine platzsparende , technisch einfache und kostengünstige Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage angegeben, welche ausgebildet ist zum insbesondere einzelnen Schalten von mehreren elektrischen Gleichstrom-Leitungen . Die zusätzlich benötigten Kommutierungsschalter sind deutlich kleiner und kostengünstiger als entsprechende Hochspannungs- Gleichstrom-Leistungsschalter, wodurch der beschriebene Aufbau der erfindungsgemäßen Hochspannungs-Gleichstrom- Schaltanlage schon bei nur zwei Leitungen Kostenvorteile aufweist , welche bei mehr Leitungen zunehmen . Die erfindungsgemäße Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage ist leicht und kostengünstig, mit wenig Raumverbrauch skalierbar . Im Gegensatz dazu erfordert die Alternative , bekannt aus dem Stand der Technik, j e Leitung bzw . j e abgehender elektrischer Gleichstrom-Leitung einen Hochspannungs-Gleichstrom- Leistungsschalter zu verwenden, was mit hohen Kosten pro Leitung, hohem Platzaufwand und hoher Komplexität verbunden ist .
Der wenigstens eine Hochspannungs-Gleichstrom- Leistungsschalter und wenigstens ein Kommutierungsschalter können parallel zwischen der wenigstens einen Sammelschiene für Lastströme und der wenigstens einen Sammelschiene für Ströme im Fehlerfall geschaltet sein . Dadurch ist eine Stromversorgung der wenigstens einen Sammelschiene für Ströme im Fehlerfall beim Schalten der erfindungsgemäßen Hochspannungs- Gleichstrom-Schaltanlage über die wenigstens eine Sammelschiene für Lastströme möglich .
Genau ein Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsschalter kann von der erfindungsgemäßen Hochspannungs-Gleichstrom- Schaltanlage umfasst sein . Damit sind die zuvor genannten Vorteile besonders ausgeprägt umgesetzt . Die Verwendung nur eines Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsschalters für mehrere Leitungen führt zu einer starken Reduktion von Kosten, Raum und Komplexität .
Die Anzahl der Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsschalter, welche von der Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage umfasst sein können, kann geringer sein als die Anzahl der abgehenden Leitungen . Damit sind die zuvor genannten Vorteile möglich . Die Verwendung von weniger Hochspannungs-Gleichstrom- Leistungsschaltern als abgehende Leitungen umfasst sind, führt zu einer Reduktion von Kosten, Raum und Komplexität .
Die Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage kann ausgebildet sein, Spannungen im Bereich von bis zu 1100 kV Gleichspannung und/oder Ströme im Bereich von bis zu einigen Kiloampere zu schalten . Insbesondere Hochspannungs-Gleichstrom- Leistungsschalter für hohe Spannungsebenen, insbesondere für Spannungen im Bereich von bis zu 1100 kV und/oder Strömen im Bereich von bis zu einigen Kiloampere , sind technisch schwer umsetzbar, teuer, komplex und verbrauchen viel Raum . Somit sind für Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlagen, welche ausgebildet sind Spannungen im Bereich von bis zu 1100 kV zu schalten und/oder Ströme im Kiloamperebereich zu schalten, und welche geeignete Hochspannungs-Gleichstrom- Leistungsschalter verwenden müssen, die zuvor beschriebenen Vorteile besonders ausgeprägt . Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Schalten von Gleichspannungen im Hochspannungsbereich, insbesondere in einer zuvor beschriebenen Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage , umfasst , dass im Normalbetrieb, bei Lastfluss auf wenigstens zwei abgehenden Leitungen wenigstens zwei Kommutierungsschalter im eingeschalteten Zustand verwendet werden, wobei j eder der Kommutierungsschalter zwischen der wenigstens einen Sammelschiene für Ströme im Fehlerfall und j eweils einer abgehenden Leitung verwendet wird, und wenigstens zwei Kommutierungsschalter im eingeschalteten Zustand verwendet werden, wobei j eder der Kommutierungsschalter zwischen der wenigstens einen Sammelschiene für Lastströme und j eweils einer abgehenden Leitung verwendet wird, und ein Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsschalter zwischen der wenigstens einen Sammelschiene für Lastströme und der wenigstens einer Sammelschiene für Ströme im Fehlerfall im ausgeschalteten Zustand verwendet wird, und insbesondere ein Kommutierungsschalter zwischen wenigstens einer Sammelschiene für Lastströme und wenigstens einer Sammelschiene für Ströme im Fehlerfall im eingeschalteten Zustand verwendet wird .
Insbesondere im Falle eines Fehlers auf wenigstens einer Leitung kann der Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsschalter zwischen der wenigstens einen Sammelschiene für Lastströme und der wenigstens einer Sammelschiene für Ströme im Fehlerfall eingeschaltet werden, und alle Kommutierungsschalter zwischen der wenigstens einen Sammelschiene für Ströme im Fehlerfall und den abgehenden Leitungen, welche nicht fehlerbehaftet sind, können ausgeschaltet werden, und alle Kommutierungsschalter zwischen der wenigstens einen Sammelschiene für Lastströme und den abgehenden Leitungen, welche fehlerbehaftet sind, können ausgeschaltet werden, und insbesondere der Kommutierungsschalter zwischen der wenigstens einen Sammelschiene für Lastströme und der wenigstens einen Sammelschiene für Ströme im Fehlerfall kann ausgeschaltet werden . Der Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsschalter zwischen der wenigstens einen Sammelschiene für Lastströme und der wenigstens einen Sammelschiene für Ströme im Fehlerfall kann, insbesondere in einem darauf folgenden Schritt , ausgeschaltet werden, insbesondere sobald alle abgehenden Leitungen, welche fehlerbehaftet sind, ausschließlich über die wenigstens eine Sammelschiene für Ströme im Fehlerfall elektrisch versorgt werden, und alle abgehenden Leitungen, welche nicht fehlerbehaftet sind, ausschließlich über die wenigstens eine Sammelschiene für Lastströme elektrisch versorgt werden .
Mit und/oder nach Abschaltung des Hochspannungs-Gleichstrom- Leistungsschalters können alle abgehenden Leitungen, welche fehlerbehaftet sind, abgeschaltet werden, insbesondere über die Sammelschiene für Ströme im Fehlerfall .
Die zuvor beschriebenen Schritte des Schaltens können insbesondere in der angegebenen Reihenfolge erfolgen . Dadurch ist ein sicheres , fehlerfreies Abschalten von fehlerbehafteten Leitungen mit nur einem und/oder wenigen Hochspannungs- Gleichstrom-Leistungsschaltern möglich, d . h . mit weniger Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsschaltern als abgehende Leitungen vorhanden sind .
Genau ein Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsschalter kann zum Schalten von wenigstens zwei , insbesondere drei und mehr abgehenden Leitungen verwendet werden . Damit ist ein Schalten, insbesondere ein Abschalten fehlerhafter bzw . fehlerbehafteter Leitungen besonders einfach und kostengünstig möglich, mit einer räumlich wenig Platz verbrauchenden Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage .
Der Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsschalter kann zum Abschalten eines Fehlers auf wenigstens einer, insbesondere mehr als einer der abgehenden Leitungen verwendet werden . Dabei können die einzelnen Leitungen mit Fehlern, insbesondere alle Leitungen mit Fehlern, einzeln oder gleichzeitig abgeschaltet werden .
Eine erfindungsgemäße Verwendung einer zuvor beschriebenen Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage kann umfassen, dass Fehler auf Gleichstromleitungen in einem Gleichstromnetz abgeschaltet werden, und Leitungen ohne Fehler in dem Gleichstromnetz eingeschaltet bleiben, insbesondere unter Verwendung von genau einem Hochspannungs-Gleichstrom- Le istungs schal ter .
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Schalten von Gleichspannungen im Hochspannungsbereich, insbesondere in einer zuvor beschriebenen Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage , gemäß Anspruch 6 sowie der erfindungsgemäßen Verwendung der zuvor beschriebenen Hochspannungs-Gleichstrom- Schaltanlage gemäß Anspruch 13 sind analog den zuvor beschriebenen Vorteilen der erfindungsgemäßen Hochspannungs- Gleichstrom-Schaltanlage gemäß Anspruch 1 und umgekehrt .
Im Folgenden wird ein Aus führungsbeispiel der Erfindung schematisch in den Figuren 1 bis 4 dargestellt und nachfolgend näher beschrieben .
Dabei zeigen die
Figur 1 ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Hochspannungs- Gleichstrom-Schaltanlage 1 , mit einer Sammelschiene 3 für Lastströme und mit einer Sammelschiene 2 für Ströme im Fehlerfall sowie mit vier abgehenden Leitungen 4 , 5 , 6 , 7 , wobei ein Hochspannungs- Gleichstrom-Leistungsschalter 8 und Kommutierungsschalter 9 , 10 , 11 umfasst sind, zum Schalten der abgehenden Leitungen 4 , 5 , 6 , 7 , und die
Figur 2 zeigt das Schaltbild der Hochspannungs-Gleichstrom- Schaltanlage 1 der Figur 1 , mit den zugehörigen Schalterstellungen 8 , 9 , 10 , 11 im Normalbetrieb, mit Lastfluss auf drei Leitungen 4 , 5 , 6 , und die
Figur 3 zeigt das Schaltbild der Hochspannungs-Gleichstrom- Schaltanlage 1 der Figur 2 , mit einem Fehler auf einer Leitung 5 , wobei der Hochspannungs- Gleichstrom-Leistungsschalter 8 eingeschaltet , der Kommutierungsschalter 11 und der Kommutierungsschalter 9 der fehlerbehafteten Leitung 5 sowie die Kommutierungsschalter 10 der fehlerfreien Leitungen 4 und 6 ausgeschaltet werden bzw . sind, und die
Figur 4 zeigt das Schaltbild der Hochspannungs-Gleichstrom- Schaltanlage 1 der Figur 3 , nach Abschaltung der fehlerbehafteten Leitung 5 durch Abschalten des Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsschalters 8 .
In Figur 1 ist schematisch ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage 1 , mit einer Sammelschiene 3 für Lastströme und mit einer Sammelschiene 2 für Ströme im Fehlerfall sowie mit beispielhaft vier abgehenden Leitungen 4 , 5 , 6 , 7 dargestellt . Die Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage 1 umfasst einen Hochspannungs-Gleichstrom- Leistungsschalter 8 und einen Kommutierungsschalter 11 parallelgeschaltet zwischen der Sammelschiene 3 für Lastströme und der Sammelschiene 2 für Ströme im Fehlerfall . Jede abgehende Leitungen 4 , 5 , 6 , 7 ist j eweils über einen Kommutierungsschalter 9 mit der Sammelschiene 3 für Lastströme verschaltet und über einen Kommutierungsschalter 10 mit der Sammelschiene 2 für Ströme im Fehlerfall verschaltet . Alle Schalter sind in Figur 1 geöf fnet dargestellt .
Die Sammelschiene 3 für Lastströme ist z . B . mit einer Spannungsquelle für Gleichströme , insbesondere einer Batterie , einem Generator und/oder Gleichrichter verbunden . In Figur 1 ist ein Aus führungsbeispiel mit einem Zustand der Schaltanlage 1 dargestellt , bei welchem die Sammelschiene 2 für Ströme im Fehlerfall z. B. stromlos geschaltet ist, ohne elektrische Verbindung zu einer Spannungsquelle. Alternativ kann die Sammelschiene 2 für Ströme im Fehlerfall an eine separate Spannungsquelle für Gleichspannungen, insbesondere mit gleicher Spannung wie z. B. Sammelschiene 3 für Lastströme, angeschlossen sein, welche separat abschaltbar ist, z. B. durch Herunterfahren eines separaten Generators. Die abgehenden Leitungen 4, 5, 6, 7 sind im Beispiel der Figur 1 insbesondere stromlos bzw. spannungslos, d. h. potentialf rei geschaltet .
In Figur 2 ist ein Schaltbild der Hochspannungs-Gleichstrom- Schaltanlage 1 der Figur 1 im Normalbetrieb gezeigt, z. B. mit Lastfluss auf drei Leitungen 4, 5, 6. Die vierte Leitung
7 ist beispielhaft stromlos geschaltet, durch geöffnete Kommutierungsschalter 9 und 10 der Leitung 7. Im Weiteren bleibt die vierte Leitung 7 stromlos und in der Betrachtung des Ausführungsbeispiels der Figuren 2 bis 4 unbeachtet. Für einen Lastfluss auf den drei Leitungen 4, 5, und 6 sind alle Kommutierungsschalter 9 zwischen der Sammelschiene 3 für Lastströme und der jeweiligen Leitung 4, 5, und 6 im geschlossenen Zustand. In Vorbereitung für ein Schalten der Hochspannungs- Gleichstrom-Schaltanlage 1 ist die Sammelschiene 2 für Ströme im Fehlerfall über Kommutierungsschalter 11 im eingeschalteten Zustand mit der Sammelschiene 3 für Lastströme elektrisch verbunden und somit stromtragend. Des Weiteren sind die drei Leitungen 4, 5, und 6 jeweils über einen der jeweiligen Leitung 4, 5, 6 zugeordneten Kommutierungsschalter 10, welche alle im geschlossenen Zustand sind, mit der Sammelschiene 2 für Ströme im Fehlerfall elektrisch verbunden und somit stromtragend. Der Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsschalter
8 ist im ausgeschalteten Zustand.
In Figur 3 ist das Schaltbild der Hochspannungs-Gleichstrom- Schaltanlage 1 der Figur 2 mit einem Fehler beispielsweise auf einer Leitung 5 gezeigt. Alternativ, der Einfachheit halber in den Figuren nicht gezeigt, können auch andere Leitun- gen, z . B . Leitung 4 oder 6 , oder mehr als eine Leitung 4 , 5 , 6 einen Fehler aufweisen . Die Erfindung ist beispielhaft für eine Leitung 5 mit Fehler im Weiteren beschrieben . Insbesondere beim Auftreten des Fehlers auf Leitung 5 , oder ohne Fehler aus anderen Gründen, ist die Leitung 5 abschaltbar . Im Weiteren wird das Synonym Fehler auch für andere Gründe der Abschaltung verwendet . Fehlerbehaftet schließt im Kontext der Erfindung fehlerhaft mit ein, d . h . dass nicht nur an einer Leitung, insbesondere in einem angeschlossenen Gerät , ein Fehler auftritt , sondern die Leitung selbst einen Fehler aufweist . Insbesondere beim Auftreten des Fehlers auf Leitung 5 wird der Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsschalter 8 eingeschaltet . Der Kommutierungsschalter 11 zwischen der Sammelschiene 3 für Lastströme und der Sammelschiene 2 für Ströme im Fehlerfall wird insbesondere gleichzeitig oder darauf folgend abgeschaltet . Weiterhin werden insbesondere darauf folgen oder gleichzeitig der Kommutierungsschalter 9 der fehlerbehafteten Leitung 5 sowie die Kommutierungsschalter 10 der fehlerfreien Leitungen 4 und 6 ausgeschaltet . Ein Ausschalten des Kommutierungsschalters 9 der fehlerbehafteten Leitung 5 sowie der Kommutierungsschalter 10 der fehlerfreien Leitungen 4 und 6 vor dem Ausschalten des Kommutierungsschalters 11 ist ebenfalls möglich . Die zu schaltenden Kommutierungsschalter können gleichzeitig oder in einer beliebigen Reihenfolge nach dem Einschalten des Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsschalters 8 geschaltet werden .
Nach dem Schalten mit darauf folgender Schaltposition der Schalter 8 , 9 , 10 , 11 wie in Figur 3 gezeigt , wird der Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsschalters 8 ausgeschaltet . Die darauf folgende Schaltposition der Schalter 8 , 9 , 10 , 11 ist in Figur 4 gezeigt . Mit dem Ausschalten des Hochspannungs- Gleichstrom-Leistungsschalters 8 erfolgt eine elektrische Trennung der fehlerfreien Leitungen 4 und 6 , welche über die j eweils zugeordneten Kommutierungsschalter 9 stromführend mit der Sammelschiene 3 für Laststrom verbunden sind, und der fehlerbehafteten Leitung 5 , welche insbesondere stromführend über den zugeordneten Kommutierungsschalter 10 mit der Sammelschiene 2 für Strom im Fehlerfall verbunden ist . Bei einer Stromversorgung der Sammelschiene 2 für Strom im Fehlerfall über die Sammelschiene 3 für Laststrom ist mit dem Ausschalten des Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsschalters 8 , und dem zuvor wie in Figur 3 gezeigten Ausschalten des Kommutierungsschalters 11 , die Sammelschiene 2 und damit die Leitung 5 stromlos geschaltet , d . h . die fehlerbehaftete Leitung 5 ist abgeschaltet . Die fehlerfreien Leitungen 4 und 6 sind stromführend mit der mit Gleichstrom versorgten Sammelschiene 3 über die j eweiligen Kommutierungsschalter 9 verbunden und somit eingeschaltet .
Eine erfindungsgemäße Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage 1 , wie beispielhaft in den Figuren gezeigt , ermöglicht somit das separate Schalten, insbesondere Ausschalten, von Gleichstrom-Leitungen 4 , 5 , 6 , 7 , und mit umgekehrter Schaltreihenfolge verglichen mit der in den Figuren 2 bis 4 gezeigten Reihenfolge , das Einschalten . Dabei ist nur ein Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsschalter 8 notwendig, und/oder weniger Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsschalter 8 sind notwendig als zu schaltende Leitungen 4 , 5 , 6 , 7 angeschlossen sind, was teure , komplexe , schwer erhältliche und viel Raum verbrauchende Hochspannungs -Gleichstrom-Leistungs schal ter einspart . Die verwendeten Kommutierungsschalter 9 , 10 , 11 sind kleiner, kostengünstiger, weniger komplex als Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsschalter und allgemein erhältlich . Somit ist die erfindungsgemäße Hochspannungs-Gleichstrom- Schaltanlage 1 einfacher, kostengünstiger, mit weniger Platzverbrauch und geringerer Komplexität aus führbar, verglichen mit Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlagen mit j eweils einem Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsschalter j e zu schaltender Leitung .
Die zuvor beschriebenen Aus führungsbeispiele können untereinander kombiniert werden und/oder können mit dem Stand der Technik kombiniert werden . So können z . B . Sammelschienen 2 für Strom im Fehlerfall separat über insbesondere eigene Batterien, Generatoren und/oder andere Spannungsquellen sowie Gleichrichter mit Gleichstrom versorgt werden, insbesondere bei gleicher Spannung wie Sammelschienen 3 für Laststrom . Nach dem Ausschalten des oder der Hochspannungs-Gleichstrom- Leistungsschalter 8 , wie in Figur 4 gezeigt , erfolgt weiterhin eine Stromversorgung der fehlerbehafteten Leitungen, insbesondere Leitung 5 , über die Sammelschiene 2 mit angeschlossener Strom-/Spannungsquelle . Ein Abschalten der fehlerbehafteten Leitungen, insbesondere Leitung 5 in Figur 4 , erfolgt dann über das Ausschalten der separaten Strom-/Spannungsver- sorgung der Sammelschiene 2 , z . B . durch Abschalten bzw . Runterfahren des Generators verbunden mit der Sammelschiene 2 . Dabei bleiben die fehlerfreien Leitungen, in Figur 4 die Leitungen 4 und 6 , eingeschaltet und mit Gleichstrom versorgt , über die Sammelschiene 3 , welche von der Sammelschiene 2 elektrisch getrennt ist .
Im Aus führungsbeispiel der Figur 2 sind drei Leitungen 4 , 5 , 6 stromführend . Alternativ können auch zwei oder mehr als drei Leitungen, insbesondere in der Schaltanlage der Figuren 1 bis 4 Leitungen 4 bis 7 , stromführend sein . Dabei kann eine Leitung 5 , insbesondere eine fehlerbehaftete Leitung 5 , abgeschaltet werden mit der erfindungsgemäßen Hochspannungs- Gleichstrom-Schaltanlage , wie in den Figuren 2 bis 4 gezeigt , oder es können mehr als eine Leitung, insbesondere mehr als eine fehlerbehaftete Leitung, mit der erfindungsgemäßen Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage abgeschaltet werden, insbesondere gleichzeitig oder nacheinander in bestimmter oder beliebiger Reihenfolge . Die Leitungen, insbesondere die abgehenden Leitungen 4 bis 7 , der erfindungsgemäßen Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage können aus- und eingeschaltet werden . Es können Kommutierungsschalter wie in den Figuren 1 bis 4 verwendet werden, oder mehr als ein Kommutierungsschalter j eweils pro in den Figuren eingezeichneten Schaltern . Insbesondere bei Verwendung einer separaten Gleichstromquelle zur Versorgung der Sammelschiene 2 für Strom im Fehlerfall bzw . Schaltfall , kann auf Kommutierungsschalter 11 verzichtet werden, wobei ein Zu- und/oder Abschalten der zu schaltenden Leitung bzw . Leitungen, über die separate Gleichstromquelle zur Versorgung der Sammelschiene für Strom im Fehlerfall erfolgt , insbesondere durch Hoch- und/oder Runterfahren eines Generators . Die erfindungsgemäße Hochspannungs-Gleichstrom- Schaltanlage bewirkt eine elektrische Separierung der fehlerfreien und fehlerbehafteten abgehenden Leitungen, bzw . in der umgekehrten Reihenfolge des Aus führungsbeispiels der Figuren, ein zusammenschließen von abgehenden Leitungen bzw . Gleichstrom-Leitungen . Bei Schalten ohne Fehler auf abgehenden Leitungen bewirkt die erfindungsgemäße Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage eine elektrische Separierung von abgehenden Leitungen, bzw . in der umgekehrten Reihenfolge des Ausführungsbeispiels der Figuren, ein zusammenschließen von abgehenden Leitungen bzw . Gleichstrom-Leitungen .
Die Kommutierungsschalter sind z . B . spezielle Gleichstrom- Kommutierungsschalter und/oder herkömmliche Hochspannungs- Leistungsschalter, wie z . B . bei Wechselspannungen eingesetzt . Abgehende Leitungen können Gleichstrom in unterschiedliche Richtungen transportieren, insbesondere in die Richtung der Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage und/oder von der Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage weg . Schienen sind z . B . Stromschienen und/oder Stromleitungen für Gleichstrom, insbesondere aus Kupfer, Aluminium und/oder Stahl . Abgehende Leitungen sind Stromleitungen für Gleichstrom, insbesondere aus Kupfer, Aluminium und/oder Stahl . Stromleitungen für Gleichstrom sind z . B . HGÜ-Leitungen bzw . Kabel . Die Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage ist und/oder umfasst Freiluft- und/oder Gas- I solierte-Anlagen, insbesondere in Gebäuden .
Be zugs Zeichen :
1 Ho chspannungs- Gleichstrom- Schaltanlage
2 Sammelschiene für Strom im Fehlerfall , bus bar power 3 Sammelschiene für Laststrom, bus bar load
4 Abgehende Leitung eins
5 Abgehende Leitung zwei
6 Abgehende Leitung drei 7 Abgehende Leitung vier
8 Hochspannungs -Gleichstrom-Leistungs schal ter, high-voltage direct-current circuit-breaker, HVDC-CB
9 Kommutierungsschalter elektrisch verbunden mit der Sammelschiene 3 für Laststrom, commutation switch load 10 Kommutierungsschalter elektrisch verbunden mit der Sammelschiene 2 für Strom im Fehlerfall , commutation switch power
11 Kommutierungsschalter geschaltet zwischen der Sammelschiene 2 für Strom im Fehlerfall und der Sammelschiene 3 für Laststrom, commutation switch bus bar

Claims

Patentansprüche
1. Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage (1) , mit wenigstens einer Sammelschiene (3) für Lastströme und mit wenigstens einer Sammelschiene (2) für Ströme im Fehlerfall, sowie mit wenigstens zwei abgehenden Leitungen (4, 5, 6, 7) , wobei wenigstens ein Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsschalter (8) umfasst ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Kommutierungsschalter (9) umfasst sind, welche jeweils zwischen der wenigstens einen Sammelschiene (3) für Lastströme und wenigstens einer abgehenden Leitung (4, 5, 6, 7) geschaltet sind, und dass wenigstens zwei Kommutierungsschalter (10) umfasst sind, welche jeweils zwischen der wenigstens einen Sammelschiene (2) für Ströme im Fehlerfall und wenigstens einer abgehenden Leitung (4, 5, 6, 7) geschaltet sind, und wobei der wenigstens eine Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsschalter
(8) zwischen der wenigstens einen Sammelschiene (3) für Lastströme und der wenigstens einen Sammelschiene (2) für Ströme im Fehlerfall geschaltet ist.
2. Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsschalter (8) und wenigstens ein Kommutierungsschalter (11) parallel zwischen der wenigstens einen Sammelschiene (3) für Lastströme und der wenigstens einen Sammelschiene (2) für Ströme im Fehlerfall geschaltet sind .
3. Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass genau ein Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsschalter (8) umfasst ist .
4. Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsschalter (8) , welche von der Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage (1) umfasst sind, geringer ist als die Anzahl der abgehenden Leitungen ( 4 , 5, 6, 7 ) .
5. Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltanlage (1) ausgebildet ist, Spannungen im Bereich von bis zu 1100 kV Gleichspannung und/oder Ströme im Bereich von bis zu einigen Kiloampere zu schalten.
6. Verfahren zum Schalten von Gleichspannungen im Hochspannungsbereich, insbesondere in einer Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Normalbetrieb, bei Lastfluss auf wenigstens zwei abgehenden Leitungen (4, 5, 6, 7)
- wenigstens zwei Kommutierungsschalter (10) im eingeschalteten Zustand verwendet werden, wobei jeder der Kommutierungsschalter (10) zwischen der wenigstens einen Sammelschiene (2) für Ströme im Fehlerfall und jeweils einer abgehenden Leitung (4, 5, 6, 7) verwendet wird, und
- wenigstens zwei Kommutierungsschalter (9) im eingeschalteten Zustand verwendet werden, wobei jeder der Kommutierungsschalter (9) zwischen der wenigstens einen Sammelschiene (3) für Lastströme und jeweils einer abgehenden Leitung (4, 5, 6, 7) verwendet wird, und
- ein Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsschalter (8) zwischen der wenigstens einen Sammelschiene (3) für Lastströme und der wenigstens einer Sammelschiene (2) für Ströme im Fehlerfall im ausgeschalteten Zustand verwendet wird, und insbesondere
- ein Kommutierungsschalter (11) zwischen wenigstens einer Sammelschiene (3) für Lastströme und wenigstens einer Sammelschiene (2) für Ströme im Fehlerfall im eingeschalteten Zustand verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines Fehlers auf wenigstens einer Leitung (4, 5, 6, 7) 18
- der Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsschalter (8) zwischen der wenigstens einen Sammelschiene (3) für Lastströme und der wenigstens einer Sammelschiene (2) für Ströme im Fehlerfall eingeschaltet wird, und
- alle Kommutierungsschalter (10) zwischen der wenigstens einen Sammelschiene (2) für Ströme im Fehlerfall und den abgehenden Leitungen (4, 5, 6, 7) , welche nicht fehlerbehaftet sind, ausgeschaltet werden, und
- alle Kommutierungsschalter (9) zwischen der wenigstens einen Sammelschiene (3) für Lastströme und den abgehenden Leitungen (4, 5, 6, 7) , welche fehlerbehaftet sind, ausgeschaltet werden, und insbesondere
- der Kommutierungsschalter (11) zwischen der wenigstens einen Sammelschiene (3) für Lastströme und der wenigstens einen Sammelschiene (2) für Ströme im Fehlerfall ausgeschaltet wird .
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsschalter (8) zwischen der wenigstens einen Sammelschiene (3) für Lastströme und der wenigstens einen Sammelschiene (2) für Ströme im Fehlerfall ausgeschaltet wird, insbesondere sobald alle abgehenden Leitungen (4, 5, 6, 7) , welche fehlerbehaftet sind, ausschließlich über die wenigstens eine Sammelschiene (2) für Ströme im Fehlerfall elektrisch versorgt werden, und alle abgehenden Leitungen (4, 5, 6, 7) , welche nicht fehlerbehaftet sind, ausschließlich über die wenigstens eine Sammelschiene (3) für Lastströme elektrisch versorgt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mit und/oder nach Abschaltung des Hochspannungs-Gleichstrom- Leistungsschalters (8) alle abgehenden Leitungen (4, 5, 6, 7) , welche fehlerbehaftet sind, abgeschaltet werden, insbesondere über die Sammelschiene (2) für Ströme im Fehlerfall. 19
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte des Schaltens in der angegebenen Reihenfolge erfolgen.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass genau ein Hochspannungs-Gleichstrom- Leistungsschalter (8) zum Schalten von wenigstens zwei, insbesondere drei und mehr abgehenden Leitungen (4, 5, 6, 7) verwendet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsschalter (8) zum Abschalten eines Fehlers auf wenigstens einer, insbesondere mehr als einer der abgehenden Leitungen (4, 5, 6, 7) verwendet wird.
13. Verwendung der Hochspannungs-Gleichstrom-Schaltanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Fehler auf Gleichstromleitungen (4, 5, 6, 7) in einem Gleichstromnetz abgeschaltet werden, und Leitungen (4, 5, 6, 7) ohne Fehler in dem Gleichstromnetz eingeschaltet bleiben, insbesondere unter Verwendung von genau einem Hochspannungs- Gleichstrom-Leistungsschalter (8) .
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