SE455358B - Forfarande for utreglering av langvariga spenningsendringar vid en overforingsanleggning for hogspend likstrom - Google Patents

Description

455 358 fasnäten är möjlig. Dessutom höjs icke kortslutningseffekten genom sammanslutning av de båda näten.

I allmänhet regleras nätkopplingar för överföring av högspänd lik- ström enligt marginalströmsförfarandet med reglering till minimal släckningsvinkel i växelriktaren över hela belastningsområdet för att erhålla minimal reaktiv effekt och därmed även minimala för- luster och översvängningsströmmar. Ett i förhållande till det all- mänt kända förfarandet vidareutvecklat förfarande är känt genom den tyska utläggningsskriften l9 62 042 och avser en samtidig lik- ströms- och likspänningsomställning för påverkan av den reaktiva effekten. Därmed kan en styrning av effektfaktorn cosCF = konstant förverkligas (se i detta avseende även BBC-Nachrichten oktober/ november 1970, sidorna 295 - 302, särskilt sidan 298).

Den tidigare kända anordningen uppvisar nackdelen att väsentliga krav ställs på den regleranordning som skall ställas i beredskap.

Uppfinningen har till ändamål att.utveckla ett förfarande för reg- lering av en överföringsanläggning för högspänd likström av inled- ningsvis beskrivet slag, med vars hjälp kraven på den regleranord- ning som skall ställas i beredskap minskas i förhållande till de kända förfarandena, varvid trots dessa förenklingar ett fördel- aktigt reglerförhållande skall uppnås.

Lösningen av denna uppgift består enligt uppfinningen i att en ut- reglering av de mer långvariga spänningsändringarna hos trefas- spänningen sker vid anslutningspunkterna av kortkopplingen genom uteslutande för detta ändamål avsedda lidningskopplare hos ström- riktartransformatorer i förbindelse med styrning av växelriktaren till konstant styrvinkel.

Dessutom ske; en korrektion av styrvinkeln i beroende av ändringar av trefasspänningen och av ändringar i bealstningsströmen över ett “PPk°PP1ingsórgan av typ PDT1. vid överbelastning install: statio- närt en konstant släckvinkel och vid transienta förlopp sker en 455 358 förstoring av släckvinkeln.

De med uppfinningen uppnåeliga fördelarna består särskilt i att ström- rikünventilerna hos lik- och växelriktare kan utnyttjas optimalt i fråga om sin spänningshållfasthet, utan att därvid överbelastas.

Transformatorlindningskopplarna manövreras med fördel endast sällan och därigenom kan unäerhållsintervallen för lindningskopplarna ökas i jämförelse med reglerprinciper som är belastningsströmberoende.

Dessutom kan med fördel den omständliga släckvinkelmätningen elimi- neras. Ytterligare fördelar framgår av beskrivningen.

I det följande beskrivs uppfinningen i anslutning till ett utför- ingsexempel. Pâ ritningarna visas den principiella uppbyggnaden av en överföringskortkoppling för högspänd likström med dess tillhör- ande regleranordning. överföringskortkopplingen för högspänd lik- ström förbinder två trefasnät. Ett första trefasnät l är förbundet över en första strömriktartransformator med lindningskopplare 2, en första strömriktare 3, en glättningsdrossel 4, en andra ström- riktare 5 och en andra strömriktartransformator med lindningskopp- lare 6, förbunden med ett andra trefasnät. Emedan överföringskort- kopplingen för högspänd likström skall vara lämpad för en energi- transport i båda riktningarna, alltså från nätet 1 till nätet 7 eller från nätet 7 till nätet l, är strömriktarna 3 och 5 använd- bara både såsom likriktare och såsom växelriktare, beroende på den önskade energiriktningen. Strömriktarna 3 och 5 utförs företrädesvis tolvpulsiga och är hopkopplade på lämpligt sätt med de tillhörande strömriktartransformatorerna.

Till det första trefasnätet 1 är ett första konåflßatorbatteri 8 ävensom till det andra trefasnätet 7 ett andra kondaßatorbatter 9 anslutna. Vid en tertiärlindning på den första strömriktartrans- formatorn ligger en första synkronkompensator (fasvridare) 10 även- som vid en tertiärlindning på den andra strömriktartransformatorn 6 en andra synkronkompensator (fasvridare) ll.

Kondensatorbatterierna 8 och 9, ävensom synkronkompensatorerna l0 och ll, är icke nödvändiga komponenter i överföringskortkopplingen för högspänd likström men tjänar emellertid på fördelaktigt sätt till att påverka förhållandet förreaktiv effekt i de anslutna tre- 455 358 fasnäten l och 7. Om överföringskortkopplingen för högspänd lik- ström är utrustad utan synkronkompaßatorer 10 och ll, är de till- hörande strömriktartransformatorerna 2 och 6 utförda med två och icke med tre lindningar.

Ett spänningsmätorgan 12 tjänar till bestämning av spänningen Ul i trefasnätet l. Vid utgångssidan är detta spänningsmätorgan 12 förbundet med en med strömriktæñzansfinnaunm Zsamærkande transfor- matorstegregulator 13. En gallerstyrning 14 påverkar vid utgångs- sidan den första strömriktaren 3 och vid ingångssidan styrs den över ett utlösningsorgan 15 från ett förbestämningsorgan 16 för gränsstyrvinkel respektive från en strömregulator 17. Förbestäm- ningsorganet 16 för gränsstyrvinkeln anger styrvinkelxxß och på- verkas genom ett uppkopplingsorgan 18 av typ PDTl med ett styr- vinkeländringsvärae A p .

Uppkopplingsorganet l8 påtrycks vid ingångssidan spänningsmätor- ganets 12 spänningsvärde Ul ävensom strömvärdet Id hos ett ström- mätorgan l9a för bestämning av likströmmen Id. Förbestämningsor- ganet 16 för gränsstyrvinkel, ävensom uppkopplingsorganet 18 av typ PDTl, är endast nödvändiga för strömriktaren 3 hos en över- föringskortkoppling för högspänd likström, när strömriktaren 3 även skall arbeta såsom växelriktare, d v s när en energirikt- ningsväxling förutses.

Strömmätorganets l9a utsignal tillförs även en effektregulator 20, vilken på ingångssidan tillförs ett effektbörvärde Pbör, ävensom signalen från ett spänningsmätorgan l9b för bestämning av likspänningen Ud. Effektregulatorns 20 utgångsvärde tillförs över ett additionsställe 2l till strömregulatorn 17.

I likhet med den beskrivna regleranordningen för den första ström- riktaren 3-i kortkopplingsöverföringen för högspänd likström upp- visar strömriktaren 5 en på likartat sätt uppbyggd regleranordning.

Utsignalefi från det ena spänningsmätorganet 22 för bestämning av spänningen U2 i trefasnätet 7 tillförs en med strömriktartrans- formatorn 6 samverkande transformatorstegregulator 23. Strömrikt- aren 5 styrs med en gallerstyrning 24, som vid ingångssidan över ett utlösningsorgan 25 tillförs styrvinkeln ß hos ett förbestäm- ningsorgan 26 för gränsstyrvinkel och utgångsvärdet från en ström- 455 358 regulator 27.

Förbestämningsorganet 26 påverkas av styrvinkelns ändringsvärmeßß hos ett uppkopplingsorgan 28 av typ PDT1, vilket vid ingångsidan påtrycks spänningsvärdet U2 hos spänningsmätorganet 22 ävensom strömmätorganets l9a strömvärde Id.

Strömregulatorn 27 mottar över ett additionsställe 29 effekt- regulatorns 20 utsignaler. Additionsställena 21 och 29 kan därvid över ett omkopplingsorgan 30 påverkas med en negativ marginalström- signal Imarginal. Alltefter kopplingsläget hos omkopplingsorganet 30 tillförs sålunda efter val en av de båda strömregulatorerna 17 eller 27 ett med marginalströmvärdet Imarginal minskat strömvärde.

Mellan strömriktartransformatorerna 2 respektive 6 och de med dessa samverkande strömriktarna 3 respektive 5 är överspänningsavledare 31 respektive 32 anslutna. Var.och en av avledarna 31 respektive 32 samverkar med var sin utvärderingsanordning 33 respektive 34, som vid utgångssidan är förbunden med den motsvarande gallerstyrningen 14 respektive 24.

Efter beskrivning av överföringskortkopplingen för högspänd likström enligt utföringsexemplet, ävensom deras regleranordning, beskrivs i det följande anordningens funktionssätt.

Långvariga änaringar av spänningarna Ul respektive U2 i trefasnä- ten 1 respektive 7 vid kortkopplingens anslutningspunkter uppfattas av spänningsmätorganen l2 respektive 22 och tillförs transformator- stegregulatorerna 13 respektive 23. En utreglering av de långvariga spänningsändringarna sker då genom strömriktartransformatorernas 2 respektive 6 lindningskopplare. I motsats till de allmänt kända och hittills använda reglerförfarandena, finns inga ytterligare storheter som skall regleras genom transformatorernas-lindnings- kopplare, såsom exempelvis likspänning eller styrvinkelområde.

Transformatorernas lindningskopplare påverkas på grund av denna enda uppgift för utregleringen för långvariga spänningsändringar på fördelaktigt sätt relativt sällan och dessutom kan det nödvändiga lindningskopplarområdet minskas. 455 358 Vid uppträdande av farliga, kortvariga överspänningar spärras ström- riktarens 3 respektive 5 ventiler genom deras tillhörande galler- styrningar 14 respektive 24 och strömmen Id styrs till noll, vari- genom spänningspåkänningen reduceras med \/Éf Såsom kriterium på föreliggandet av farliga, kortvariga överspänningar används till- slaget av-överspänningsavledaren 31 respektive 32. Om en av över- spänningsavledarna 31 respektive 32 slås till flera gånger efter varandra, sker över de motsvarande utvärderingsanordningarna 33 respektive 34 ett ingrepp i gallerstyrningarna 14 respektive 24.

På detta sätt skyddas strömriktarnas 3 respektive 5 ventiler mot farliga, kortvariga överspänningar upptill \/É gånger märkspänningen.

Det tidigare kända marginalströmsförfarandet (se härför exempelvis BBC-Nachrichten oktober/november l97O sidan 295 till 302) används i förbindelse med en styrning av växelriktaren till styrvinkeln ß = konstant, så länge växelriktarens strömregulator icke är i in- grepp. Urkopplingen sker så att vid drift med märklast märksläck- vinkeln uppnås.

För det utföringsexempel som skall betraktas förutsätts att ström- riktaren 3 arbetar såsom likriktare och strömriktaren 5 såsom växelriktare. För detta fall tillförs över omkopplingsorganet 30 hos additionsstället 29 ett negativt marginalströmvärde Imarginal, som minskar det från effektregulatorn 20 till strömregulatorn 27 avgivna strömbörvärdet.

Effektregulatorn 20 bestämmer effektärvärdet ut den över ström- mätorganet l9a bestämda likströmmen Id, ävensom ur den över spän- ningsmätorganet l9b bestämda likspänningen Ud, jämför detta är- värde med ett förutbestämt börvärde Pbör och bestämmer därur ett strömbörvärde. Bestämningen av det momentana effektvärdet kan där- vid även ske på trefassidan.

Strömbörvärdet förs i det föreliggande utföringsexemplet oförminskat v till strömregulatorn l7. över utlösningsorganet 15 sker styrningen av gallerstyrningen 14, vilken försörjer ventilerna hos den såsom likriktare arbetande strömriktaren 3 med motsvarande tändpulser.

Förutbestämningsorganet 16 för gränsstyrvinkel ävensom uppkopplings- organet 18 av typ PDTl förblir vid strömriktarens 3 likriktardrift :J ur funktion. 455 358 Likaledes förblir vid det visade kopplingsläget hos kopplingsorganet 30 i strömregulatorn 27 den såsom växelriktare arbetande strömrikt- aren 5 ur funktion. Styrningen av strömriktarens 5 ventiler sker över förutbestämningsorganet 26 för gränsvinkeln, utlösningsorganet ~ 25 ävensom gallerstyrningen 24.

Förhållandet vid reaktiv effekt av växelriktaren och likriktaren påverkas på gynnsamt sätt och närmare bestämt koxnmer ändringen av den reaktiva effekten vid sänkning av kopplingseffekten att vara mindre än vid reglering till minimal släckvínkel (traditionellt förfarande). Härigenom minskas antalet kopplingsprocesser för kom- pensation av strömriktarens reaktiva effekt med hjälp av kopplings- bara kondenstorer (8 respektive 9). Detta är med hänsyn till om- kopplarens livslängd mycket önskvärt.

En påverkan av förhållandet vid reaktiv effekt respektive effekt- faktorn cosf sker vid det ifrågavarande utföringsexemplet genom synkronkompensatorn ll respektive l0 och/eller kondensatorbatteriet 8 respektive 9.

För att kunna driva kortkopplingen även vid överbelastning, utan underskridande av den tillåtna släckvinkelnö” , bestäms en karak- teristikaß = f (I, U), vars beräknade förlopp ger konstant släck- vinkelïf =f5 -ÅL (med u = överlappningsvinkeln) . Vid transienta förlopp sker en förstorning av släckvinkeln. Såsom störstorheter måste härvid beaktas både avvikelser av trefasspänningen i växel- riktarnätet (i utföringsexemplet U2), ävensom ändringar av belast- ningsströmmen Ia. Kombinationen av båda störstorheterna, d v s upp- kopplingenAß i beroende av störstorheterna, sker över ett upp- kopplingsorgan av typ PDTl 18 respektive 28.

UppkopplingenÄß= f (A U, A Id) kan realiseras under__undvikande av en omständlig beräkningskoppling över endast en förstärkare. Härvid linjariseras det i och för sig olinjära sambandet av Aß = f (A U) .

Motsvarande gäller för sambandet A13 = f (A Id) , varvid störstor- heten Id utvinns såsom skillnaden mellan ärström och märkström (endast positiva värden beaktas). Genom denna uppkoppling över upp- kopplingsorganet av typ PDTl uppnås den önskade stationära karak- teristikan 13 = f (ïfi). överstyrningen vid ökning av strömmen bidrar i4ss ass väsentligt till stabilisering av driften (undvikande av vippningar). Även vid starka inbrott av trefasspänningen vid förutvarande märk- lastdrift kan en stabil drift av kortkopplingen uppnås efter endast en till två vippningar. Ändringarna av trefasspänningen bestäms utan vidare för transformat- orstegsregleringen så att ingen merkostnad är förbunden med denna tillsats till uppkopplingen.

Ett organ av PDTl-typ är tidigare känt exempelvis genom W.Oppelt, "Kleines Handbuch technischer Regelvorgänge“, 5.Auflage, 1972, Verlag Chemic, Weinheim, sid 489. m

Claims (3)

Patentkrav

1. Förfarande 455 358 för reglering av en överföringsaníäggning för högspänd likström i utförande sàsom en kortkoppling enligt marginalströmsförfarandet, k ä n n e t e c k n a t av att ut- regleringen av de mer långvariga spänningsändringarna hos trefas- spänningen sker vid anslutningspunkterna av kortkopplingen genom uteslutande för detta ändamål avsedda lindningskopplare hos strömriktartransformatorerna (2, 6) i förbindelse med styrning av växelriktaren till konstant styrvinkel.

2. Förfarande att en korrektion av trefasspänningen och uppkopplingsorgan av

3. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av styrvinkeln sker i beroende av ändringar i ändringar av belastningsströmmen över ett PDTI-typ (18, 28). enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att vid transienta förlopp en ökning sker av släckvinkeln.