SE457040B - Kraftverksstation foer oeverfoering av hoegspaend likstroem - Google Patents

Description

457 D40 - 2.

De med uppfinningen uppnåeliga fördelarna ligger särskilt i att genom ersättning av den vanligen mellan generator och strömriktare anordnade full- transformatorn genom en enkel tillsatstransformator förutom den väsentliga be- sparingen av kostnader även utrymmesbehovet för kraftstationen för överföring av högspänd likström reduceras och verkningsgraden förbättras till följd av mindre förluster- Ytterligare fördelar framgår av beskrivningen.

Fördelaktiga utformningar av uppfinningen anges i underkraven.

Uppfinningen förklaras nedan i anslutning till på ritningarna visade ut- föringsformer.

På ritningarna visar fig. 1 ett växelströms-överföringssystem med en blockkoppling av generator och kortkoppling för överföring av högspänd likström med mellankopplad tillsats- transformator, fig. 2 en tillsatstransformator, fig. 3 ett vektordiagram, som visar de genom tillsatstransformatorn uppnåd- da fasvridningarna, fig. 4 en 12-puls blockkoppling med ett flertal parallella, elektriskt skilda likströmskretsar.

I fig. l visas ett växelströms-överföringssystem med en blockkoppling av generator och kortkoppling för överföring av högspänd likström med mellankopplad tillsatstransformator. En ång-, gas- eller vattenturbin 1 driver över en axel en trefasgenerator 2. Generatorn 2 matar över en tillsatstransformator 3 (booster transformer) en kortkoppling 4 för överföring av högspänd likström [bestående av likriktare 5 och växelriktare 6) en nättransformator 7 och en trefasledning 8 i ett distributionsnät 9. Den på tillsatstransformatorn 3 vid ingångssidan anlig- gande generatorspänningen betecknas UG och de vid utgångssidan uttagbara båda spänningssystemen betecknas med UI, U2.

Till trefasledningen 8 är filterkretsar 10 anslutna för kompensation av de av kortkopplingen 4 för överföring av högspänd likström orsakade övertonerna.

Likriktare 5 och växelriktare 6 i kortkopplingen 4 för överföring av hög- spänd likström är över en likströmsmellankrets förbundna med varandra och varde ra uppbyggda av två trefasbryggor. Emedan de båda av tillsatstransformatorn 3 bildaae Spänningssystemen UI, U2 har sitt ursprung gemensamt i generator- nollpunkten, kan de båda till denna anslutna trefasbryggkopplingarna på lik- q strömssidan icke kopplas i serie utan endast parallellt. Mellan parallellkopp- lingspunkterna finns drosslar, som begränsar utjämningsströmmarna hos de karak- teristiska sexpuls-övertonerna. - 2 457 040 Genom användning av kortkopplingen 4 för överföring av högspänd likström är det möjligt att utvälja generatorvarvtalet och därmed turbinvarvtalet oberoende av frekvensen i växel- resp. trefasnätet 9 efter optimala synpunkter under beak- tande av verkningsgraden, kostnaderna och utrymmesbehovet. Vid ett pumpackumula- torverk är exempelvis sålunda på enkelt sätt två olika varvtal för pump- och turbindrift möjliga. Vid Vattenkraftverk kan varvtalet väljas steglöst 1 bero- ende av vattenståndet.

I fig. 2 visas tillsatstransformatorn 3, som av den vid ingångssidan pålig- gande generatorspänningen UG bildar två med 2 l5° från UG fasförskjutna U-'efaSSYSïem U1,U2. Tillsatstransformatorn 3 uppvisar tre i triangel koppla- de primärlindningar (underspänningslindningar) ll, 12, 13. Därvid ligger kläm- morna u resp x hos primärlindningen ll vid klämmorna S resp. T på generatorn 2, klämmorna v resp. y hos primärlindningen l2 på generatorns 2 klämmor T resp. R ävensom klämmorna w resp. z hos primärlindningen 13 på generatorns 2 klämmor R resp. S.

Tillsatstransformatorn 3 uppvisar vidare tre sekundärlindningar (överspän- ningslindningar) 14, 15, 16 med mittuttag. Vid de yttre klämmorna U hos sekun- därlindningen 14, V hos sekundärlindningen 15 och W hos sekundärlindningen 16 kan därvid det första med + l5° från UG fasförskjutna spänningssystemet med spänningen Ul uttas. Det andra med -15° från UG fasförskjutna spännings- systemet med spänningen U2 kan uttas vid de yttre klämmorna Z hos sekundär- lindningen 16, Y hos sekundärlindningen 15 och X hos sekundärlindningen 14.

Mittuttagen hos sekundärlindningarna 14 resp. 15 resp. 16 är därvid direkt förbundna med klämmorna R resp. S resp. T på generatorn 2.

I fig. 3 visas de av tillsatstransformatorn 3 uppnådda fasförändringarna 1 15° hos spänningssystemen U1 och U2 relativt generatorspänningen UG i vektordiagrammet.

Den i fig. 2 visade kopplingen är icke den enda möjligheten att genom tillsatstransformatorer framställa två fasförskjutna system; vid stjärnkoppling på primärsidan kan exempelvis ett slags gaffelkoppling åstadkommas. Det här visade systemet är emellertid det mest ekonomiska; typeffekten hos tillsats- transformatorn uppgår endast till 25,9 Z av genomgångseffekten.

Blockkopplingen med tillsatstransformator betingar på grund av den av iso- lationsskäl till omkring 25 kV begränsade generatorspänningen UG vid stora ge- neratoreffekter mycket höga likströmmar. Dessa kan icke längre hanteras genom en enda tyristor per ventilgren utan ett större antal tyristorer måste parallell- kopplas. Den direkta parallellkopplingen av tyristorer har till villkor en lik- formig strömuppdelning i alla drifts- och störningsfall. Detta förutsätter små 457 040 _ fi; toleranser i tyristorparametrarna ävensom en konstruktiv ventiluppbyggnad med lika läckinduktanser i ledningsdragningen. Dessa villkor och begränsningar kan man kringgå, om ett flertal separata, av lik- och växelriktare bestående lik- strömskretsar anbringas med varsin egen strömreglering.

I fig. 4 visas såsom exempel härför en 12-puls-blockkoppling med ett fler- tal elektriskt skilda likströmskretsar. Till trefasgeneratorns 2 klämmor R, S, T är primärlindningarna 11, 12, 13 .... lln, 12n, 13n hos n (n = ett heltal) tillsatstransformatorer 3 ..- 3n anslutna på det under fig. 2 beskrivna sättet.

De till det första spänningssystemet UI ç1110rdna¿e klämmorna U, V, W hos sekundärlindningarna 14, 15, 16 .... 14n, l5n, 16n är förbundna med likriktare- bryggor 17 .... l7n, medan de till det andra spänningssystemet U2 gillordnade klämmorna Z, Y, X på sekundärlindningarna 14, 15, 16 ... 14n, 15n, 16n är anslutna till likriktarebryggor 18 ... 18n.

Vardera två likriktarebryggor 17, 18 .... 17n, 18n är parallellkopplade och matar en likströmskrets, till vilken vardera två växelriktarebryggor 19, 20 _.. l9n, 20n är anslutna. Vid likströmkretsarnas första pol ligger pluspolerna hos likriktarebryggorna 17 ... 17n direkt och pluspolerna hos likriktarebryggorna 18 _.. 18n över drosslar 21 ... Zln. Vid den andra polen av likströmskretsarna ligger minuspolerna hos likriktarebryggorna 18 ... 18n direkt och minuspolerna hos likriktarebryggorna 17 ... 17n över drosslar 22 ... 22n.

Till varje av de på detta sätt bildade n elektriskt skilda likströmskretsarna är vardera två seriekopplade och såsom växelriktare styrda trefasbryggor 19, 20 ... 19n, 20n anslutna. Trefasbryggorna 19 ... 19n är vid utgångssidan förbundna med en första trefasskena 23 och trefasbryggorna 20 ... 20n är förbundna med en andra trefasskena 24. Trefasskenorna 23 resp. 24 är an- slutna till den första resp. andra primärlindningen 25 resp. 26 på en trefas- transformator med tre lindningar 27 (motsvarar nättransformatorn 7 i fig. 1). Över transformatorns 27 sekundärlindning 28 sker inmatning i trefasledningen (motsvarar 8 i fig. 1).

Genom användning av ett flertal elektriskt skilda likströmskretsar med var- dera egen strömreglering uppnås en noggrann strömuppdelning under alla drifts- förhållanden och oberoende av den mekaniska uppbyggnaden- Varje likströmskrets är utrustad med egna regler- och skyddsanordningar och därigenom uppnås en hög grad av säkerhet och redundans.

Emedan varje likströmskrets är tillordnad en egen tillsatstransformator, erhåller därmed varje strömriktare en viss egenandel av kommuteringsreaktansen.

Härigenom underlättas betydligt den vid uteslutande gemensam kommuteringsreak- tans svårligen uppnåeliga oberoende tändningen av strömriktarna. n, 457 040 \fi . 215,* Likriktarebryggorna 17 .... 17n, 18 ....18n kan valfritt vara utrustade med tyristorer eller med dioder. I det andra fallet sker regleringen endast genom generatorn och växelströmsbryggorna 19 .... l9n, 20 .... 20n, medan i det första fallet även tyristorerna i líkriktarebryggorna kan fylla bestämda reglerfunk- tioner. Fördelarna med en tyristor-likriktare är den mycket snabba generator- strömregleringen ävensom det verksamma skyddet genom strdmbegränsning genom ett strömavbrott inom en period och genom en snabb återinkoppling. Vidare kan en generatorbrytare och en likströmseffektbrytare undvaras. Fördelarna med en diod- likriktare är de reducerade kostnaderna för ventilerna, de lägre förlusterna och bortfallet av ventilreglerkretsarna.

Vid en bestyckning av likriktarebryggorna 17 ... 17n, 18 .... l8n med dioder erfordras dock för frånkoppling av felströmmar en likströmseffektbrytare eller en generatorbrytare.

Vid en bestyckning av likriktarebryggorna med tyristorer kan varje felström på ledningen (exempelvis kortslutningsström) hållas bort från generatorn 2.

Strömökningen begränsas därvid av drosslarna 21 .... 2ln, 22 .... 22n i lik- strömsmellankretsen. I förbindelse med likriktarens strömreglering kan felströmmen hållas i generatorns icke kritiska område.

Vid uppträdande av ett internt strömriktarefel (exempelvis överslag över en strömriktareventil) verkar en tyristorbestyckad likriktarebrygga såsom en inom en period kopplande effektbrytare och reducerar antalet vridmomentstötar 1 gene- ratorn till 1. Vid en diodbestyckad likriktarebrygga måste 1 ett sådant fall generatorbrytaren ingripa, understödd av generatorns snabbavreglering.

Claims (4)

457 040 . 6* Patentkrav.

1. Kraftverksstation för överföring av högspänd likström i blockkoppling med åtminstone en trefasgenerator, åtminstone en maskintransformator och åtmin- stone en av trefasbryggkopplingar bestående 12-puls strömriktare, k ä n n e - t e c k n a d av att vid utförande av maskintransformatorn såsom tillsatstrans- formatet (3) sekundärlindningarnas (14,l5,l6) mittuttag påtrycks generatorspän- ningen (UG) och för matning av de såsom kortkoppling (4) för överföring av högspänd likström utformade strömriktarna (l7,18,l9,20) två med 30° elektriskt från varandra fasförskjutna trefas-spänningssystem (U1,U2) är Qfifiaßbara Vid de yttre klämmorna (U,V,W,X,Y,Z) på sekundärlindningarna (14,l5,16).

2. - Kraftverksstation för överföring av högspänd likström enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att de båda fasförskjutna trefasspänningssystemen (Ul,U2) matar två vid likströmssidan över drosslar (21,22) parallellkoppla- de likriktarebryggor (l7,l8).

3. Kraftverksstation för överföring av högspänd likström enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att kortkopplingen (4) för överföring av högspänd likström består av ett flertal parallella, elektriskt skilda, vardera genom egna tillsatstransformatorer (3 .... 3n) matningsbara likströmskretsar.

4. Kraftverksstation för överföring av högspänd likström enligt något av kraven 1 - 3, k ä n n e t e c k n a d av att likriktarebryggorna (l7,l8) i kortkopplingen för överföring av högspänd likström är utrustad med dioder och att en generatorbrytare finns för överströmsskydd av trefasgeneratorn. S. Kraftverksstation enligt något av kraven 1 - 3, k ä n n e t e c k n a d av att likriktarebryggorna (l7,l8) i kortkopplingen för överföring av högspänd likström är utrustade med tyristorer.