SE534603C2 - Anordning för flexibel kraftöverföring och för avisning av en högspänningsledning genom likström - Google Patents

Description

534 603 Anordningar av inledningsvis angivet slag används för avisning av högspänningsledningar. l synnerhet i relativt kalla klimat blir högspänningsledningar, exempelvis Iuftledningar som används för transmission av växelström, belastade av formationer av snö och is på högspänningsledningen. Tyngden av isen kan vara upp till många ton och kan leda till mekaniska skador på högspänningsledningen. För att smälta isen kan en likström kontrollerat tillföras till högspänningsledningen, med denna likström värma högspänningsledningen och således åstadkomma snön och isen att smälta och falla av. I synnerhet när det gäller långa högspänningsledningar, vars längd kan överskrida flera hundra kilometer, är likström mer ändamålsenligt än växelström, eftersom den bättre kan styras.

Ett ändamål med uppfinningen är att tillhandahålla en anordning beskriven ovan, vars uppbyggnad är enkel och samtidigt kostnadseffektiv.

Uppfinningen uppnår detta ändamål genom att TCR-stjärnpunkten är förbunden via en förbindelseledning till en stjärnpunkt av ett nollsystemdämporgan.

Anordningen enligt uppfinningen har, som anordningen av generisk typ, två driftslägen. I TOR-läget, är reaktiv effekt absorberad från högspänningsledningen till vilken anordningen enligt uppfinningen är förbunden. l så kallat HVDCT-läge, kan i motsats, likström avsiktligt tillföras till högspänningsledningen. Vid tillämpningarna av uppfinningen, är faserna av anordningarna förbundna med varandra i stjärnkoppling i TOR-läget, även om WO 2006/027376 A1 uppger att stjärnkoppling har nackdelen att dessa tredje eller nionde övertoner av märkströmmen inte kan undertryckas eller absorberas, så att dessa övertoner kan strömma in i växelspänningsnätet utan hinder. Dessa strömmar är fortsättningsvis benämnda som nollsystemströmmar, eftersom dessa övertoner inte automatiskt är dämpade i en stjärnkopplad TCR, i motsats till övertoner i ett positivt och negativt fasföljdssystem. För att förebygga nollsystemströmmar i växelspänningsnätverket, vid tillämpningen av uppfinningen, är TCR-stjärnpunkten är förbunden med en stjärnpunkt hos ett nollsystemdämporgan. Nollsystemets ström går således via stjärnpunkten av TCR'en till stjärnpunkten av nollsystemdämporganet, vilket förhindrar nollsystemströmmar från att bli införda i växelspänningsnätet. Detta gör det möjligt att undvika behovet av komplex deltaförbindelse med ett stort antal isolerande brytare. Designen av anordningen enligt denna uppfinning är därför enkel, och kostnadseffektiv. Enligt uppfinningen strömmar nollsystemströmmen i TCR-läge via jord från TCR-stjärnpunkten till jordpunkten av nollsystemdämporganet, och från nollsystemdämporganet via den förbundna 20 25 30 35 534 503 stjärnpunktbrytaren tillbaka till stjärnpunkten av TCFVen, så att en sluten krets åstadkoms.

Ytterligare en strömväg är tillhandahållen, enligt uppfinningen, vilken har en så låg impedans för nollsystemströmmen, att den förebygger nollsystemströmmar att matas in i den förbundna högspänningsledningen.

Den förbindande ledningen är fördelaktigt en jordförbindelse. Med andra ord är TCR- stjärnpunkten och nollsystemdämporganet jordade. Denna lösning är naturligtvis kostnadseffektiv.

I motsats till detta, är den förbindande ledningen en metalliskt förbindande ledning.

Nollsystemdämporganet är fördelaktigt en transformator som har primärlindningen förbunden i delta och en sekundär lindning förbunden i stjärna. Om den förbindande ledningen är en jordledning, då är både TCB-stjärnpunkten och stjärnpunkten av den sekundära lindningen jordade. I TCR-läge strömmar således nollsystemet från TOR-stjärnpunkten till transformatorn, varvid den primära lindningen av transformatorn, som är förbunden i delta, förhindrar nollsystemsströmmar från att matas in i det förbundna växelspänningsnätet. l motsats till detta, är nollsystemdämporganet minst ett nollsystemfilter. Nollsystemfiltret är exempelvis avstämt till att ha en låg impedans för den tredje övertonen, och har en ändamålsenlig krets utformad av induktanser och kondensatorer. Nollsystemfiltret har ett antal faser motsvarande faserna på högspänningsledningen, varvid faserna på nollsystemfiltret är förbundna med varandra vid stjärnpunkten. Nämnda stjärnpunkt är förbunden till TCB-stjärnpunkten antingen via en metallisk förbindelseledning eller via en jordkrets. Med andra ord är stjärnpunkten av nollsystemfiltret är jordad. Nollsystemfilter är kända för en fackman inom området, därför behöver de inte närmare i detalj beskrivas här.

När stjärnpunktsbrytarna är stängda, tillhandahåller anordningen enligt uppfinningen för nollsystenströmmar därigenom en sluten krets med låg impedans.

Varje fas har fördelaktigt ett flertal induktanser, varvid minst en lnduktans är överbryggbar genom en bryggbrytare. Exempelvis när anordningen är i så kallat TOR-läge, är de ytterligare induktanserna inte bryggade, varvid den ökade induktansen ger en positiv effekt på driften av anordningen. l så kallat HVDCT-läge är det däremot ändamålsenligt att minska induktansen genom att brygga minst en av dessa ytterligare induktanser.

Medel för filtrering är fördelaktigt tillhandahållna för dämpning av den femte, sjunde och/eller tolfte övertonen. Dessa ytterligare medel för filtrering förebygger nämnda övertoner, vilka inte 20 30 35 534 G03 är del av nollsystemet, frán att matas in i högspänningsledningen som kan kopplas till anordningen.

Ytterligare ändamålsenliga utföranden och fördelar med uppfinningen är föremål för vidare beskrivning av exemplifierade utföranden av uppfinningen med referens till figurerna i ritningarna, varvid samma referenssymboler refererar till komponenter med samma effekt, och varvid, Figur 1 visar ett första utföringsexempel av anordningen enligt uppfinningen, och Figur 2 visar ett andra utföringsexempel av anordningen enligt uppfinningen.

Figur 1 visar ett första utföringsexempel av anordningen 1 enligt uppfinningen, vilken har en transformator 2 som växelspänningsförbindelse. Med andra ord, transformatorn 2 används som förbindelse av anordningen 1 enligt uppfinningen till en flerfasig högspänningsledning som inte är illustrerad i Figur 1. Anordningen 1 har likaledes en flertal av faser, av vilka endast en fas är illustrerad i Figur 1 och 2, för tydlighetens skull. Generellt har anordningen enligt uppfinningen tre faser.

Transformatorn 2 har en primär lindning 3 och en sekundär lindning 4. Faserna för den primära lindningen 3 är förbundna till varandra till vad som kallas delta. Faserna för den sekundära lindningen 4 formar en gemensam stjärnpunkt med varandra, som ärjordad.

Anordningen 1 enligt uppfinningen har vidare en seriell krets 5, som har en induktans 6 och en induktans 7. En överbryggningsbrytare 8 är tillhandahàllen parallellt med induktansen 7, och är arrangerade i en överbryggande gren 9.

Den seriella kretsen 5 har vidare en ventilkrets 10 med en kopplingspunkt 11 som är arrangerade mellan två effekthalvledare 12 och 13. Effekthalvledarna 12 och 13 är förbundna motriktade till varandra i förhållande till förgreningspunkten 11. Effekthalvledarventilen 12 är arrangerad i en första strömväg 14 medan effekthalvledarventilen 13, i motsats, är arrangerad i en andra strömväg 15, varmed strömvägarna 14 och 15 förbundna med en TOR-stjärnpunkt 18 via en första isolerande brytare 16 respektive en andra isolerande brytare 17. Figur 1 indikerar att faserna, vilka inte visas, likaledes är förbindbara med TCR- stjärnpunkten 18 via deras ventilkrets 10. Därmed är TCFl-stjärnpunkten 18 jordad.

Anordningen 1 är visad med brytarna 16 och 17 stängda, är därför i så kallat TCFt-Iäge och används för att absorbera reaktiv kraft från den flerfasiga högspänningsledningen. Av denna 20 25 30 35 534 B03 anledning, är överbryggande brytaren 8 öppen, således tillhandahållande en ökande induktans i den seriella kretsen 5, vilket är fördelaktigt för anordningen 1 när den är i TCR- läge. Ytterligare medel för filtrering 19, vilka är kända för en fackman på området och därför inte behöver beskrivas ytterligare är här, är tillhandahållna för att undertrycka femte, sjunde, tolfte, och/eller tjugofjärde övertonen av märkt ström. Ytterligare medel för filtrering 19 är exempelvis inte jordade.

Stjärnpunkten av anordningen 1 enligt uppfinningen resulterar i att övertoner iden positiva fassekvensen och negativa fassekvensen släcker ut varandra. Nollsystemet strömmar dock via förbindelseledningen, i form av en jordförbindelse, från TCB-stjärnpunkten 18 till stjärnpunkten på den sekundära lindningen 4 och fràn där, exempelvis tillbaka till den seriella kretsen 5, således tillhandahållande en sluten krets med låg impedans. Deltakopplingen av faserna på den primära lindningen 3 förebygger nollsystemströmmar från att bli införda i högspänningsledningen.

Vidare indikerar figur 1 HVDCT-läget av anordningen 1 enligt uppfinningen. Av denna anledning är en samlingsskena 20 endast virtuellt förlängd genom en streckad linje. HVDCT- läget av anordningen 1 är indikerat till höger, i slutet av den streckade linjen. I HVDCT-läge, är brytarna 16 och 17 öppna. Av denna anledning är den första strömvägen 14 inte längre förbunden med den andra strömvägen 15 och är därför inte heller längre förbunden med TCB-stjärnpunkten 18. Vidare är överbryggande brytaren 8 stängd, så att induktansen 7 i den seriella kretsen 5 är reducerad ijämförelse med när anordningen 1 är i TCR-lâge.

Effekthalvledarventilen 12 och 13 uppträder inte längre som dubbelriktade brytare utan som strömventiler i en sexpulsbryggkrets, således tillhandahållande en så kallad likriktare.

Strömvägarna 14 och 15 bildar alltså likströmsförbindelser i anordningen 1. En utjämnande induktor, vilken inte visas i Figur 1, används för att utjämna likriktad ström. Likströmmen kan nu matas in i högspänningsledningen, och kan där användas för att smälta snö och is.

Figur 2 visar vidare exempel på utföranden av anordningen 1 enligt uppfinningen.

Anordningen 1 enligt uppfinningen skiljer sig frán det exemplifierade utförandet i Figur 1 genom att stjärnpunkten i den sekundära lindningen inte längre är jordad, i motsats till Figur 1. Istället för detta, är ett nollsystemfilter 21 tillhandahållet, vars faser är förbundna med varandra för att bilda en filterstjärnpunkt 22. Filterstjärnpunkten 22 är jordad. Nollsystemet kan därför i TCFi-läge strömma från TCB-stjärnpunkten 18 till filterstjärnpunkten 22 viajord, med nollsystemfiltret 21 bildande en strömväg med en làg impedans för den tredje övertonen av strömmen, och således dämpar lasten orsakad av nollsystemet. Ett flertal nollsystemfilter 21 kan naturligtvis också tillhandahållas inom ramen för uppfinningen, som är avstämda för 534 B03 andra övertoner, exempelvis nionde övertonen. Väsentligt är att alla nollsystemfilter har en jordad stjärnpunkt eller en stjärnpunkt som är metalliskt förbunden med stjärnpunkten på TCR'en, vilket resulterar i att anordningen enligt uppfinningen tillhandahåller en sluten krets som har lag impedans för nollsystemströmmar.

Claims (6)

10 15 20 25 30 35 534 603 'i Patentkrav

1. Anordning (1) för flexibel kraftöverföríng och avisning av en högspänningsledning, vil- ken har ett flertal faser med hjälp av likström med en växelspänningsanslutning hos hög- spänningsledningen, vilken har ett antal faser motsvarande antalet faser på högspän- ningsledningen, varvid varje fas innefattar minst en induktans (6) och en ventilkrets (10) förbunden i serie med varje induktans (6), varvid ventilkretsen (10) är förbunden genom en kopplingspunkt (11) till växelspänningsanslutningen och har en första strömväg (14) med en första effekthalvledarventil (12) och en andra strömväg (15) med en andra effekt- halvledarventil (13), varvid effekthalvledarventilerna (12, 13) är förbundna motriktade till varandra i förhållande till kopplingspunkten (11) och varvid den första och den andra strömvägen (15) kan förbindas med en TCR-stjärnpunkt genom minst en stjärnpunktsbry- tare (16, 17), kännetecknad avatt TCR-stjärnpunkten (18) är förbunden via jordförbindelse till en stjärnpunkt hos ett nollsy- stemdämporgan (2, 21) varvid nämnda nollsystemdämporgan (2, 21) innefattar en trans- formator vilken har en primär lindning förbunden i delta.

2. Anordning (1) enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda transformator har en sekundär lindning (4) förbun- den ijordad stjärna.

3. Anordning (1) enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att nollsystemdämporganet innefattar minst ett filter (21) med en jordad stjärnpunkt.

4. Anordning (1) enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att ett flertal induktanser (6,7) ärtillhandahållna i varje fas, varav en av induktanserna (7) kan överbryggas av en bryggande brytare (8).

5. Anordning (1) enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att den första strömvägen (14) och/eller den andra strömvägen (15) har en utjämnande induktor. 534 503

6. Anordning (1) enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av medel för filtrering av de femte, sjunde och/eller tolfte harmo- niska övertonerna (19).