WO2007020265A1 - Verfahren zum betrieb einer elektroenergieübertragungsleitung sowie anordnung mit einer elektroenergieübertragungsleitung - Google Patents

Verfahren zum betrieb einer elektroenergieübertragungsleitung sowie anordnung mit einer elektroenergieübertragungsleitung Download PDF

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WO2007020265A1
WO2007020265A1 PCT/EP2006/065337 EP2006065337W WO2007020265A1 WO 2007020265 A1 WO2007020265 A1 WO 2007020265A1 EP 2006065337 W EP2006065337 W EP 2006065337W WO 2007020265 A1 WO2007020265 A1 WO 2007020265A1
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conductor
phase
reserve
power transmission
electric power
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PCT/EP2006/065337
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Inventor
Günther SCHÖFFNER
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
    • H02H7/266—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured involving switching on a spare supply

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an electric power transmission line which has a plurality of switchable phase conductors and a reserve conductor, as well as to an arrangement with an electrical energy transmission line.
  • the object of the invention is to provide a method for operating an electric power transmission line of the type mentioned, which ensures a high security of supply with reduced investment costs.
  • the faulty phase conductor is switched off while the remaining phase conductors remain switched on, and
  • the reserve conductor is electrically connected in parallel to the faulty phase conductor and takes over its function.
  • Electric power supply at least in the interference-free phase conductors of the electric power transmission line without interruption is given to the operators sufficient time to make corresponding switching operations to supply consumers about alternative routes and to switch off the run with a reserve line electric power transmission line.
  • This supply layer can then be used to repair the failed phase conductor which has been replaced by the reserve conductor to accommodate regular operation of the electrical power transmission line.
  • This method of operation is particularly suitable for the on ⁇ application of gas insulated electrical wires.
  • Such lines have an electrical conductor inside a torsionally rigid encapsulating housing, wherein the interior of the encapsulating housing is filled with an insulating gas under elevated pressure.
  • Such lines have a we ⁇ sentlich higher transmission capacity for electrical energy, gen than known cable or Frei effetordnun ⁇ . Due to the large amounts of energy which can be transmitted via gas-insulated cables, a precautionary parallel wiring is multiple systems of Elektroenergieübertragungslei ⁇ obligations only partially economically feasible. The utilization rate of the gas-insulated lines would fall accordingly ⁇ and thus reduce the efficiency of the operation. Therefore, it is of particular interest in such electric power transmission lines, only a separate Re- to maintain the power ladder and use it if necessary in the disturbance of a phase conductor.
  • a further advantageous embodiment of the invention can provide that the reserve conductor, if necessary, each assumes the function of any phase conductor.
  • a further object of the invention is to specify an arrangement with an electric power transmission line with a plurality of switchable phase conductors and a reserve conductor, which enables a simple transfer of the function of a faulty phase conductor to a reserve conductor.
  • this is achieved in an arrangement with an electric power transmission line and a reserve conductor in that by means of a switching device of the reserve conductor is optionally electrically connected in parallel to one of the phase conductors.
  • Each of the switchable phase conductors is assigned to a specific phase. In the event of an error, the faulty phase conductor is disconnected from the phase of a network system assigned to it. About a switching device, the reserve conductor can be switched to the affected phase and the faulty Phase conductors are electrically connected in parallel. The switching device is configured such that the Re ⁇ serve conductor on each phase of the respectively associated phase conductor is interconnected. Such a switch enables a flexible use of the reserve line.
  • a further advantageous embodiment can provide that the switching device has a plurality of selection switches, via which a selection of the assignment of the reserve line to a phase of the plurality of phase conductors.
  • selection switches further increases the redundancy of the system.
  • the selection switches can radiate a connection from one phase to a node at which the reserve line adjoins.
  • An advantageous embodiment may provide that the selection switch are locked against each other.
  • a further advantageous embodiment can provide that the selection switch have power electronic components on ⁇ .
  • Power electronic components can switch relatively quickly from an electrically insulating to an electrically conductive state and vice versa and thus switch a current path for a phase selection.
  • Such slightest ⁇ processing electronic components for example, power transistors, and IGBTs.
  • the selection switch switchgear having relatively movable contact pieces.
  • Switchgear with relatively movable contact pieces are available in a variety of design variants on the market lent and reliable use.
  • the switching devices can be disconnector which is approximately electroless ge ⁇ are to be switched on. It is about to switch disconnector use ter that change their switching state within of a second advantage.
  • an off ⁇ selection switch a combination of power electronic components and conventional switching devices having relatively movable contacts.
  • it may be provided to use the power electronic components for fast switching and to use these components to initiate a switching operation at a certain time.
  • clock lagging piece of an electrical switching device tracked ⁇ the.
  • a current path can be interrupted by contact pieces movable relative to one another and a switch connected in parallel with one power electronic components provided switchable current path are switched off in time.
  • At least one of the selector switch itself is a circuit breaker or at least one of the selector switch, a circuit breaker is connected in series electrically in series.
  • circuit breaker By means of a circuit breaker, a wide variety of currents from operating currents to short-circuit currents can be safely switched on or off.
  • a circuit breaker on at least one of the selector switches it is mög ⁇ Lich, very fast to switch on the reserve line, since even with a shift to a short circuit by means of the circuit breaker, the current path is interrupted again so that a hazard is excluded from the plant.
  • a circuit breaker is connected upstream in series electrically. This is a breakdown of
  • the Re ⁇ serve circuit is switchable within at most 1 second.
  • the asymmetric loading of the network during the switching should be of a short duration.
  • a corresponding detection of a fault in a phase conductor of the electrical power transmission line is necessary, by means of the switching means a corresponding selection of the assignment of the reserve line to the corresponding phase necessary and it is by means of a circuit breaker the Reser ⁇ switch on line.
  • FIG. 2 shows a circuit variant of the reserve conductor by means of power electronic components
  • the Figure 3 shows a circuit variant of the reserve conductor by means of a common circuit breaker and a plurality of selection switches.
  • the electric power ⁇ transmission line 1 has a plurality of switchable phase conductors Ia, Ib, Ic. Each of the phase conductors Ia, Ib, Ic can be switched by means of a circuit breaker 2a, 2b, 2c.
  • Circuit-breakers 2a, 2b, 2c are the phase conductors Ia, Ib, Ic of the electric power transmission line 1 to a plurality of phases 3a, 3b, 3c of a multi-phase AC voltage system switchable.
  • the circuit breakers 4a, 4b, 4c; 5a, 5b, 5c can produce additional disconnection points in front of and behind the circuit breakers 2a, 2b, 2c when the circuit breakers 2a, 2b, 2c are switched off. This makes it possible, for example, to revise or replace the circuit breakers 2a, 2b, 2c.
  • a reserve conductor 6 is assigned to the electric power transmission line 1.
  • the reserve conductor 6 has approximately the same ⁇ installation route as the electrical power transmission line. 1
  • the reserve conductor 6 is dimensioned like a phase conductor 2a, 2b, 2c and electrically equivalent.
  • the Reser ⁇ veleiter 6 is also for longer periods as well as a phase ⁇ conductor 2a, 2b, 2c loadable.
  • the reserve conductor 6 is connected via a switching device 7 variably connected to the phases 3a, 3b, 3c.
  • the switching device 7 is realized in the form of three circuit breakers, which have a disconnector function.
  • either an additional circuit breaker is provided either on the circuit breakers, or the breaker units of the circuit breaker is designed such that it also play a separator radio ⁇ tion.
  • a node 8 is arranged in the direction of the reserve conductor 6, a node 8 is arranged. About the node 8, the re ⁇ power conductor 6 can be switched arbitrarily on the three phases 3a, 3b, 3c.
  • a spare conductor isolating switch 9 is provided.
  • the reserve circuit breaker 9 is used to disconnect the reserve conductor 6 in an off state of the switching device 7. In normal operation, the reserve circuit breaker 9 may be upstream in the on state, so that switching from a faulty phase conductor Ia, Ib, Ic to the reserve conductor 6 only is determined by the switching device 7.
  • the method for a fault in one of the phase conductors Ia, Ib, Ic will be described below by way of example.
  • the circuit breakers 4a, 4b, 4c; 5a, 5b, 5c turned on ⁇ .
  • the circuit breaker 2a, 2b, 2c switches turned ⁇ , so that an electric power flow on the phases 3a, 3b, 3c can be made in the electric power transmission line 1 into it.
  • a phase conductor Ia, z. B. a ground fault or an interruption of the phase conductor Ia, there is a shutdown of the phase conductor Ia by means of belonging to ⁇ circuit breaker 2a.
  • the circuit breakers 2b, 2c of the undisturbed phase conductors Ib, Ic remain in the on state and transmit energy to the customers.
  • Customers can be individual consumer systems or other network sections.
  • the switching device 7 With the switching off of the ge ⁇ disturbed phase conductor Ia, the switching device 7 is switched such that the reserve conductor 6 is carried out on the phase 3a associated with the distur ⁇ phase conductor Ia by the power switch associated with this phase 3a with separation function. With the connection via the switching device 7 to the corresponding phase 3a are again three phase conductors Ib, Ic, 6 are available for energy transfer.
  • a same-acting switching device as shown in Figure 1, provide, so that there can also be a corresponding switching from the faulty phase conductor Ia carried on the reserve conductor 6.
  • entspre ⁇ sponding further switching means are optionally provided in the electric power transmission line.
  • FIG. 2 shows a similar structure of an electric power transmission line 1 and a reserve line 6, as shown in FIG.
  • the switching device 7a is embodied in an alternative embodiment.
  • the switching device shown in FIG. 2 has as a selector switch three power-electronic components, for example IGBTs 10a, 10b, 10c.
  • Each of the power electronic components 10a, 10b, 10c bridges a circuit breaker.
  • Each of the power electronic components 10a, 10b, 10c and the associated separation scarf ⁇ tern is preceded by a circuit breaker, which on a common node 8, the three phases 3a, 3b, 3c aufgingd.
  • the reserve conductor 6 is connected via a reserve circuit breaker. If a fault occurs in one of the phase conductor of the electrical power transmission line 1 is initially to the corresponding ⁇ corresponding power electronic component 10a, switches 10b, 10c ge ⁇ . Due to the mode of operation, this can be done very quickly, so that quickly thereafter the correspondingly ⁇ assigned circuit breaker can be turned on and thus the reserve conductor 6 is switched to the corresponding phase 3a, 3b, 3c. After completion of the power electronic component can be comparatively slow the respective parallel to the power electronic components 10a, 10b, 10c switched disconnect switch are closed. After closing the circuit breaker, the current path can be separated again via the power electronic component 10a, 10b, 10c.
  • an electric power transmission line 1 and a reserve conductor 6 can be interconnected via a switching device 7b.
  • the switching device 7b is formed from three disconnectors each connected to one of the phases 3a, 3b, 3c.
  • fast-switching disconnectors should be used, which can suddenly change their switching state.
  • a node 8 is formed between the circuit breakers.
  • a circuit breaker 11 is connected, via which the reserve conductor 6 after a preselection via the switching device 7b on one of the phases 3a, 3b, 3c is alsschaltbar.
  • supplementary power electronic components may be connected to the circuit breakers or, alternatively, power electronic components may be used in addition to the circuit breakers.
  • the exemplary embodiments can be deduced that either at the same time with a selection of the zuzugateden phase on the reserve conductor 6 a connection of the reserve conductor 6 takes place ( Figure 1) or that the selection of the respective phases 3a, 3b, 3c regardless of making a connection of the reserve conductor 6 via a corresponding power switch ⁇ 11 takes place ( Figure 2, Figure 3).
  • the embodiments have in common that after detection of a fault on one of the phase conductors Ia, Ib, Ic of the electric power transmission line 1, only the faulty phase conductor is turned off and remain at ⁇ the other phase conductors in their on state and the reserve conductor 6 on the corresponding order - Switching device or the corresponding switching device and the associated circuit breaker takes the place of the faulty phase conductor.

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Abstract

Eine Elektroenergieübertragungsleitung (1) weist mehrere schaltbare Phasenleiter (1a, 1b, 1c) auf . Weiterhin ist ein Reserveleiter (6) vorgesehen. Bei einem Fehlerfall wird der fehlerbehaftete Phasenleiter (1a) ausgeschaltet, während die weiteren Phasenleiter (1b, 1c) im eingeschalteten Zustand verbleiben. Der Reserveleiter (6) wird elektrisch parallel zu dem gestörten Phasenleiter (1a) eingeschaltet und übernimmt dessen Funktion. Zum Zuschalten des Reserveleiters (6) auf eine dem jeweiligen gestörten Phasenleiter (1a) zugeordnete Phase ist eine Umschalteinrichtung (7, 7a, 7b) vorgesehen, über welche eine Auswahl der Phase (3a, 3b, 3c) erfolgt.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betrieb einer Elektroenergieübertragungsleitung sowie Anordnung mit einer Elektroenergieübertragungsleitung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer Elektroenergieübertragungsleitung, welche mehrere schaltbare Phasenleiter sowie einen Reserveleiter aufweist, sowie auf eine Anordnung mit einer Elektroenergieübertra- gungsleitung.
Es ist bekannt, zur Übertragung elektrischer Energie Elektro¬ energieübertragungsleitungen einzusetzen, welche mehrere Phasenleiter aufweisen. Großtechnisch wird oft ein Dreiphasen- wechselspannungssystem eingesetzt. Die einzelnen Phasenleiter sind jeweils schaltbar, so dass die Elektroenergieübertra¬ gungsleitung ein- bzw. ausgeschaltet werden kann. Zur Gewährleistung einer hohen Versorgungssicherheit ist bekannt, meh¬ rere Elektroenergieübertragungsleistungen mit mehreren schaltbaren Phasenleitern einzusetzen. Im Falle einer Störung einer der Elektroenergieübertragungsleitungen kann auf die weitere Elektroenergieübertragungsleitung umgeschaltet werden, so dass eine weitere Versorgung mit elektrischer Energie für die Abnehmer sichergestellt ist.
In der Fachwelt wird weiterhin diskutiert, statt der Verwen¬ dung eines kompletten zweiten Systems mit mehreren schaltbaren Phasenleitern lediglich einen Reserveleiter vorzusehen. Oftmals treten auf Elektroenergieübertragungsleitungen Fehler lediglich in einem der Phasenleiter auf. Die anderen Phasenleiter sind ungestört. Der Reserveleiter kann dann entsprechend eingesetzt werden, um die elektrische Energie weiterhin zu übertragen. Dies hat den Vorteil, dass die nötigen Inves¬ titionen zur Gewährleistung einer sicheren Elektroenergie- Übertragung vermindert werden, da die Anzahl der für den Ausfall vorzuhaltenden schaltbaren Phasenleiter auf einen Reserveleiter reduziert wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betrieb einer Elektroenergieübertragungsleitung der eingangs genannten Art anzugeben, welches bei reduzierten Investitionskosten eine hohe Versorgungssicherheit gewährleistet.
Bei einem Verfahren zum Betrieb einer Elektroenergieübertra¬ gungsleitung der Eingang genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
- bei einer Störung eines der eingeschalteten Phasenleiter der gestörte Phasenleiter ausgeschaltet wird, während die verbleibenden Phasenleiter eingeschaltet verbleiben, und dass
- der Reserveleiter elektrisch parallel zu dem gestörten Phasenleiter eingeschaltet wird und dessen Funktion übernimmt.
Bisherige Lösungen wiesen den Nachteil auf, dass bei einer Störung die gestörte Elektroenergieübertragungsleitung zunächst vollständig abzuschalten war, um im Anschluss die Re- serveelektroenergieübertragungsleitung zuzuschalten. Dies hatte beispielsweise zur Folge, dass Versorgungsausfälle von mehreren Sekunden Dauer auftreten konnten. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird sichergestellt, dass lediglich der von einer Störung betroffene Leiter außer Betrieb geht. Die verbleibenden Phasenleiter der Elektroenergieübertragungsleitung können weiterhin zur Energieversorgung genutzt werden. Bei einem entsprechend stabilen Elektroenergieübertragungsnetz kann es dabei zu einer vorübergehenden Unsym- metrie auf der Elektroenergieübertragungsleitung kommen. Ein möglichst rasches Zuschalten des Reserveleiters hilft diese Unsymmetrie nur während eines kurzen Augenblicks zuzulassen, um anschließend die Elektroenergieübertragungsleitung nach erfolgter Zuschaltung des Reserveleiters wieder symmetrisch zu betreiben.
Durch die Umschaltung unter Betriebsbedingungen kann die
Elektroenergieversorgung zumindest in den störungsfreien Phasenleitern der Elektroenergieübertragungsleitung unterbrechungsfrei erfolgen. Während des Betriebes mit dem Reserve¬ leiter wird dem Betreiber ausreichend Zeit gegeben, entspre- chende Schalthandlungen vorzunehmen, um Verbraucher über alternative Wege zu versorgen und die mit einer Reserveleitung betriebene Elektroenergieübertragungsleitung ausschalten zu können. Diese Versorgungslage kann dann dazu genutzt werden, den gestörten Phasenleiter, welcher durch den Reserveleiter ersetzt wurde, in Stand zu setzen, um einen regulären Betrieb der Elektroenergieübertragungsleitung aufzunehmen.
Dieses Betriebsverfahren eignet sich insbesondere für die An¬ wendung an gasisolierten elektrischen Leitungen. Solche Lei- tungen weisen einen elektrischen Leiter im Innern eines ver- windungssteifen Kapselungsgehäuses auf, wobei das Innere des Kapselungsgehäuses mit einem unter erhöhtem Druck stehenden Isoliergas befüllt ist. Derartige Leitungen weisen eine we¬ sentlich höhere Übertragungskapazität für elektrische Energie auf, als bekannte Kabel- oder Freileitungsanordnun¬ gen. Aufgrund der großen Energiemengen die über gasisolierte Leitungen übertragbar sind, ist ein vorsorgliches paralleles Verlegen mehrerer Systeme von Elektroenergieübertragungslei¬ tungen nur bedingt wirtschaftlich durchführbar. Der Auslas- tungsgrad der gasisolierten Leitungen würde entsprechend ab¬ sinken und damit die Wirtschaftlichkeit des Betriebes senken. Daher ist es bei derartigen Elektroenergieübertragungsleitungen von besonderem Interesse, lediglich einen separaten Re- serveleiter vorzuhalten und diesen bedarfsweise bei der Störung eines Phasenleiters einzusetzen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass der Reserveleiter bedarfsweise jeweils die Funktion eines beliebigen Phasenleiters übernimmt.
Durch das Vorsehen des Reserveleiters und einem beliebigen Übernehmen der Funktion eines der Phasenleiter der Elektro- energieübertragungsleitung entsteht ein flexibel einzusetzendes System. Die im Elektroenergieübertragungsbereich geforderte Übertragungssicherheit von (n - 1) , das heißt, bei Aus¬ fall eines Betriebsmittels, muss das Gesamtsystem weiterhin stabil betreibbar sein, kann durch die wahlweise Zuschaltung des Reserveleiters auf eine beliebige Phase sichergestellt werden .
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, eine Anordnung mit einer Elektroenergieübertragungsleitung mit mehreren schalt- baren Phasenleitern sowie einem Reserveleiter anzugeben, die ein einfaches Übertragen der Funktion eines gestörten Phasenleiters auf einen Reserveleiter ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird dies bei einer Anordnung mit einer Elektroenergieübertragungsleitung sowie einem Reserveleiter dadurch gelöst, dass mittels einer Umschalteinrichtung der Reserveleiter wahlweise zu einem der Phasenleiter elektrisch parallel schaltbar ist.
Jeder der schaltbaren Phasenleiter ist einer bestimmten Phase zugeordnet . Im Fehlerfall wird der fehlerhafte Phasenleiter von der ihm zugeordneten Phase eines Netzsystems abgetrennt. Über eine Umschalteinrichtung kann der Reserveleiter auf die betroffene Phase umgeschaltet werden und zu dem fehlerhaften Phasenleitern elektrisch parallel geschaltet werden. Die Umschalteinrichtung ist dabei derart ausgestaltet, dass der Re¬ serveleiter auf jede Phase der jeweils zugeordneten Phasenleiter verschaltbar ist. Durch eine derartige Umschaltung wird eine flexible Nutzung der Reserveleitung ermöglicht.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Umschalteinrichtung mehrere Auswahlschalter aufweist, über welche eine Auswahl der Zuordnung der Reserveleitung zu einer Phase der mehreren Phasenleiter erfolgt.
Durch den Einsatz mehrerer Auswahlschalter wird die Redundanz des Systems weiter erhöht. So ist es möglich, selbst bei dem Ausfall eines der Auswahlschalter zumindest mittels der verbleibenden Auswahlschalter eine Zuordnung der Reserveleitung auf die verbleibenden Phasen vorzunehmen. Die Auswahlschalter können dabei strahlenförmig jeweils eine Verbindung von einer Phase zu einem Knotenpunkt, an welchem sich die Reserveleitung anschließt, herstellen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung kann dabei vorsehen, dass die Auswahlschalter gegeneinander verriegelt sind.
Durch eine Verriegelung der Auswahlschalter gegeneinander ist sichergestellt, dass ein gleichzeitiges Einschalten mehrerer Auswahlschalter ausgeschlossen ist. Eine derartige Schaltung würde im System einen Kurzschluss erzeugen. Durch die Verriegelung der Auswahlschalter gegeneinander, wird die Zuverlässigkeit der Gesamtanordnung sichergestellt und eine Gefähr- düng von Menschen und Einrichtungen vermieden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Auswahlschalter leistungselektronische Bauelemente auf¬ weisen . Leistungselektronische Bauelemente können vergleichsweise schnell von einem elektrisch isolierenden in einen elektrisch leitenden Zustand und umgekehrt umschalten und so einen Strompfad für eine Phasenauswahl schalten. Derartige leis¬ tungselektronische Bauelemente sind beispielsweise Leistungs¬ transistoren sowie IGBT' s.
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Auswahl- Schalter Schaltgeräte mit relativ zueinander bewegbaren Kontaktstücken aufweisen.
Schaltgeräte mit relativ zueinander bewegbaren Kontaktstücken sind in vielfältigen Ausgestaltungsvarianten am Markt erhält- lieh und zuverlässig einsetzbar. Beispielsweise können die Schaltgeräte Trennschalter sein, die annähernd stromlos ge¬ schaltet werden sollen. Vorteilhaft ist es dabei, Trennschal¬ ter einzusetzen, die innerhalb von Teilen einer Sekunde ihren Schaltzustand verändern.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass an einem Aus¬ wahlschalter eine Kombination aus leistungselektronischen Bauelementen und herkömmlichen Schaltgeräten mit relativ zueinander bewegbaren Kontaktstücken eingesetzt wird. So kann es vorgesehen sein, zum schnellen Schalten die leistungselektronischen Bauelemente einzusetzen und diese Bauelemente zum initiieren eines Schaltvorganges zu einem bestimmten Zeitpunkt zu verwenden. Mit der Herstellung einer elektrisch geschlossenen Strombahn kann beispielsweise nacheilend ein parallel geschaltetes, vergleichsweise langsam bewegtes Kon¬ taktstück eines elektrischen Schaltgerätes nachgeführt wer¬ den. Umgekehrt kann bei einem Ausschaltvorgang voreilend ein Strompfad durch relativ zueinander bewegbare Kontaktstücke unterbrochen werden und ein parallel geschalteter mit einem leistungselektronischen Bauelemente versehener schaltbarer Strompfad zeitlich folgend ausgeschaltet werden.
Es kann weiter vorteilhaft vorgesehen sein, dass zumindest einer der Auswahlschalter selbst ein Leistungsschalter ist oder zumindest einem der Auswahlschalter ein Leistungsschalter elektrisch in Reihe vorgeschaltet ist.
Mittels eines Leistungsschalters sind verschiedenste Ströme von Betriebsströmen bis zu Kurzschlussströmen sicher ein- oder auch ausschaltbar. Durch die Nutzung eines Leistungsschalters an zumindest einem der Auswahlschalter ist es mög¬ lich, die Reserveleitung sehr schnell zuzuschalten, da selbst bei einem Schalten auf einem Kurzschluss mittels des Leis- tungsschalters der Strompfad wieder unterbrechbar ist, so dass eine Gefährdung von Anlagenteilen ausgeschlossen ist.
Weiterhin kann jedoch auch vorgesehen sein, dass zumindest zu einem der Auswahlschalter ein Leistungsschalter elektrisch in Reihe vorgeschaltet ist. Dadurch ist eine Aufteilung der
Funktionen der Auswahl der zuzuordnenden Phase zu der Reserveleitung auf den Auswahlschalter und dem eigentlichen Zuschalten der Leitung auf die ausgewählte Phase mittels des Leistungsschalters vorgenommen. Mittels eines konstruktiv einfachen Auswahlschalters erfolgt die Auswahl der Phase.
Mittels des Leistungsschalters kann zuverlässig ein Strompfad geschaltet werden. Vorteilhafterweise sollten dann als Aus¬ wahlschalter Trennschalter eingesetzt werden, die eine schnelle Schaltbewegung ermöglichen. So genannte Schnell- zeittrenner, die innerhalb von Bruchteilen einer Sekunde einen Strompfad schließen bzw. öffnen, sind eine Vorausset¬ zung, um mittels eines gemeinsamen Leistungsschalters die Re¬ serveleitung innerhalb eines kurzer Zeit auf eine entspre¬ chende Phase des mehrphasigen Elektroenergieübertragungssys- tems aufzuschalten . Statt der Verwendung verschiedener Schaltgeräte für die Trenn- und die Schaltfunktion können auch Leistungsschalter mit Trennfunktion eingesetzt werden. Diese sind derart konstruiert, dass sie sowohl die Anforde- rungen an einen Leistungsschalter als auch die Bedingungen eines Trennschalters erfüllen.
Vorteilhafterweise kann weiter vorgesehen sein, dass die Re¬ serveleitung innerhalb von maximal 1 Sekunde zuschaltbar ist.
Um ein Außertrittfallen von Generatoren innerhalb des Elektroenergieübertragungsnetzes, in welchem die gestörte Elektroenergieübertragungsleitung befindlich ist, zu vermeiden, sollte die asymmetrische Belastung des Netzes während des Umschaltens nur von kurzer Zeitdauer sein. Innerhalb von maximal einer Sekunde, insbesondere innerhalb von maximal 500 ms, ist eine entsprechende Detektion eines Fehlers in einem Phasenleiter der Elektroenergieübertragungsleitung nötig, mittels der Umschalteinrichtung eine entsprechende Auswahl der Zuordnung der Reserveleitung auf die entsprechende Phase nötig und es ist mittels eines Leistungsschalters die Reser¬ veleitung zuzuschalten.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben sowie schematisch in einer Zeichnung dargestellt.
Dabei zeigt die
Figur 1 eine Elektroenergieübertragungsleitung und einen Reserveleiter, welcher mittels Leistungsschaltern mit Trennerfunktion schaltbar ist, die
Figur 2 eine Schaltungsvariante des Reserveleiters mittels leistungselektronischen Bauelementen, die Figur 3 eine Schaltungsvariante des Reserveleiters mittels eines gemeinsamen Leistungsschalters und mehreren Auswahlschaltern .
Anhand der Figur 1 wird zunächst der Aufbau einer Elektro¬ energieübertragungsleitung 1 erläutert. Die Elektroenergie¬ übertragungsleitung 1 weist mehrere schaltbare Phasenleiter Ia, Ib, Ic auf. Jeder der Phasenleiter Ia, Ib, Ic ist mittels eines Leistungsschalters 2a, 2b, 2c schaltbar. Mittels der
Leistungsschalter 2a, 2b, 2c sind die Phasenleiter Ia, Ib, Ic der Elektroenergieübertragungsleitung 1 an mehrere Phasen 3a, 3b, 3c eines mehrphasigen Wechselspannungssystems schaltbar. In Energieflussrichtung vor und hinter den Leistungsschaltern 2a, 2b, 2c sind jeweils Trennschalter 4a, 4b, 4c; 5a, 5b, 5c angeordnet. Die Trennschalter 4a, 4b, 4c; 5a, 5b, 5c können bei ausgeschalteten Leistungsschaltern 2a, 2b, 2c zusätzliche Trennstellen vor und hinter den Leistungsschaltern 2a, 2b, 2c herstellen. Dadurch ist es möglich, beispielsweise die Leis- tungsschalter 2a, 2b, 2c zu revidieren oder auszutauschen.
Zu der Elektroenergieübertragungsleitung 1 ist ein Reserveleiter 6 zugeordnet. Der Reserveleiter 6 weist annähernd den¬ selben Verlegeweg wie die Elektroenergieübertragungsleitung 1 auf. Der Reserveleiter 6 ist wie ein Phasenleiter 2a, 2b, 2c dimensioniert und elektrisch gleichwertig. So ist der Reser¬ veleiter 6 auch über längere Zeiträume ebenso wie ein Phasen¬ leiter 2a, 2b, 2c belastbar. Der Reserveleiter 6 ist über eine Umschalteinrichtung 7 variabel mit den Phasen 3a, 3b, 3c verbindbar. Im vorliegenden Fall ist die Umschalteinrichtung 7 in Form dreier Leistungsschalter realisiert, die über eine Trennerfunktion verfügen. Dafür ist entweder an den Leistungsschaltern jeweils ein zusätzlicher Trennschalter vorgesehen, oder die Unterbrechereinheiten der Leistungsschalter ist derart gestaltet, dass sie zusätzlich eine Trennerfunk¬ tion übernehmen. In Richtung des Reserveleiters 6 ist ein Knotenpunkt 8 angeordnet . Über den Knotenpunkt 8 kann der Re¬ serveleiter 6 beliebig auf die drei Phasen 3a, 3b, 3c ge- schaltet werden. Zusätzlich ist ein Reserveleitertrennschal¬ ter 9 vorgesehen. Der Reserveleitertrennschalter 9 dient dem Abtrennen des Reserveleiters 6 in einem ausgeschalteten Zustand der Umschalteinrichtung 7. Im normalen Betriebsfall kann der Reserveleitertrennschalter 9 vorgeschaltet im Ein- schaltzustand befindlich sein, so dass eine Umschaltung von einem gestörten Phasenleiter Ia, Ib, Ic auf den Reserveleiter 6 lediglich von der Umschalteinrichtung 7 bestimmt wird.
Im Folgenden soll beispielhaft das Verfahren bei einer Stö- rung in einem der Phasenleiter Ia, Ib, Ic beschrieben werden. Im eingeschalteten Zustand der Elektroenergieübertragungslei¬ tung 1 sind die Trennschalter 4a, 4b, 4c; 5a, 5b, 5c einge¬ schaltet. Ebenso sind die Leistungsschalter 2a, 2b, 2c einge¬ schaltet, so dass ein Elektroenergiefluss von den Phasen 3a, 3b, 3c in die Elektroenergieübertragungsleitung 1 hinein erfolgen kann. Bei einem Fehler in einem Phasenleiter Ia, z. B. ein Erdschluss oder eine Unterbrechung des Phasenleiters Ia, erfolgt eine Abschaltung des Phasenleiters Ia mittels des zu¬ gehörigen Leistungsschalters 2a. Die Leistungsschalter 2b, 2c der nicht gestörten Phasenleiter Ib, Ic bleiben weiterhin im eingeschalteten Zustand und übertragen Energie zu den Abnehmern hin. Abnehmer können einzelne Verbraucheranlagen oder auch weitere Netzabschnitte sein. Mit dem Ausschalten des ge¬ störten Phasenleiters Ia wird die Umschalteinrichtung 7 der- art geschaltet, dass der Reserveleiter 6 auf die dem gestör¬ ten Phasenleiter Ia zugeordnete Phase 3a durch den dieser Phase 3a zugeordneten Leistungsschalter mit Trennfunktion erfolgt. Mit dem Zuschalten über die Umschalteinrichtung 7 auf die entsprechende Phase 3a stehen wieder drei Phasenleiter Ib, Ic, 6 zur Energieübertragung zur Verfügung. Auf der Abnehmerseite, beispielsweise einem Netzabschnitt, ist eine gleichwirkende Umschalteinrichtung, wie in der Figur 1 dargestellt, vorzusehen, so dass auch dort eine entsprechende Um- Schaltung von dem gestörten Phasenleiter Ia auf den Reserveleiter 6 erfolgen kann. Ebenso sind gegebenenfalls entspre¬ chende weitere Schalteinrichtungen in der Elektroenergieübertragungsleitung 1 vorzusehen.
Die Figur 2 zeigt einen gleichartigen Aufbau einer Elektroenergieübertragungsleitung 1 und einer Reserveleitung 6, wie in der Figur 1 dargestellt. Die Umschalteinrichtung 7a ist jedoch in einer alternativen Ausgestaltung ausgeführt. Das Verfahren des Umschaltens von einem gestörten Phasenleiter auf den Reserveleiter 6 erfolgt jedoch in der gleichen Art und Weise. Die in der Figur 2 dargestellte Umschalteinrichtung weist als Auswahlschalter drei leistungselektronische Bauelemente, beispielsweise IGBT' s 10a, 10b, 10c auf. Jedes der leistungselektronischen Bauelemente 10a, 10b, 10c über- brückt einen Trennschalter. Jedem der leistungselektronischen Bauelemente 10a, 10b, 10c sowie den zugeordneten Trennschal¬ tern ist jeweils ein Leistungsschalter vorgeschaltet, welche auf einen gemeinsamen Knotenpunkt 8 die drei Phasen 3a, 3b, 3c aufschaltend können. An den Knotenpunkt 8 ist über einen Reserveleitertrennschalter der Reserveleiter 6 angeschlossen. Bei einer Störung in einem der Phasenleiter der Elektroenergieübertragungsleitung 1 wird zunächst das entsprechende zu¬ gehörige leistungselektronische Bauelement 10a, 10b, 10c ge¬ schaltet. Aufgrund der Wirkungsweise kann dies sehr schnell erfolgen, so dass rasch darauf folgend der entsprechend zuge¬ ordnete Leistungsschalter eingeschaltet werden kann und damit der Reserveleiter 6 auf die entsprechende Phase 3a, 3b, 3c aufgeschaltet wird. Nach erfolgter Durchschaltung des leistungselektronischen Bauelementes kann vergleichsweise langsam der jeweilige parallel zu den leistungselektronischen Bauelementen 10a, 10b, 10c geschaltete Trennschalter geschlossen werden. Nach dem Schließen des Trennschalters kann der Strompfad über das leistungselektronische Bauelement 10a, 10b, 10c wieder aufgetrennt werden.
Durch diese Art einer Ausgestaltung können kostengünstige leistungselektronische Bauelemente eingesetzt werden, welche nur während eines kurzen Zeitraumes bis zum Schließen des entsprechenden Trennschalters den Laststrom führen muss. Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass ausschließlich leistungselektronische Bauelemente Verwendung finden oder ausschließlich schnell schaltende Trennschalter eingesetzt werden.
In der Figur 3 ist eine Elektroenergieübertragungsleitung 1 sowie ein Reserveleiter 6 über eine Umschalteinrichtung 7b miteinander verschaltbar . Im vorliegenden Fall ist die Umschalteinrichtung 7b aus drei jeweils mit einer der Phasen 3a, 3b, 3c verbundenen Trennschaltern gebildet. Vorteilhaft sollten schnell schaltende Trennschalter eingesetzt werden, die sprungartig ihren Schaltzustand verändern können. Auf der im Energieflussrichtung von den drei Phasen 3a, 3b, 3c abgewandten Seiten ist ein Knotenpunkt 8 zwischen den Trennschal- tern gebildet. An den Knotenpunkt 8 ist ein Leistungsschalter 11 angeschlossen, über welchen der Reserveleiter 6 nach einer Vorauswahl über die Umschalteinrichtung 7b auf eine der Phasen 3a, 3b, 3c aufschaltbar ist. Alternativ können auch weitere Ausgestaltungen der Umschalteinrichtung 7b vorgesehen sein, so können beispielsweise ergänzend leistungselektronische Bauelemente zu den Trennschaltern verschaltet werden oder alternativ zu den Trennschaltern leistungselektronische Bauelemente Verwendung finden. Den Ausgestaltungsbeispielen ist entnehmbar, dass entweder zeitgleich mit einer Auswahl der zuzuschaltenden Phase auf den Reserveleiter 6 ein Aufschalten des Reserveleiters 6 erfolgt (Figur 1) oder dass die Auswahl der jeweiligen Phasen 3a, 3b, 3c unabhängig von dem Vornehmen eines Aufschaltens des Reserveleiters 6 über einen entsprechenden Leistungs¬ schalter 11 erfolgt (Figur 2, Figur 3) .
Weiterhin ist den Ausführungsbeispielen gemein, dass nach einer Detektion eines Fehlers auf einem der Phasenleiter Ia, Ib, Ic der Elektroenergieübertragungsleitung 1 lediglich der fehlerbehaftete Phasenleiter ausgeschaltet wird und die bei¬ den anderen Phasenleiter in ihrem eingeschalteten Zustand verbleiben und der Reserveleiter 6 über die entsprechende Um- schalteinrichtung bzw. die entsprechende Umschalteinrichtung und den zugehörigen Leistungsschalter an die Stelle des fehlerbehafteten Phasenleiters tritt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb einer Elektroenergieübertragungslei¬ tung (1) , welche mehrere schaltbare Phasenleiter (Ia, Ib, Ic) sowie einen Reserveleiter (6) aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- bei einer Störung eines der eingeschalteten Phasenleiter
(Ia, Ib, Ic) der gestörte Phasenleiter (Ia) ausgeschaltet wird, während die verbleibenden Phasenleiter (Ib, Ic) ein geschaltet verbleiben, und dass
- der Reserveleiter (6) elektrisch parallel zu dem gestörten Phasenleiter (Ia) eingeschaltet wird und dessen Funktion übernimmt .
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Reserveleiter (6) bedarfsweise jeweils die Funktion eines beliebigen Phasenleiters (Ia, Ib, Ic) übernimmt.
3. Anordnung mit einer Elektroenergieübertragungsleitung (1) mit mehreren schaltbaren Phasenleitern (Ia, Ib, Ic) sowie mit einem Reserveleiter (6), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mittels einer Umschalteinrichtung (7, 7a, 7b) der Reservelei- ter (6) wahlweise zu einem der Phasenleiter (Ia, Ib, Ic) elektrisch parallel schaltbar ist.
4. Anordnung mit einer Elektroenergieübertragungsleitung (1) nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Umschalteinrichtung (7, 7a, 7b) mehrere Auswahlschalter aufweist, über welche eine Auswahl der Zuordnung der Reserve¬ leitung (6) zu einer Phase (3a, 3b, 3c) der mehreren Phasenleiter (Ia, Ib, Ic) erfolgt.
5. Anordnung mit Elektroenergieübertragungsleitung (1) nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Auswahlschalter gegeneinander verriegelt sind.
6. Anordnung mit einer Elektroenergieübertragungsleitung (1) nach Anspruch 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Auswahlschalter leistungselektronische Bauelemente (10a, 10b, 10c) aufweisen.
7. Anordnung mit einer Elektroenergieübertragungsleitung (1) nach Anspruch 4 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Auswahlschalter Schaltgeräte mit relativ zueinander bewegbaren Kontaktstücken aufweisen.
8. Anordnung mit einer Elektroenergieübertragungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zumindest einer der Auswahlschalter selbst ein Leistungsschalter ist oder zumindest einem der Auswahlschalter ein Leistungsschal- ter elektrisch in Reihe vorgeschaltet ist.
9. Anordnung mit Elektroenergieübertragungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Reserveleitung (6) innerhalb von maximal 1 Sekunde zu¬ schaltbar ist.
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