WO2022083868A1 - Configuration having a direct-current transmission line - Google Patents

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WO2022083868A1
WO2022083868A1 PCT/EP2020/079759 EP2020079759W WO2022083868A1 WO 2022083868 A1 WO2022083868 A1 WO 2022083868A1 EP 2020079759 W EP2020079759 W EP 2020079759W WO 2022083868 A1 WO2022083868 A1 WO 2022083868A1
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transmission line
voltage
direct current
power
reference potential
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PCT/EP2020/079759
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Volker BRENDLER
Felix Hacker
Ewgenij STARSCHICH
Stefan VÖLKEL
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Siemens Energy Global GmbH & Co. KG
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Publication date
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
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    • 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
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • 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
    • H02H7/268—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 for dc systems

Definitions

  • the invention relates to an arrangement with a DC transmission line and a protective device for protecting the DC transmission line. Furthermore, the invention relates to a method for limiting a voltage occurring between a DC transmission line and a reference potential by means of the protective device.
  • direct current transmission lines for example in high-voltage direct current transmission.
  • sudden events such as a lightning strike on a direct current transmission overhead line
  • the direct current transmission line being momentarily subjected to a voltage whose polarity is opposite (reversed) to that at Normal operation on the voltage applied to the DC transmission line.
  • interference voltages of opposite polarity can disrupt power transmission or even damage the DC transmission line.
  • the invention is based on the object of specifying an arrangement and a method with which a DC voltage transmission line can be protected against voltage overload.
  • An arrangement with a direct current transmission line and a protective device (protection circuit) for protecting the direct current transmission line is disclosed, in which - the protective device connects the DC transmission line to a reference potential, and
  • the protective device has at least one power thyristor and at least one power diode in a series connection, the power thyristor and the power diode having the same polarity.
  • the power thyristor and the power diode have the same polarity, ie. H . , the cathode (cathode terminal) of the power thyristor is electrically connected to the anode (anode terminal) of the power diode, or the cathode (cathode terminal) of the power diode is electrically connected to the anode (anode terminal) of the power thyristor.
  • the direct current transmission line can be protected from impermissibly high voltages depending on the polarity.
  • the series connection with the at least one power thyristor and the at least one power diode can absorb the voltage occurring during normal operation on the DC transmission line as reverse voltage in the reverse direction.
  • a voltage of opposite polarity that occurs in the event of a fault can advantageously be short-circuited by means of the power diode and the power thyristor, so that the DC transmission line is protected from this undesired voltage of opposite polarity.
  • the series connection will often have a large number of power diodes and a large number of power thyristors.
  • 10, 20 or more power diodes and power thyristors can be connected in series in the same direction.
  • the arrangement can be designed in such a way that
  • the cathode of Power diode is connected to the DC transmission line and the anode of the power thyristor is connected to the reference potential, or the cathode of the power thyristor is connected to the DC transmission line and the anode of the power diode is connected to the reference potential, or
  • the anode of the power thyristor is connected to the direct current transmission line and the cathode of the power diode is connected to the reference potential or the anode of the power diode is connected to the direct current transmission line and the cathode of the power thyristor is connected to the reference potential.
  • the protective device can therefore be used both for a transmission line with a (during normal operation) positive electrical potential relative to the reference potential and for a transmission line with a (during normal operation) negative electrical potential relative to the reference potential.
  • the only difference between these two cases is that the series connection with the at least one power thyristor and the at least one power diode have opposite polarity, d. H . have opposite polarity.
  • the arrangement can be designed in such a way that the reference potential is ground potential.
  • the arrangement can also be designed in such a way that
  • the gate connection of the power thyristor is unconnected (control-free, control circuit-free, open) and the power thyristor is designed in such a way that it ignites when a predetermined (first) threshold value of a voltage present in the forward direction across the power thyristor is exceeded, or
  • the gate terminal of the power thyristor is connected to a drive circuit that fires the power thyristor, when the forward-biased voltage across the power thyristor exceeds a predetermined (second) threshold value.
  • the arrangement can therefore in particular have two different variants.
  • the gate connection of the power thyristor is unconnected and the power thyristor is designed in such a way that it fires (ie switches on) when the (first) threshold value of the voltage present in the forward direction is exceeded.
  • the power thyristor then has what is known as a protective breakover voltage.
  • This voltage, at which the power thyristor fires, is a characteristic value of the thyristor.
  • so-called light-triggered thyristors can be used for this variant, with the gate connection remaining unconnected (the light control or light ignition is unused).
  • the gate terminal of the power thyristor is connected to a drive circuit, which fires the power thyristor as soon as the voltage that occurs across the power thyristor in the forward direction exceeds the predetermined (second) threshold value.
  • a thyristor of this type can be used, for example, what is known as an electrically triggered thyristor, the gate of which is brought out of the power thyristor and is electrically connected to the drive circuit.
  • the first threshold value and the second threshold value can preferably be of the same size.
  • the arrangement can also be designed in such a way that the protective device limits this voltage as a function of the polarity of a voltage occurring between the DC transmission line and the reference potential.
  • the protective device can therefore also be referred to as a voltage-limiting device.
  • the polarity-dependent limitation of the voltage is provided by the at least one power processing diode and the at least one power thyristor realized.
  • the protective device can be designed in such a way that the protective device is designed in such a way that it leaves a voltage of one polarity occurring between the DC transmission line and the reference potential essentially unchanged and only limits a voltage of the opposite polarity occurring between the DC transmission line and the reference potential . This makes it possible to limit only the voltage of the opposite polarity that occurs in the event of a fault, whereas a voltage of one polarity that occurs during normal operation remains essentially unchanged.
  • the protective device can also be designed in such a way that a current flows through the protective device only when the voltage to be limited of the opposite polarity occurs between the DC transmission line and the reference potential.
  • the current therefore only flows through the protective device when the voltage of the opposite polarity between the DC transmission line and the reference potential assumes impermissibly high values, ie when this voltage exceeds the threshold value, for example.
  • the voltage to be limited of the opposite polarity is short-circuited by means of the current, so that this voltage is (quickly) reduced.
  • the arrangement can also be designed in such a way that the direct current transmission line has a plastic-insulated direct current transmission line.
  • the arrangement can be used with particular advantage in a plastic-insulated DC transmission line. This is because plastic-insulated DC transmission lines can react particularly sensitively to momentary voltages which have a reverse/opposite polarity with respect to the voltage occurring on the DC transmission line during normal operation.
  • the arrangement can be designed in such a way that the DC transmission line has a plastic-insulated DC transmission line in sections and (in sections) an air-insulated DC transmission line.
  • the air-insulated DC transmission line can in particular be an overhead DC transmission line.
  • the arrangement can also be used with particular advantage in a DC transmission line designed in this way, because, for example, faults can occur particularly easily in an overhead DC transmission line, which lead to a fault-related brief reversal of the voltage polarity of the voltage present on the DC transmission line .
  • Such faults can be, for example, a lightning impulse (lightning strike) in the DC transmission overhead line or a so-called intersystem fault.
  • An intersystem fault occurs when, for example, a short circuit or a flashover occurs between the DC transmission line and an AC transmission line installed near the DC transmission line.
  • direct current transmission lines and alternating current transmission lines may be installed on a common utility pole (electricity pole).
  • the arrangement can also be designed in such a way that the protective device is arranged at (one end) of the plastic-insulated DC transmission line and/or at a connection point between the plastic-insulated DC transmission line and the air-insulated DC transmission line.
  • the plastic-insulated direct current transmission line can be protected particularly well against the voltage of the opposite polarity because the protective device is arranged directly on the direct current transmission line.
  • the arrangement can also be designed in such a way that the at least one power thyristor and the at least one power tion diode are arranged in a (common) clamping arrangement.
  • the at least one power thyristor and the at least one power diode can in particular each have disk-shaped housings, which are also referred to as disk cell housings.
  • the series connection made up of the at least one power thyristor and the at least one power diode can be implemented in a particularly simple and mechanically stable manner.
  • the arrangement can also be designed in such a way that the direct current transmission line is part of a high-voltage direct current transmission system. At the same time, this also protects the high-voltage direct current transmission system from impermissible voltage stress.
  • a high-voltage direct current transmission system with an arrangement according to one of the variants described above is also disclosed.
  • This method can be designed in such a way that only when the voltage of the opposite polarity occurs between the DC transmission line and the reference potential a current flows through the protective device and thereby the voltage with the opposite polarity is limited.
  • Figure 1 shows an exemplary embodiment of a pylon with DC transmission lines and AC transmission lines, in
  • Figure 2 shows an example curve of a voltage that occurs in the DC transmission line in the event of a fault, which is still permissible in
  • FIG. 3 shows a first exemplary embodiment of the arrangement with a power thyristor with an unconnected gate connection
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment of the arrangement with a thyristor whose gate terminal is connected to a drive circuit, in
  • Figure 5 shows an exemplary high-voltage direct current transmission system with two protective devices for protecting one direct current transmission line each, and in
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment of the mechanical structure of a series connection of power thyristors and power diodes shown .
  • FIG. 1 shows an example of a pylon 1 on which a first direct current transmission line PI and a second direct current transmission line P2 are arranged. Furthermore, a first AC transmission line LI, a second AC transmission line L2, and a third AC transmission line L3 are arranged on the pylon 1.
  • the pylon 1 thus supports both the DC transmission lines P1, P2 and the AC transmission lines LI, L2 and L3. These transmission lines are each designed as overhead lines, that is, as air-insulated transmission lines.
  • the pylon 1 is also referred to as a so-called hybrid pylon because it carries both DC transmission lines and AC transmission lines.
  • the line pole 1, shown only schematically, is on the ground 3, ie at ground potential.
  • FIG. 1 shows how a flashover (short circuit) takes place between the first DC transmission line PI and the first AC transmission line LI.
  • a fault is also known as an intersystem fault because the fault (i.e., flashover) occurs between the DC transmission system and the AC transmission system. Due to such a fault, momentary voltages can appear in the first direct current transmission line PI with a polarity which is opposite to the polarity occurring on the first direct current line during normal operation/normal event. So if the first DC line PI has a positive potential (relative to ground potential) in normal operation, a voltage can briefly occur due to the flashover shown occur with negative polarity on the first DC transmission line PI.
  • This negative polarity voltage is undesirable, can disturb DC transmission and, in particular, can even damage the first DC transmission line PI.
  • the direct current transmission line PI is designed in sections as an air-insulated overhead direct current transmission line (for example as shown in FIG. 1 as an overhead direct current line) and in sections as a plastic-insulated direct current transmission line.
  • Plastic-insulated DC transmission lines are often sensitive to transient voltages of opposite polarity and can even be permanently damaged by such voltages.
  • FIG. 2 shows an exemplary course of a voltage on a direct current transmission line.
  • an error occurs in the DC transmission line, for example the intersystem error described in connection with FIG. Due to the error, voltage oscillations arise that have both instantaneous values (instantaneous values) with positive polarity and instantaneous values with negative polarity (opposite polarity).
  • the instantaneous values with positive polarity are unproblematic.
  • the instantaneous values with negative polarity can damage the DC transmission line if they assume unacceptably large values.
  • the exemplary embodiment in FIG. 2 shows the case in which the instantaneous values of negative polarity must be limited to an amount of 100 kV because voltages of opposite polarity with an amount greater than 100 kV can damage the DC transmission line.
  • the voltage peaks of negative polarity with magnitude values greater than 100 kV are limited by means of a protective device.
  • FIG. 2 clearly shows that these voltage peaks are cut off by the protective device.
  • the course of the voltage U shown in FIG. 2 is the voltage course that is permissible on a 420 kV direct current transmission line without damaging the direct current transmission line.
  • the stated values of 420 kV and 100 kV are of course only to be understood as an example.
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of an arrangement 300 with a direct current transmission line 303 and a protective device 306 (protective circuit 306) for protecting the direct current transmission line 303 .
  • the protection device 306 connects the DC transmission line 303 to a reference potential 310 .
  • the reference potential 310 is the ground potential 310 .
  • the protective device 306 has at least one power diode 320 and one power thyristor 322 in a series connection. In this series connection, the power diode 320 and the power thyristor 322 have the same polarity .
  • the cathode KT of the power thyristor 322 is electrically connected to the anode AD of the power diode 320.
  • the cathode KD of the power diode 320 is electrically connected to the DC transmission line 303; the anode AT of the power thyristor 322 is electrically connected to the reference potential 310 .
  • FIG. 3 shows only one power diode and one power thyristor connected in series.
  • a plurality of power diodes and/or a plurality of power thyristors are generally electrically connected in series in order to achieve the dielectric strength required in each case.
  • the direct current transmission line 303 is used for high-voltage direct current transmission, a large number of power thyristors and/or power diodes are therefore electrically connected in series.
  • only one power diode and one power thyristor are shown in each of the figures.
  • the gate connection GT of the power thyristor 322 is unconnected (free of control, free of control circuit, open).
  • the power thyristor 322 is designed in such a way that it fires when the voltage U2 present in the forward direction across the power thyristor exceeds a predetermined first threshold value. This behavior is also referred to as the functionality of a protective ignition voltage (protective breakover voltage). This functionality is not achieved by actively controlling the thyristor, but by the internal structure of the semiconductor structure in the gate of the thyristor.
  • a light-triggered power thyristor (LTT, Light Triggered Thyristor), for example, can be used as such a power thyristor, the light-conducting control input of which remains unused.
  • This thyristor is normally (i.e. during normal operation of the DC transmission line 303) in its blocked (unfired, non-fired) state. switched) state, i . H .
  • the voltage U2 can build up across the thyristor in the forward direction as long as it does not exceed the predetermined first threshold value.
  • This voltage Ul is the blocking voltage across the series connection of the at least one power diode 320 and the at least a power thyristor 322 and is blocked by the power diode and the power thyristor. In the normal case, therefore, no current flows through the protective device 306 and the protective device 306 leaves the voltage Ul essentially unchanged.
  • the voltage U2 of opposite polarity is present at the series connection of the at least one power diode 320 and the at least one power thyristor 322 (fault, fault). falls this chip Voltage of opposite polarity U2 essentially across the power thyristor 322 from. This is indicated in FIG. 3 by the voltage of opposite polarity U 2 occurring in the event of a fault being present across the power thyristor 322 . As soon as the magnitude of this voltage exceeds the predetermined threshold value (here the value 100 kV), the power thyristor 322 ignites, d. H . he turns on .
  • the predetermined threshold value here the value 100 kV
  • a current I then flows through the protection device 306 in the forward direction of the power thyristor 322 (and in the forward direction of the power diode 320 ).
  • This current I flows from the reference potential 310 through the protective device 306 to the direct current transmission line 303 and short-circuits the voltage U2 occurring on the direct current transmission line due to the error.
  • the voltage of opposite polarity U2 occurring on the direct current transmission line 303 cannot become greater than the predetermined threshold value, in the example not greater than ⁇ 100 kV.
  • the current I flows through the protective circuit 306 only when the voltage U2 to be limited of the opposite polarity occurs between the direct current transmission line 303 and the reference potential 310 .
  • the protective device With the voltage Ul that occurs during normal operation, no current flows through the protective device, i . H . , the protective device is essentially de-energized during normal operation.
  • the protective device 306 therefore limits this voltage as a function of the polarity of the voltage occurring between the direct current transmission line 303 and the reference potential 310 .
  • the protective device 306 can therefore also be referred to as a voltage limiting device 306 .
  • the protective device 306 only limits the voltage of the opposite polarity occurring between the DC transmission line 303 and the reference potential 310 (in the exemplary embodiment, the voltage U2), whereas the voltage of the other polarity Ul im occurring between the DC transmission line 303 and the reference potential 310 is left substantially unchanged.
  • the protective device can be adapted to a wide variety of voltage conditions.
  • the protective device can therefore be implemented in such a way that it is suitable for different steady-state voltage loads due to the voltage U1 and different loads due to the voltage of the opposite polarity U2.
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of an arrangement 400 with the direct-current transmission line 303 and a protective device 406 .
  • the protection Device 406 differs from the protective device 306 shown in FIG. 3 in that the gate terminal GT of the power thyristor 422 is not unconnected as in FIG. Rather, the gate connection GT of the power thyristor 422 is connected to a drive circuit 430 which drives the power thyristor 422 .
  • the drive circuit 4 is also electrically connected to the cathode KT and the anode AT of the power thyristor 422 .
  • the control circuit 430 is supplied with electrical energy by the voltage U 2 dropping across the power thyristor 422, ie. H .
  • the drive circuit 430 obtains the energy it needs for operation from the voltage U2.
  • the drive circuit 430 measures the magnitude of the voltage U2 dropping across the power thyristor 422 .
  • the drive circuit 430 sends an ignition signal Z (for example an ignition pulse Z) to the gate terminal GT of the power thyristor 422, thereby igniting the power thyristor ristor .
  • the voltage present across the power thyristor 422 is limited to a voltage value which corresponds to the predetermined threshold value (ie to 100 kV here).
  • the triggering signal Z can be, for example, an optical triggering signal or an electrical triggering signal (depending on the type of power thyristor).
  • the control circuit 430 can optionally also be used to monitor the power thyristor.
  • an electrically triggerable power thyristor also called ETT (Electrically Triggered Thyristor)
  • ETT Electrically Triggered Thyristor
  • the thyristor 422 is therefore actively triggered by the control circuit 430 .
  • the protective device 406 (like the protective device 306 shown in FIG. 3) works autonomously and is not dependent on external signals. A particularly high level of reliability is therefore achieved. It applies to the exemplary embodiments in FIGS. 3 and 4 that the electrical blocking capability of the protective device 306 or 406 for the stationary voltage Ul that is present in the normal case essentially by the number of thyristors 322 or 322 connected in series. 422 is reached.
  • the voltage of opposite polarity that occurs in the event of a fault is limited by the (first) threshold value for the ignition inherent in the power thyristor 322, and in the exemplary embodiment in Figure 4 by the (second) threshold value at which the control circuit 430 outputs the ignition signal Z.
  • each power thyristor is preferably assigned its own drive circuit. Each control circuit is then connected to the power thyristor as shown in FIG.
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment of a high-voltage direct-current transmission system 500 .
  • This high-voltage direct current transmission system 500 has two power converters 503 which each have a first AC connection 505 , a second AC connection 507 , a third AC connection 509 , a first DC connection 516 and a second DC connection 517 .
  • the first direct current connections 516 of the two power converters 503 are electrically connected to one another by means of the direct current transmission line 303 .
  • the second direct current connections 517 of the two power converters 503 are electrically connected to one another by means of a further direct current transmission line 303'.
  • the protective device 306 is arranged on the transmission line 303 .
  • a further protective device 306' is arranged on the further DC transmission line 303'.
  • the DC transmission line 303 consists of two different sections: the DC transmission line 303 has a plastic-insulated DC transmission line 515 in a first section and an air-insulated DC transmission line 520 (DC transmission overhead line 520 ) on .
  • the protective device 306 is arranged at the connection point 525 between the plastic-insulated direct current transmission line 515 and the air-insulated direct current transmission line 520 .
  • the protective device 306 is therefore arranged at one end of the plastic-insulated DC transmission line 515; in particular, the protective device 306 is arranged at the connection point 525 between the plastic-insulated DC transmission line 515 and the air-insulated DC transmission line 520 .
  • the further DC transmission line 303' also has a plastic-insulated DC transmission line and an air-insulated DC transmission line.
  • the further protective device 306' is arranged at a connection point 525' between the plastic-insulated direct current transmission line and the air-insulated direct current transmission line.
  • the direct-current transmission line 303 has a positive electric potential (+Udc) compared to the reference potential 310 . Therefore, in the protective device 306, the power thyristor 322 and the power diode 320 are poled as in FIG. shown in FIG. In contrast to this, the further DC transmission line 303′ has a negative electric potential ( ⁇ Ude) compared to the reference potential 310 . Therefore, in the further protection device 306 'the power thyristor 322' and the power diode 320' are switched in reverse polarity. This means that the cathode of the power thyristor 322 ′ or the cathode of the power diode 320 ′ are electrically connected to the reference potential 310 . In this way, both the direct current transmission line 303 with the positive electrical potential and the further direct current transmission line 303' with the negative electrical potential can be protected from impermissible voltages.
  • the protective device 406 according to FIG. 4 can also be used.
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment of a series circuit 600 made up of power thyristors 322 and power diodes 320 .
  • the power thyristors 322 and power diodes 320 are each designed as disc cell components, for example, ie. H . they each have a disc-shaped housing. Such a housing is also referred to as a disc cell housing. This housing has an essentially circular-cylindrical shape.
  • 4 power thyristors 322 and 4 power diodes 320 are arranged in a clamping arrangement.
  • the 4 power thyristors 322 and 4 power diodes 320 are braced (axially) against one another, which is indicated by two arrows F.
  • the two arrows F symbolize the mechanical clamping forces.
  • An electrical connection 605 of the series circuit is arranged at each of the two ends of the clamping assembly. In this case, the electrical connections 605 form the electrical connections of the series circuit 600 .
  • the electrical series circuit made up of the at least one power thyristor and the at least one power diode can be implemented in a particularly simple and mechanically stable manner by means of the clamping assembly. An arrangement and a method have been described with which a DC transmission line can be protected against a voltage overload.
  • the voltage limitation of the protective device can be set relatively precisely, so that the DC transmission line can be reliably protected.
  • the relevant thyristors may breakdown, i .e . H . the thyristor becomes permanently conductive in both directions.
  • the protective effect of the protective device is retained, because in the event of a fault the thyristors are fired anyway (and thus become electrically conductive).
  • protective devices which use surge arresters, for example, as protective elements, there is no guarantee that the protective effect will be maintained even if these protective elements fail.
  • Diodes and thyristors are often very similar in their external structure; For example, they can each be in the form of disc cell components (similar in terms of their external dimensions).
  • the protective device can be implemented particularly easily in such a way that the power diodes and the power thyristors are arranged in a clamping arrangement. Both the power thyristors and the power diodes are preferably each designed as disk cell components.
  • the protective device can be set up both indoors and outdoors. reference sign

Abstract

The invention relates to a configuration (300) having a direct-current (DC) transmission line (303) and a protective device (306) for protecting the DC transmission line (303). The protective device (306) connects the DC transmission line (303) to ground (310). The protective device (306) includes at least one power thyristor (322) and at least one power diode (320) in a series circuit, the power thyristor (322) and the power diode (320) having the same polarity.

Description

Beschreibung description
Anordnung mit einer Gleichstrom-Übertragungsleitung Arrangement with a direct current transmission line
Die Erfindung betri f ft eine Anordnung mit einer Gleichstrom- Übertragungsleitung und einer Schutzeinrichtung zum Schutz der Gleichstrom-Übertragungsleitung . Weiterhin betri f ft die Erfindung ein Verfahren zum Begrenzen einer zwischen einer Gleichstrom-Übertragungsleitung und einem Bezugspotential auftretenden Spannung mittels der Schutzeinrichtung . The invention relates to an arrangement with a DC transmission line and a protective device for protecting the DC transmission line. Furthermore, the invention relates to a method for limiting a voltage occurring between a DC transmission line and a reference potential by means of the protective device.
Wenn elektrische Energie über weite Entfernungen übertragen werden soll , dann geschieht das häufig mittels Gleichstrom- Übertragungsleitungen, beispielsweise bei der Hochspannungs- Gleichstrom-Übertragung . Bei solchen Gleichstrom-Übertragungsleitungen kann es aufgrund von plötzlich auftretenden Ereignissen (wie beispielsweise einem Blitzeinschlag in eine Gleichstrom-Übertragungs-Freileitung) dazu kommen, dass an der Gleichstrom-Übertragungsleitung kurz zeitig eine Spannung anliegt , deren Polarität entgegengesetzt (umgekehrt ) ist zu der bei Normalbetrieb an der Gleichstrom-Übertragungsleitung anliegenden Spannung . Solche Störspannungen entgegengesetzter Polarität können die Energieübertragung stören oder sogar die Gleichstrom-Übertragungsleitung beschädigen . If electrical energy is to be transmitted over long distances, then this is often done by means of direct current transmission lines, for example in high-voltage direct current transmission. With such direct current transmission lines, sudden events (such as a lightning strike on a direct current transmission overhead line) can result in the direct current transmission line being momentarily subjected to a voltage whose polarity is opposite (reversed) to that at Normal operation on the voltage applied to the DC transmission line. Such interference voltages of opposite polarity can disrupt power transmission or even damage the DC transmission line.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , eine Anordnung und ein Verfahren anzugeben, mit denen eine Gleichspannungs-Übertragungsleitung vor einer spannungsmäßigen Überlastung geschützt werden kann . The invention is based on the object of specifying an arrangement and a method with which a DC voltage transmission line can be protected against voltage overload.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Anordnung und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen . Vorteilhafte Ausgestaltungen der Anordnung und des Verfahrens sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben . This object is achieved according to the invention by an arrangement and a method according to the independent patent claims. Advantageous configurations of the arrangement and the method are specified in the dependent patent claims.
Of fenbart wird eine Anordnung mit einer Gleichstrom-Übertragungsleitung und einer Schutzeinrichtung ( Schutzschaltung) zum Schutz der Gleichstrom-Übertragungsleitung, bei der - die Schutzeinrichtung die Gleichstrom-Übertragungsleitung mit einem Bezugspotential verbindet , und An arrangement with a direct current transmission line and a protective device (protection circuit) for protecting the direct current transmission line is disclosed, in which - the protective device connects the DC transmission line to a reference potential, and
- die Schutzeinrichtung mindestens einen Leistungsthyristor und mindestens eine Leistungsdiode in einer Reihenschaltung aufweist , wobei der Leistungsthyristor und die Leistungsdiode die gleiche Polarität aufweisen . - the protective device has at least one power thyristor and at least one power diode in a series connection, the power thyristor and the power diode having the same polarity.
Der Leistungsthyristor und die Leistungsdiode weisen die gleiche Polarität auf , d . h . , die Kathode (Kathodenanschluss ) des Leistungsthyristors ist elektrisch mit der Anode (Anodenanschluss ) der Leistungsdiode verbunden oder die Kathode (Kathodenanschluss ) der Leistungsdiode ist elektrisch mit der Anode (Anodenanschluss ) des Leistungsthyristors verbunden . The power thyristor and the power diode have the same polarity, ie. H . , the cathode (cathode terminal) of the power thyristor is electrically connected to the anode (anode terminal) of the power diode, or the cathode (cathode terminal) of the power diode is electrically connected to the anode (anode terminal) of the power thyristor.
Dabei ist besonders vorteilhaft , dass aufgrund der Ventilwirkung der Leistungsdiode und des Leistungsthyristors die Gleichstrom-Übertragungsleitung polaritätsabhängig vor unzulässig hohen Spannungen geschützt werden kann . Die Reihenschaltung mit dem mindestens einen Leistungsthyristor und der mindestens einen Leistungsdiode kann nämlich in Sperrrichtung die bei Normalbetrieb an der Gleichstrom-Übertragungsleitung auf tretende Spannung als Sperrspannung aufnehmen . Eine im Fehlerfall auftretende Spannung entgegengesetzter Polarität kann j edoch vorteilhafterweise mittels der Leistungsdiode und des Leistungsthyristors kurzgeschlossen werden, so dass die Gleichstrom-Übertragungsleitung vor dieser unerwünschten Spannung entgegengesetzter Polarität geschützt wird . It is particularly advantageous that due to the valve effect of the power diode and the power thyristor, the direct current transmission line can be protected from impermissibly high voltages depending on the polarity. The series connection with the at least one power thyristor and the at least one power diode can absorb the voltage occurring during normal operation on the DC transmission line as reverse voltage in the reverse direction. However, a voltage of opposite polarity that occurs in the event of a fault can advantageously be short-circuited by means of the power diode and the power thyristor, so that the DC transmission line is protected from this undesired voltage of opposite polarity.
Um die in der Praxis viel fach auftretenden hohen Spannungen beherrschen zu können, wird die Reihenschaltung oftmals eine Viel zahl von Leistungsdioden und eine Viel zahl von Leistungsthyristoren aufweisen . Beispielsweise können 10 , 20 oder mehr Leistungsdioden und Leistungsthyristoren gleichsinnig in Reihe geschaltet sein . In order to be able to control the high voltages that often occur in practice, the series connection will often have a large number of power diodes and a large number of power thyristors. For example, 10, 20 or more power diodes and power thyristors can be connected in series in the same direction.
Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass The arrangement can be designed in such a way that
- bei einer Übertragungsleitung mit einem positiven elektrischen Potential gegenüber dem Bezugspotential die Kathode der Leistungsdiode mit der Gleichstrom-Übertragungsleitung verbunden ist und die Anode des Leistungsthyristors mit dem Bezugspotential verbunden ist oder die Kathode des Leistungsthyristors mit der Gleichstrom-Übertragungsleitung verbunden ist und die Anode der Leistungsdiode mit dem Bezugspotential verbunden ist , oder - In a transmission line with a positive electrical potential compared to the reference potential, the cathode of Power diode is connected to the DC transmission line and the anode of the power thyristor is connected to the reference potential, or the cathode of the power thyristor is connected to the DC transmission line and the anode of the power diode is connected to the reference potential, or
- bei einer Übertragungsleitung mit einem negativen elektrischen Potential gegenüber dem Bezugspotential die Anode des Leistungsthyristors mit der Gleichstrom-Übertragungsleitung verbunden ist und die Kathode der Leistungsdiode mit dem Bezugspotential verbunden ist oder die Anode der Leistungsdiode mit der Gleichstrom-Übertragungsleitung verbunden ist und die Kathode des Leistungsthyristors mit dem Bezugspotential verbunden ist . - in the case of a transmission line with a negative electrical potential with respect to the reference potential, the anode of the power thyristor is connected to the direct current transmission line and the cathode of the power diode is connected to the reference potential or the anode of the power diode is connected to the direct current transmission line and the cathode of the power thyristor is connected to the reference potential.
Die Schutzeinrichtung kann also sowohl für eine Übertragungsleitung mit einem (bei Normalbetrieb ) positiven elektrischen Potential gegenüber dem Bezugspotential als auch bei einer Übertragungsleitung mit einem (bei Normalbetrieb ) negativem elektrischen Potential gegenüber dem Bezugspotential eingesetzt werden . Der Unterschied zwischen diesen beiden Fällen besteht lediglich darin, dass die Reihenschaltung mit dem mindestens einen Leistungsthyristor und der mindestens einen Leistungsdiode entgegengesetzt gepolt sind, d . h . entgegengesetzte Polarität aufweisen . The protective device can therefore be used both for a transmission line with a (during normal operation) positive electrical potential relative to the reference potential and for a transmission line with a (during normal operation) negative electrical potential relative to the reference potential. The only difference between these two cases is that the series connection with the at least one power thyristor and the at least one power diode have opposite polarity, d. H . have opposite polarity.
Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass das Bezugspotential Erdpotential ist . The arrangement can be designed in such a way that the reference potential is ground potential.
Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass The arrangement can also be designed in such a way that
- der Gateanschluss des Leistungsthyristors unbeschaltet ( ansteuerungs frei , ansteuerschaltungs frei , of fen) ist und der Leistungsthyristor so ausgestaltet ist , dass er bei Überschreitung eines vorbestimmten ( ersten) Schwellenwerts einer in Durchlassrichtung über dem Leistungsthyristor anliegenden Spannung zündet , oder - the gate connection of the power thyristor is unconnected (control-free, control circuit-free, open) and the power thyristor is designed in such a way that it ignites when a predetermined (first) threshold value of a voltage present in the forward direction across the power thyristor is exceeded, or
- der Gateanschluss des Leistungsthyristors mit einer Ansteuerschaltung verbunden ist , die den Leistungsthyristor zündet , wenn die über dem Leistungsthyristor in Durchlassrichtung anliegende Spannung einen vorbestimmten ( zweiten) Schwellenwert überschreitet . - the gate terminal of the power thyristor is connected to a drive circuit that fires the power thyristor, when the forward-biased voltage across the power thyristor exceeds a predetermined (second) threshold value.
Die Anordnung kann also insbesondere zwei verschiedene Varianten aufweisen . Bei der ersten Variante ist der Gateanschluss des Leistungsthyristors unbeschaltet und der Leistungsthyristor ist so ausgestaltet , dass er bei Überschreitung des ( ersten) Schwellenwertes der in Durchlassrichtung anliegenden Spannung zündet ( d . h . einschaltet ) . Der Leistungsthyristor weist dann eine sogenannte Schutz zündspannung (protective breakover voltage ) auf . Diese Spannung, bei der der Leistungsthyristor zündet , ist ein Kennwert des Thyristors . Beispielsweise können sogenannte lichtgezündete Thyristoren für diese Variante verwendet werden, wobei deren der Gateanschluss unbeschaltet bleibt ( die Lichtsteuerung bzw . Lichtzündung ist ungenutzt ) . The arrangement can therefore in particular have two different variants. In the first variant, the gate connection of the power thyristor is unconnected and the power thyristor is designed in such a way that it fires (ie switches on) when the (first) threshold value of the voltage present in the forward direction is exceeded. The power thyristor then has what is known as a protective breakover voltage. This voltage, at which the power thyristor fires, is a characteristic value of the thyristor. For example, so-called light-triggered thyristors can be used for this variant, with the gate connection remaining unconnected (the light control or light ignition is unused).
Bei der zweiten Variante ist der Gateanschluss des Leistungsthyristors mit einer Ansteuerschaltung verbunden, die den Leistungsthyristor zündet , sobald die über dem Leistungsthy- ristor in Durchlassrichtung auftretende Spannung den vorbestimmten ( zweiten) Schwellenwert überschreitet . Als ein derartiger Thyristor kann beispielsweise ein sogenannter elektrisch gezündeter Thyristor eingesetzt werden, dessen Gate aus dem Leistungsthyristor herausgeführt und elektrisch mit der Ansteuerschaltung verbunden ist . Der erste Schwellenwert und der zweite Schwellenwert können vorzugsweise gleich groß sein . In the second variant, the gate terminal of the power thyristor is connected to a drive circuit, which fires the power thyristor as soon as the voltage that occurs across the power thyristor in the forward direction exceeds the predetermined (second) threshold value. A thyristor of this type can be used, for example, what is known as an electrically triggered thyristor, the gate of which is brought out of the power thyristor and is electrically connected to the drive circuit. The first threshold value and the second threshold value can preferably be of the same size.
Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass die Schutzeinrichtung in Abhängigkeit von der Polarität einer zwischen der Gleichstrom-Übertragungsleitung und dem Bezugspotential auf tretenden Spannung diese Spannung begrenzt . Die Schutzeinrichtung kann also auch als eine Spannungsbegrenzungseinrichtung bezeichnet werden . Die polaritätsabhängige Begrenzung der Spannung ist durch die mindestens eine Leis- tungsdiode und den mindestens einen Leistungsthyristor realisiert . The arrangement can also be designed in such a way that the protective device limits this voltage as a function of the polarity of a voltage occurring between the DC transmission line and the reference potential. The protective device can therefore also be referred to as a voltage-limiting device. The polarity-dependent limitation of the voltage is provided by the at least one power processing diode and the at least one power thyristor realized.
Die Schutzeinrichtung kann so ausgestaltet sein, dass die Schutzeinrichtung so ausgestaltet ist , dass diese eine zwischen der Gleichstrom-Übertragungsleitung und dem Bezugspotential auftretende Spannung einer Polarität im Wesentlichen unverändert lässt und nur eine zwischen der Gleichstrom- Übertragungsleitung und dem Bezugspotential auftretende Spannung der entgegengesetzten Polarität begrenzt . Dies ermöglich es , lediglich die im Fehlerfall auftretende Spannung der entgegengesetzten Polarität zu begrenzen, wohingegen eine bei Normalbetrieb auftretende Spannung der einen Polarität im Wesentlichen unverändert bleibt . The protective device can be designed in such a way that the protective device is designed in such a way that it leaves a voltage of one polarity occurring between the DC transmission line and the reference potential essentially unchanged and only limits a voltage of the opposite polarity occurring between the DC transmission line and the reference potential . This makes it possible to limit only the voltage of the opposite polarity that occurs in the event of a fault, whereas a voltage of one polarity that occurs during normal operation remains essentially unchanged.
Die Schutzeinrichtung kann auch so ausgestaltet sein, dass nur bei Auftreten der zu begrenzenden Spannung der entgegengesetzten Polarität zwischen der Gleichstrom-Übertragungsleitung und dem Bezugspotential ein Strom durch die Schutzeinrichtung fließt . Der Strom fließt also nur dann durch die Schutzeinrichtung, wenn die Spannung der entgegengesetzten Polarität zwischen der Gleichstrom-Übertragungsleitung und dem Bezugspotential unzulässig hohe Werte annimmt , wenn diese Spannung also beispielsweise den Schwellenwert überschreitet . Mittels des Stroms wird die zu begrenzende Spannung der entgegengesetzten Polarität kurzgeschlossen, so dass diese Spannung ( schnell ) verringert wird . The protective device can also be designed in such a way that a current flows through the protective device only when the voltage to be limited of the opposite polarity occurs between the DC transmission line and the reference potential. The current therefore only flows through the protective device when the voltage of the opposite polarity between the DC transmission line and the reference potential assumes impermissibly high values, ie when this voltage exceeds the threshold value, for example. The voltage to be limited of the opposite polarity is short-circuited by means of the current, so that this voltage is (quickly) reduced.
Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass die Gleichstrom-Übertragungsleitung eine kunststof f isolierte Gleichstrom-Übertragungsleitung aufweist . Die Anordnung kann mit besonderem Vorteil bei einer kunststof f isolierten Gleichstrom-Übertragungsleitung eingesetzt werden . Kunststof f isolierte Gleichstrom-Übertragungsleitungen können nämlich besonders empfindlich auf kurz zeitig auftretende Spannungen reagieren, welche eine umgekehrte/entgegengeset zte Polarität aufweisen bezüglich der im Normalbetrieb an der Gleichstrom- Übertragungsleitung auf tretenden Spannung . Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass die Gleichstrom-Übertragungsleitung abschnittsweise eine kunststof f isolierte Gleichstrom-Übertragungsleitung und ( abschnittsweise ) eine luf tisolierte Gleichstrom-Übertragungsleitung aufweist . Die luf tisolierte Gleichstrom-Übertragungsleitung kann insbesondere eine Gleichstrom-Übertragungs-Freileitung sein . Auch bei einer derartig ausgestalteten Gleichstrom-Übertragungsleitung kann die Anordnung mit besonderem Vorteil eingesetzt werden, weil beispielsweise bei einer Gleichstrom-Übertragungs-Freileitung besonders leicht Fehler auftreten können, die zu einer fehlerbedingten kurz zeitigen Umkehrung der Spannungspolarität der an der Gleichstrom-Übertragungsleitung anliegenden Spannung führen . Solche Fehler können beispielsweise ein Blitzstoß (Blitzeinschlag) in die Gleichstrom-Übertragungs-Freileitung sein oder ein sogenannter Zwischensystemfehler . Ein Zwischensystemfehler tritt auf , wenn es beispielsweise zu einem Kurzschluss oder zu einem Spannungsüberschlag kommt zwischen der Gleichstrom-Übertragungsleitung und einer Wechselstrom-Übertragungsleitung, welche in der Nähe der Gleichstrom-Übertragungsleitung installiert ist . Beispielsweise können Gleichstrom-Übertragungsleitungen und Wechselstrom-Übertragungsleitungen auf einem gemeinsamen Leitungsmast ( Strommast ) installiert sein . The arrangement can also be designed in such a way that the direct current transmission line has a plastic-insulated direct current transmission line. The arrangement can be used with particular advantage in a plastic-insulated DC transmission line. This is because plastic-insulated DC transmission lines can react particularly sensitively to momentary voltages which have a reverse/opposite polarity with respect to the voltage occurring on the DC transmission line during normal operation. The arrangement can be designed in such a way that the DC transmission line has a plastic-insulated DC transmission line in sections and (in sections) an air-insulated DC transmission line. The air-insulated DC transmission line can in particular be an overhead DC transmission line. The arrangement can also be used with particular advantage in a DC transmission line designed in this way, because, for example, faults can occur particularly easily in an overhead DC transmission line, which lead to a fault-related brief reversal of the voltage polarity of the voltage present on the DC transmission line . Such faults can be, for example, a lightning impulse (lightning strike) in the DC transmission overhead line or a so-called intersystem fault. An intersystem fault occurs when, for example, a short circuit or a flashover occurs between the DC transmission line and an AC transmission line installed near the DC transmission line. For example, direct current transmission lines and alternating current transmission lines may be installed on a common utility pole (electricity pole).
Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass die Schutzeinrichtung an ( einem Ende ) der kunststof f isolierten Gleichstrom-Übertragungsleitung und/oder an einer Verbindungsstelle zwischen der kunststof f isolierten Gleichstrom- Übertragungsleitung und der luf tisolierten Gleichstrom-Übertragungsleitung angeordnet ist . Bei dieser Variante lässt sich die kunststof f isolierte Gleichstrom-Übertragungsleitung besonders gut vor der Spannung mit entgegengesetzter Polarität schützen, weil die Schutzeinrichtung unmittelbar an der Gleichstrom-Übertragungsleitung angeordnet ist . The arrangement can also be designed in such a way that the protective device is arranged at (one end) of the plastic-insulated DC transmission line and/or at a connection point between the plastic-insulated DC transmission line and the air-insulated DC transmission line. In this variant, the plastic-insulated direct current transmission line can be protected particularly well against the voltage of the opposite polarity because the protective device is arranged directly on the direct current transmission line.
Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass der mindestens eine Leistungsthyristor und die mindestens eine Leis- tungsdiode in einem ( gemeinsamen) Spannverband angeordnet sind . Dabei können der mindestens eine Leistungsthyristor und die mindestens eine Leistungsdiode insbesondere j eweils scheibenförmige Gehäuse aufweisen, die auch als Scheibenzellengehäuse bezeichnet werden . Dadurch lässt sich die Reihenschaltung aus dem mindestens einen Leistungsthyristor und der mindestens einen Leistungsdiode besonders einfach und mechanisch stabil realisieren . The arrangement can also be designed in such a way that the at least one power thyristor and the at least one power tion diode are arranged in a (common) clamping arrangement. In this case, the at least one power thyristor and the at least one power diode can in particular each have disk-shaped housings, which are also referred to as disk cell housings. As a result, the series connection made up of the at least one power thyristor and the at least one power diode can be implemented in a particularly simple and mechanically stable manner.
Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass die Gleichstrom-Übertragungsleitung Teil einer Hochspannungs- Gleichstrom-Übertragungsanlage ist . Dadurch wird gleichzeitig auch die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlage vor unzulässiger Spannungsbeanspruchung geschützt . The arrangement can also be designed in such a way that the direct current transmission line is part of a high-voltage direct current transmission system. At the same time, this also protects the high-voltage direct current transmission system from impermissible voltage stress.
Of fenbart wird weiterhin eine Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlage mit einer Anordnung nach einer der vorstehend beschriebenen Varianten . A high-voltage direct current transmission system with an arrangement according to one of the variants described above is also disclosed.
Weiterhin of fenbart wird ein Verfahren zum polaritätsabhängigen Begrenzen einer zwischen einer Gleichstrom-Übertragungsleitung und einem Bezugspotential auftretenden Spannung mittels einer Schutzeinrichtung, die die Gleichstrom-Übertragungsleitung mit dem Bezugspotential verbindet , und die mindestens einen Leistungsthyristor und mindestens eine Leistungsdiode in einer Reihenschaltung aufweist , wobei der Leistungsthyristor und die Leistungsdiode die gleiche Polarität aufweisen, wobei bei dem Verfahren mittels der Schutzeinrichtung eine zwischen der Gleichstrom-Übertragungsleitung und dem Bezugspotential auftretende Spannung einer Polarität im Wesentlichen unverändert gelassen wird und nur eine zwischen der Gleichstrom-Übertragungsleitung und dem Bezugspotential auftretende Spannung der entgegengesetzten Polarität begrenzt wird Also disclosed is a method for polarity-dependent limitation of a voltage occurring between a direct current transmission line and a reference potential by means of a protective device which connects the direct current transmission line to the reference potential and which has at least one power thyristor and at least one power diode in a series circuit, the The power thyristor and the power diode have the same polarity, with the method using the protective device leaving a voltage occurring between the DC transmission line and the reference potential of one polarity essentially unchanged and only a voltage occurring between the DC transmission line and the reference potential of the opposite polarity is limited
Dieses Verfahren kann so ausgestaltet sein, dass nur bei Auftreten der Spannung mit der entgegengesetzten Polarität zwischen der Gleichstrom-Übertragungsleitung und dem Bezugspo- tential ein Strom durch die Schutzeinrichtung fließt und dadurch die Spannung mit der entgegengesetzten Polarität begrenzt wird . This method can be designed in such a way that only when the voltage of the opposite polarity occurs between the DC transmission line and the reference potential a current flows through the protective device and thereby the voltage with the opposite polarity is limited.
Die Anordnung und das Verfahren weisen gleiche bzw . gleichartige Vorteile auf . The arrangement and the method have the same or similar benefits.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Aus führungsbeispielen näher erläutert . Gleiche Bezugs zeichen verweisen dabei auf gleiche oder gleichwirkende Elemente . The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments. The same reference signs refer to the same elements or elements that have the same effect.
Dazu ist in For this is in
Figur 1 ein Aus führungsbeispiel eines Leitungsmastes mit Gleichstrom-Übertragungsleitungen und Wechselstrom- Übertragungsleitungen, in Figure 1 shows an exemplary embodiment of a pylon with DC transmission lines and AC transmission lines, in
Figur 2 ein beispielhafter Verlauf einer im Fehlerfall an der Gleichstrom-Übertragungsleitung auftretenden Spannung, welche noch zulässig ist , in Figure 2 shows an example curve of a voltage that occurs in the DC transmission line in the event of a fault, which is still permissible in
Figur 3 ein erstes Aus führungsbeispiel der Anordnung mit einem Leistungsthyristor mit unbeschaltetem Gateanschluss , in FIG. 3 shows a first exemplary embodiment of the arrangement with a power thyristor with an unconnected gate connection, in
Figur 4 ein Aus führungsbeispiel der Anordnung mit einem Thyristor, dessen Gateanschluss mit einer Ansteuerschaltung verbunden ist , in FIG. 4 shows an exemplary embodiment of the arrangement with a thyristor whose gate terminal is connected to a drive circuit, in
Figur 5 eine beispielhafte Hochspannungs-Gleichstrom- Übertragungsanlage mit zwei Schutzeinrichtungen zum Schutz j eweils einer Gleichstrom-Übertragungsleitung, und in Figure 5 shows an exemplary high-voltage direct current transmission system with two protective devices for protecting one direct current transmission line each, and in
Figur 6 ein Aus führungsbeispiel des mechanischen Aufbaus einer Reihenschaltung aus Leistungsthyristoren und Leistungsdioden dargestellt . FIG. 6 shows an exemplary embodiment of the mechanical structure of a series connection of power thyristors and power diodes shown .
In Figur 1 ist ein beispielhafter Leitungsmast 1 dargestellt , an dem eine erste Gleichstrom-Übertragungsleitung PI und eine zweite Gleichstrom-Übertragungsleitung P2 angeordnet sind . Weiterhin sind an dem Leitungsmast 1 eine erste Wechselstrom- Übertragungsleitung LI , eine zweite Wechselstrom-Übertragungsleitung L2 , eine dritte Wechselstrom-Übertragungsleitung L3 angeordnet . An der Spitze des Leitungsmastes 1 ist insbesondere eine Leitung GW angeordnet , die als Blitzschutzleitung dient ( GW = Ground Wire ) . Diese geerdete Leitung wird auch als Erdseil bezeichnet . FIG. 1 shows an example of a pylon 1 on which a first direct current transmission line PI and a second direct current transmission line P2 are arranged. Furthermore, a first AC transmission line LI, a second AC transmission line L2, and a third AC transmission line L3 are arranged on the pylon 1. A line GW, in particular, is arranged at the top of the pylon 1 and serves as a lightning protection line (GW=ground wire). This grounded line is also known as the ground wire.
Der Leitungsmast 1 trägt also sowohl die Gleichstrom-Übertragungsleitungen Pl , P2 als auch die Wechselstrom-Übertragungsleitungen LI , L2 und L3 . Diese Übertragungsleitungen sind j eweils als Freiluftleitungen ausgestaltet , das heißt als luf tisolierte Übertragungsleitungen . Der Leitungsmast 1 wird auch als ein sogenannter Hybridmast bezeichnet , weil er sowohl Gleichstrom-Übertragungsleitungen als auch Wechselstrom-Übertragungsleitungen trägt . Der lediglich schematisch dargestellte Leitungsmast 1 steht auf der Erde 3 , also auf Erdpotential . The pylon 1 thus supports both the DC transmission lines P1, P2 and the AC transmission lines LI, L2 and L3. These transmission lines are each designed as overhead lines, that is, as air-insulated transmission lines. The pylon 1 is also referred to as a so-called hybrid pylon because it carries both DC transmission lines and AC transmission lines. The line pole 1, shown only schematically, is on the ground 3, ie at ground potential.
In der Figur 1 ist dargestellt , wie ein Überschlag (Kurzschluss ) zwischen der ersten Gleichstrom-Übertragungsleitung PI und der ersten Wechselstrom-Übertagungsleitung LI stattfindet . Ein solcher Fehler wird auch als Zwischensystemfehler bezeichnet , weil der Fehler ( d . h . der Überschlag) zwischen dem Gleichstrom-Übertragungssystem und dem Wechselstrom-Übertragungssystem auf tritt . Aufgrund eines derartigen Fehlers können in der ersten Gleichstrom-Übertragungsleitung PI kurzzeitig Spannungen auftreten mit einer Polarität , die entgegengesetzt ist zu der im Normalbetrieb/Normal f all an der ersten Gleichstrom-Leitung auf tretenden Polarität . Wenn also die erste Gleichstromleitung PI im Normalbetrieb ein positives Potential ( gegenüber Erdpotential ) aufweist , so kann aufgrund des dargestellten Überschlags kurz zeitig eine Spannung mit negativer Polarität an der ersten Gleichstrom-Übertragungsleitung PI auftreten . Diese Spannung mit negativer Polarität ist unerwünscht , kann die Gleichstromübertragung stören und kann insbesondere sogar die erste Gleichstrom-Übertragungsleitung PI beschädigen . Dies gilt insbesondere dann, wenn die Gleichstrom-Übertragungsleitung PI abschnittsweise als luf tisolierte Gleichstrom-Übertragungs-Freileitung ausgeführt ist ( zum Beispiel wie in Figur 1 dargestellt als Gleichstrom- Freileitung) und abschnittsweise als kunststof fisolierte Gleichstrom-Übertragungsleitung . Kunststof f isolierte Gleichstrom-Übertragungsleitungen reagieren nämlich oftmals empfindlich auf kurz zeitig auftretende Spannungen entgegengesetzter Polarität und können durch solche Spannungen sogar dauerhaft beschädigt werden . FIG. 1 shows how a flashover (short circuit) takes place between the first DC transmission line PI and the first AC transmission line LI. Such a fault is also known as an intersystem fault because the fault (i.e., flashover) occurs between the DC transmission system and the AC transmission system. Due to such a fault, momentary voltages can appear in the first direct current transmission line PI with a polarity which is opposite to the polarity occurring on the first direct current line during normal operation/normal event. So if the first DC line PI has a positive potential (relative to ground potential) in normal operation, a voltage can briefly occur due to the flashover shown occur with negative polarity on the first DC transmission line PI. This negative polarity voltage is undesirable, can disturb DC transmission and, in particular, can even damage the first DC transmission line PI. This applies in particular if the direct current transmission line PI is designed in sections as an air-insulated overhead direct current transmission line (for example as shown in FIG. 1 as an overhead direct current line) and in sections as a plastic-insulated direct current transmission line. Plastic-insulated DC transmission lines are often sensitive to transient voltages of opposite polarity and can even be permanently damaged by such voltages.
Ein weiteres Beispiel , bei dem die unerwünschten Spannungen mit kurz fristig auftretender entgegengesetzter Polarität auftreten können, ist ein Blitzeinschlag in die erste Gleichstrom-Übertragungsleitung PI . Es soll aber an dieser Stelle darauf hingewiesen werden, dass die im Zusammenhang mit Figur 1 genannten Fälle nur als Beispiele zu verstehen sind . Die beschriebene Anordnung und das beschriebene Verfahren kann im Allgemeinen dazu genutzt werden, verschiedenste Arten von Gleichstrom-Übertragungsleitung vor den unerwünschten Spannungen zu schützen, unabhängig von der konkreten Ausprägung der Gleichstrom-Übertragungsleitung . Another example where the undesired voltages with momentary opposite polarity can appear is a lightning strike on the first DC transmission line PI. However, it should be pointed out at this point that the cases mentioned in connection with FIG. 1 are only to be understood as examples. The arrangement described and the method described can generally be used to protect a wide variety of types of direct current transmission line from unwanted voltages, regardless of the specific form of the direct current transmission line.
In Figur 2 ist ein beispielhafter Verlauf einer Spannung an einer Gleichstrom-Übertragungsleitung dargestellt . Im linken Teil des Diagramms ist dargestellt , dass bei Normalbetrieb an der Gleichstrom-Übertragungsleitung eine Spannung Ul mit einer positiven Polarität und einer Größe von 420 kV anliegt (Ul = +420 kV) . Zum Zeitpunkt tl tritt ein Fehler an der Gleichstrom-Übertragungsleitung auf , beispielsweise der im Zusammenhang mit der Figur 1 beschriebene Zwischensystemfehler . Aufgrund des Fehlers entstehen Spannungsschwingungen, die sowohl Momentanwerte (Augenblickswerte ) mit positiver Polarität als auch Momentanwerte mit negativer Polarität ( entgegengesetzter Polarität ) aufweisen . Die Momentanwerte mit positiver Polarität sind unproblematisch . Die Momentanwerte mit negativer Polarität können j edoch die Gleichstrom- Übertragungsleitung schädigen, wenn sie unzulässig große Werte annehmen . Im Aus führungsbeispiel der Figur 2 ist der Fall dargestellt , dass die Momentanwerte negativer Polarität auf einen Betrag von 100 kV begrenzt werden müssen, weil Spannungen entgegengesetzter Polarität mit einem Betrag größer als 100 kV die Gleichstrom-Übertragungsleitung schädigen können . Der Maximalwert der zulässigen entgegengesetzten Spannung beträgt 100 kV, U2 = - 100 kV . Daher werden mittels einer Schutzeinrichtung die Spannungsspitzen negativer Polarität mit Betragswerten größer als 100 kV begrenzt . In der Figur 2 ist gut zu erkennen, dass diese Spannungsspitzen mittels der Schutzeinrichtung abgeschnitten werden . Der in Figur 2 dargestellte Verlauf der Spannung U ist also im Beispiel der Spannungsverlauf , der an einer 420 kV-Gleichstrom-Übertragungs- leitung zulässig ist , ohne die Gleichstrom-Übertragungsleitung zu beschädigen . Die genannten Werte 420 kV und 100 kV sind natürlich nur als ein Beispiel zu verstehen . FIG. 2 shows an exemplary course of a voltage on a direct current transmission line. The left-hand part of the diagram shows that, during normal operation, a voltage Ul with a positive polarity and a magnitude of 420 kV is present on the DC transmission line (Ul=+420 kV). At the point in time t1, an error occurs in the DC transmission line, for example the intersystem error described in connection with FIG. Due to the error, voltage oscillations arise that have both instantaneous values (instantaneous values) with positive polarity and instantaneous values with negative polarity (opposite polarity). The instantaneous values with positive polarity are unproblematic. However, the instantaneous values with negative polarity can damage the DC transmission line if they assume unacceptably large values. The exemplary embodiment in FIG. 2 shows the case in which the instantaneous values of negative polarity must be limited to an amount of 100 kV because voltages of opposite polarity with an amount greater than 100 kV can damage the DC transmission line. The maximum value of the permissible reverse voltage is 100 kV, U2 = - 100 kV . For this reason, the voltage peaks of negative polarity with magnitude values greater than 100 kV are limited by means of a protective device. FIG. 2 clearly shows that these voltage peaks are cut off by the protective device. In the example, the course of the voltage U shown in FIG. 2 is the voltage course that is permissible on a 420 kV direct current transmission line without damaging the direct current transmission line. The stated values of 420 kV and 100 kV are of course only to be understood as an example.
In Figur 3 ist ein Aus führungsbeispiel einer Anordnung 300 mit einer Gleichstrom-Übertragungsleitung 303 und einer Schutzeinrichtung 306 ( Schutzschaltung 306 ) zum Schutz der Gleichstrom-Übertragungsleitung 303 dargestellt . FIG. 3 shows an exemplary embodiment of an arrangement 300 with a direct current transmission line 303 and a protective device 306 (protective circuit 306) for protecting the direct current transmission line 303 .
Die Gleichstrom-Übertragungsleitung 303 weist bei Normalbetrieb eine Gleichspannung positiver Polarität mit der Größe Ul (Ul = +Udc ) auf . Im Beispiel ist die Spannung Ul die im Zusammenhang mit Figur 2 genannte Spannung (Ul = +420 kV) . During normal operation, the DC transmission line 303 has a DC voltage of positive polarity with the size Ul (Ul=+Udc). In the example, the voltage U1 is the voltage mentioned in connection with FIG. 2 (U1=+420 kV).
Die Schutzeinrichtung 306 verbindet die Gleichstrom-Übertragungsleitung 303 mit einem Bezugspotential 310 . Im Aus führungsbeispiel ist das Bezugspotential 310 das Erdpotential 310 . Die Schutzeinrichtung 306 weist mindestens eine Leistungsdiode 320 und einen Leistungsthyristor 322 in einer Reihenschaltung auf . In dieser Reihenschaltung haben die Leistungsdiode 320 und der Leistungsthyristor 322 die gleiche Polarität . Im Aus führungsbeispiel ist also die Kathode KT des Leistungsthyristors 322 mit der Anode AD der Leistungsdiode 320 elektrisch verbunden . Die Kathode KD der Leistungsdiode 320 ist mit der Gleichstrom-Übertragungsleitung 303 elektrisch verbunden; die Anode AT des Leistungsthyristors 322 ist mit dem Bezugspotential 310 elektrisch verbunden . The protection device 306 connects the DC transmission line 303 to a reference potential 310 . In the exemplary embodiment, the reference potential 310 is the ground potential 310 . The protective device 306 has at least one power diode 320 and one power thyristor 322 in a series connection. In this series connection, the power diode 320 and the power thyristor 322 have the same polarity . In the exemplary embodiment, the cathode KT of the power thyristor 322 is electrically connected to the anode AD of the power diode 320. The cathode KD of the power diode 320 is electrically connected to the DC transmission line 303; the anode AT of the power thyristor 322 is electrically connected to the reference potential 310 .
In Figur 3 (und auch in den anderen Figuren) ist j eweils nur eine Leistungsdiode und ein Leistungsthyristor in Reihenschaltung dargestellt . In der Praxis sind aber im Allgemeinen eine Mehrzahl von Leistungsdioden und/oder eine Mehrzahl von Leistungsthyristoren elektrisch in Reihe geschaltet sein, um die j eweils erforderliche Spannungs festigkeit zu erreichen . Insbesondere wenn die Gleichstrom-Übertragungsleitung 303 für eine Hochspannungs-Gleichstromübertragung genutzt wird, sind also eine Viel zahl von Leistungsthyristoren und/oder Leistungsdioden elektrisch in Reihe geschaltet . In den Figuren ist aber aus Gründen der Übersichtlichkeit j eweils nur eine Leistungsdiode und ein Leistungsthyristor dargestellt . FIG. 3 (and also the other figures) shows only one power diode and one power thyristor connected in series. In practice, however, a plurality of power diodes and/or a plurality of power thyristors are generally electrically connected in series in order to achieve the dielectric strength required in each case. In particular when the direct current transmission line 303 is used for high-voltage direct current transmission, a large number of power thyristors and/or power diodes are therefore electrically connected in series. For reasons of clarity, however, only one power diode and one power thyristor are shown in each of the figures.
Im Aus führungsbeispiel der Figur 3 ist der Gateanschluss GT des Leistungsthyristors 322 unbeschaltet ( ansteuerungs frei , ansteuerschaltungs frei , of fen) . Der Leistungsthyristor 322 ist so ausgestaltet , dass er bei Überschreitung eines vorbestimmten ersten Schwellenwerts der in Durchlassrichtung über dem Leistungsthyristor anliegenden Spannung U2 zündet . Dieses Verhalten wird auch als Funktionalität einer Schutz zündspannung (protective breakover voltage ) bezeichnet . Diese Funktionalität wird nicht durch eine aktive Ansteuerung des Thyristors erreicht , sondern durch den internen Aufbau der Halbleiterstruktur im Gate des Thyristors . In the exemplary embodiment of FIG. 3, the gate connection GT of the power thyristor 322 is unconnected (free of control, free of control circuit, open). The power thyristor 322 is designed in such a way that it fires when the voltage U2 present in the forward direction across the power thyristor exceeds a predetermined first threshold value. This behavior is also referred to as the functionality of a protective ignition voltage (protective breakover voltage). This functionality is not achieved by actively controlling the thyristor, but by the internal structure of the semiconductor structure in the gate of the thyristor.
Als ein solcher Leistungsthyristor kann beispielsweise ein lichtgezündeter Leistungsthyristor ( LTT , Light Triggered Thyristor ) verwendet werden, dessen lichtleitender Steuereingang unbenutzt bleibt . Dieser Thyristor befindet sich im Normalfall ( d . h . bei Normalbetrieb der Gleichstrom-Übertragungsleitung 303 ) in seinem gesperrten (ungezündeten, nichteinge- schalteten) Zustand, d . h . über dem Thyristor kann sich in Durchlassrichtung die Spannung U2 aufbauen, solange diese den vorbestimmten ersten Schwellenwert nicht überschreitet . A light-triggered power thyristor (LTT, Light Triggered Thyristor), for example, can be used as such a power thyristor, the light-conducting control input of which remains unused. This thyristor is normally (i.e. during normal operation of the DC transmission line 303) in its blocked (unfired, non-fired) state. switched) state, i . H . The voltage U2 can build up across the thyristor in the forward direction as long as it does not exceed the predetermined first threshold value.
Bei Normalbetrieb liegt an der Gleichstrom-Übertragungsleitung 303 die Spannung Ul = +Udc = 420 kV an ( die auch „Spannung der einen Polarität" genannt wird) . Diese Spannung Ul liegt als Sperrspannung über der Reihenschaltung aus der mindestens einen Leistungsdiode 320 und dem mindestens einen Leistungsthyristor 322 an und wird von der Leistungsdiode und dem Leistungsthyristor gesperrt . Im Normal fall fließt also kein Strom durch die Schutzeinrichtung 306 und die Schutzeinrichtung 306 lässt die Spannung Ul im Wesentlichen unverändert . Wenn sich nun aufgrund eines Fehlers die an der Gleichstrom-Übertragungsleitung 303 auftretende Spannung plötzlich umkehrt , dann liegt an der Reihenschaltung aus der mindestens einen Leistungsdiode 320 und dem mindestens einen Leistungsthyristor 322 die Spannung U2 entgegengesetzter Polarität an ( Fehlerfall , Störfall ) . Der Leistungsthyristor 322 befindet sich in seinem gesperrten (ungezündeten, nichteingeschalteten) Zustand, daher fällt diese Spannung entgegengesetzter Polarität U2 im Wesentlichen über dem Leistungsthyristor 322 ab . Dies ist in Figur 3 dadurch angedeutet , dass die im Fehlerfall auftretende Spannung entgegengesetzter Polarität U2 über dem Leistungsthyristor 322 anliegt . Sobald der Betrag dieser Spannung den vorbestimmten Schwellenwert (hier den Wert 100 kV) überschreitet , dann zündet der Leistungsthyris- tor 322 , d . h . er schaltet ein . Dann fließt ein Strom I in Durchlassrichtung des Leistungsthyristors 322 (und in Durchlassrichtung der Leistungsdiode 320 ) durch die Schutzeinrichtung 306 . Dieser Strom I fließt vom Bezugspotential 310 durch die Schutzeinrichtung 306 zu der Gleichstrom-Ubertragungslei- tung 303 und schließt die aufgrund des Fehlers an der Gleich- strom-Ubertragungsleitung auftretende Spannung U2 kurz . Dadurch kann die an der Gleichstrom-Ubertragungsleitung 303 auftretende Spannung mit entgegengesetzter Polarität U2 nicht größer als der vorbestimmte Schwellenwert werden, im Beispiel also nicht größer als - 100 kV . Sobald der Leistungsthyristor 322 leitfähig wird, bricht also die an ihm anliegende Spannung U2 zusammen und die Belastung der Gleichstrom-Übertragungsleitung 303 wird unterbunden . Die Spannung entgegengesetzter Polarität U2 wird also durch die Schutzeinrichtung begrenzt . During normal operation, the voltage Ul = +Udc = 420 kV is present on the direct current transmission line 303 (which is also called the "voltage of one polarity"). This voltage Ul is the blocking voltage across the series connection of the at least one power diode 320 and the at least a power thyristor 322 and is blocked by the power diode and the power thyristor. In the normal case, therefore, no current flows through the protective device 306 and the protective device 306 leaves the voltage Ul essentially unchanged. If, due to a fault, the voltage on the direct current transmission line 303 If the voltage that occurs suddenly reverses, then the voltage U2 of opposite polarity is present at the series connection of the at least one power diode 320 and the at least one power thyristor 322 (fault, fault). falls this chip Voltage of opposite polarity U2 essentially across the power thyristor 322 from. This is indicated in FIG. 3 by the voltage of opposite polarity U 2 occurring in the event of a fault being present across the power thyristor 322 . As soon as the magnitude of this voltage exceeds the predetermined threshold value (here the value 100 kV), the power thyristor 322 ignites, d. H . he turns on . A current I then flows through the protection device 306 in the forward direction of the power thyristor 322 (and in the forward direction of the power diode 320 ). This current I flows from the reference potential 310 through the protective device 306 to the direct current transmission line 303 and short-circuits the voltage U2 occurring on the direct current transmission line due to the error. As a result, the voltage of opposite polarity U2 occurring on the direct current transmission line 303 cannot become greater than the predetermined threshold value, in the example not greater than −100 kV. Once the power thyristor 322 becomes conductive, the voltage U2 applied to it collapses and the load on the direct current transmission line 303 is suppressed. The voltage of opposite polarity U2 is therefore limited by the protective device.
Nur bei Auftreten der zu begrenzenden Spannung U2 der entgegengesetzten Polarität zwischen der Gleichstrom-Übertragungsleitung 303 und dem Bezugspotential 310 fließt der Strom I durch die Schutzschaltung 306 . Bei der im Normalbetrieb auftretenden Spannung Ul fließt kein Strom durch die Schutzeinrichtung, d . h . , die Schutzeinrichtung ist bei Normalbetrieb im Wesentlichen stromfrei . The current I flows through the protective circuit 306 only when the voltage U2 to be limited of the opposite polarity occurs between the direct current transmission line 303 and the reference potential 310 . With the voltage Ul that occurs during normal operation, no current flows through the protective device, i . H . , the protective device is essentially de-energized during normal operation.
Die Schutzeinrichtung 306 begrenzt also in Abhängigkeit von der Polarität der zwischen der Gleichstrom-Übertragungsleitung 303 und dem Bezugspotential 310 auftretenden Spannung diese Spannung . Die Schutzeinrichtung 306 kann also auch als eine Spannungsbegrenzungseinrichtung 306 bezeichnet werden . Die Schutzeinrichtung 306 begrenzt insbesondere nur die zwischen der Gleichstrom-Übertragungsleitung 303 und dem Bezugspotential 310 auftretende Spannung der entgegengesetzten Polarität ( im Aus führungsbeispiel die Spannung U2 ) , wohingegen die zwischen der Gleichstrom-Übertragungsleitung 303 und dem Bezugspotential 310 auftretende Spannung der anderen Polarität Ul im Wesentlichen unverändert gelassen wird . The protective device 306 therefore limits this voltage as a function of the polarity of the voltage occurring between the direct current transmission line 303 and the reference potential 310 . The protective device 306 can therefore also be referred to as a voltage limiting device 306 . In particular, the protective device 306 only limits the voltage of the opposite polarity occurring between the DC transmission line 303 and the reference potential 310 (in the exemplary embodiment, the voltage U2), whereas the voltage of the other polarity Ul im occurring between the DC transmission line 303 and the reference potential 310 is left substantially unchanged.
Durch entsprechende Wahl der Anzahl der Leistungsdioden 320 und der Leistungsthyristoren 322 kann die Schutzeinrichtung an verschiedenste Spannungsverhältnisse angepasst werden . Die Schutzeinrichtung kann also so realisiert werden, dass sie für unterschiedliche stationäre Spannungsbelastungen durch die Spannung Ul sowie unterschiedliche Belastungen durch die Spannung der entgegengesetzten Polarität U2 geeignet ist . By appropriately selecting the number of power diodes 320 and power thyristors 322, the protective device can be adapted to a wide variety of voltage conditions. The protective device can therefore be implemented in such a way that it is suitable for different steady-state voltage loads due to the voltage U1 and different loads due to the voltage of the opposite polarity U2.
In Figur 4 ist ein weiteres Aus führungsbeispiel einer Anordnung 400 mit der Gleichstrom-Übertragungsleitung 303 und einer Schutzeinrichtung 406 dargestellt . Die Schut zeinrich- tung 406 unterscheidet sich von der in Figur 3 dargestellten Schutzeinrichtung 306 dadurch, dass der Gateanschluss GT des Leistungsthyristors 422 nicht wie bei Figur 3 unbeschaltet ist . Vielmehr ist der Gateanschluss GT des Leistungsthyris- tors 422 mit einer Ansteuerschaltung 430 verbunden, welche den Leistungsthyristor 422 ansteuert . Die Ansteuerschaltung 4 ist weiterhin elektrisch verbunden mit der Kathode KT und der Anode AT des Leistungsthyristors 422 . FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of an arrangement 400 with the direct-current transmission line 303 and a protective device 406 . The protection Device 406 differs from the protective device 306 shown in FIG. 3 in that the gate terminal GT of the power thyristor 422 is not unconnected as in FIG. Rather, the gate connection GT of the power thyristor 422 is connected to a drive circuit 430 which drives the power thyristor 422 . The drive circuit 4 is also electrically connected to the cathode KT and the anode AT of the power thyristor 422 .
Die Ansteuerschaltung 430 wird durch die über dem Leistungsthyristor 422 abfallende Spannung U2 mit elektrischer Energie versorgt , d . h . die Ansteuerschaltung 430 bezieht ihre zum Betrieb notwendige Energie aus der Spannung U2 . Weiterhin misst die Ansteuerschaltung 430 die Größe der über dem Leistungsthyristor 422 abfallenden Spannung U2 . Sobald die Größe der über dem Leistungsthyristor abfallenden Spannung U2 den vorbestimmten ( zweiten) Schwellenwert (hier 100 kV) überschreitet , sendet die Ansteuerschaltung 430 ein Zündsignal Z ( zum Beispiel einen Zündimpuls Z ) an den Gateanschluss GT des Leistungsthyristors 422 und zündet dadurch den Leistungsthy- ristor . Dadurch wird die über dem Leistungsthyristor 422 anliegende Spannung auf einen Spannungswert begrenzt , der dem vorbestimmten Schwellenwert entspricht (hier also auf 100 kV) . Das Zündsignal Z kann beispielsweise ein optisches Zündsignal oder ein elektrisches Zündsignal sein ( abhängig vom Typ des Leistungsthyristors ) . Die Ansteuerschaltung 430 kann optional zusätzlich auch dazu verwendet werden, den Leistungsthyristor zu überwachen . The control circuit 430 is supplied with electrical energy by the voltage U 2 dropping across the power thyristor 422, ie. H . the drive circuit 430 obtains the energy it needs for operation from the voltage U2. Furthermore, the drive circuit 430 measures the magnitude of the voltage U2 dropping across the power thyristor 422 . As soon as the magnitude of the voltage U2 dropping across the power thyristor exceeds the predetermined (second) threshold value (here 100 kV), the drive circuit 430 sends an ignition signal Z (for example an ignition pulse Z) to the gate terminal GT of the power thyristor 422, thereby igniting the power thyristor ristor . As a result, the voltage present across the power thyristor 422 is limited to a voltage value which corresponds to the predetermined threshold value (ie to 100 kV here). The triggering signal Z can be, for example, an optical triggering signal or an electrical triggering signal (depending on the type of power thyristor). The control circuit 430 can optionally also be used to monitor the power thyristor.
Als Leistungsthyristor 422 wird im Aus führungsbeispiel ein elektrisch zündbarer Leistungsthyristor verwendet werden, auch ETT genannt (Electrically Triggered Thyristor ) . Beim Aus führungsbeispiel der Figur 4 findet also eine aktive Zündung des Thyristors 422 durch die Ansteuerschaltung 430 statt . Die Schutzeinrichtung 406 arbeitet (wie auch die in Figur 3 dargestellte Schutzeinrichtung 306 ) autark und ist nicht auf externe Signale angewiesen . Daher wird eine besonders hohe Zuverlässigkeit erreicht . Für die Aus führungsbeispiele der Figuren 3 und 4 gilt , dass die elektrische Sperrf ähigkeit der Schutzeinrichtung 306 bzw . 406 für die im Normal fall anliegende stationäre Spannung Ul im Wesentlichen durch die Anzahl der in Reihe geschalteten Thyristoren 322 bzw . 422 erreicht wird . Die Begrenzung der im Fehlerfall auftretenden Spannung entgegengesetzter Polarität erfolgt im Falle des Aus führungsbeispiels der Figur 3 durch den dem Leistungsthyristor 322 eigenen ( ersten) Schwellenwert für die Zündung und beim Aus führungsbeispiel der Figur 4 durch den ( zweiten) Schwellenwert , bei der die Ansteuerschaltung 430 das Zündsignal Z ausgibt . In the exemplary embodiment, an electrically triggerable power thyristor, also called ETT (Electrically Triggered Thyristor), is used as the power thyristor 422 . In the exemplary embodiment of FIG. 4, the thyristor 422 is therefore actively triggered by the control circuit 430 . The protective device 406 (like the protective device 306 shown in FIG. 3) works autonomously and is not dependent on external signals. A particularly high level of reliability is therefore achieved. It applies to the exemplary embodiments in FIGS. 3 and 4 that the electrical blocking capability of the protective device 306 or 406 for the stationary voltage Ul that is present in the normal case essentially by the number of thyristors 322 or 322 connected in series. 422 is reached. In the case of the exemplary embodiment in Figure 3, the voltage of opposite polarity that occurs in the event of a fault is limited by the (first) threshold value for the ignition inherent in the power thyristor 322, and in the exemplary embodiment in Figure 4 by the (second) threshold value at which the control circuit 430 outputs the ignition signal Z.
Ansonsten läuft das Verfahren zum polaritätsabhängigen Begrenzen der zwischen der Gleichstrom-Übertragungsleitung 303 und dem Bezugspotential 310 auftretenden Spannung beim Ausführungsbeispiel der Figur 4 gleichartig ab wie beim Aus führungsbeispiel der Figur 3 . Otherwise, the method for polarity-dependent limiting of the voltage occurring between the DC transmission line 303 and the reference potential 310 in the exemplary embodiment in FIG. 4 proceeds in the same way as in the exemplary embodiment in FIG.
Wenn die Schutzeinrichtung 406 mehrere elektrisch in Reihe geschaltete Leistungsthyristoren 422 aufweist , dann ist j edem Leistungsthyristor vorzugsweise eine eigene Ansteuerschaltung zugeordnet . Jede Ansteuerschaltung ist dann so mit dem Leistungsthyristor verbunden wie in Figur 4 dargestellt . If the protective device 406 has a plurality of power thyristors 422 electrically connected in series, then each power thyristor is preferably assigned its own drive circuit. Each control circuit is then connected to the power thyristor as shown in FIG.
In Figur 5 ist ein Aus führungsbeispiel einer Hochspannungs- Gleichstrom-Übertragungsanlage 500 dargestellt . Diese Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlage 500 weist zwei Stromrichter 503 auf , welche j eweils einen ersten Wechselstromanschluss 505 , einen zweiten Wechselstromanschluss 507 , einen dritten Wechselstromanschluss 509 , einen ersten Gleichstromanschluss 516 und einen zweiten Gleichstromanschluss 517 aufweisen . Die ersten Gleichstromanschlüsse 516 der beiden Stromrichter 503 sind mittels der Gleichstrom-Übertragungsleitung 303 elektrisch miteinander verbunden . Die zweiten Gleichstromanschlüsse 517 der beiden Stromrichter 503 sind mittels einer weiteren Gleichstrom-Übertragungsleitung 303 ' elektrisch miteinander verbunden . An der Gleichstrom-Über- tragungsleitung 303 ist die Schutzeinrichtung 306 angeordnet . An der weiteren Gleichstrom-Übertragungsleitung 303 ' ist eine weitere Schutzeinrichtung 306 ' angeordnet . FIG. 5 shows an exemplary embodiment of a high-voltage direct-current transmission system 500 . This high-voltage direct current transmission system 500 has two power converters 503 which each have a first AC connection 505 , a second AC connection 507 , a third AC connection 509 , a first DC connection 516 and a second DC connection 517 . The first direct current connections 516 of the two power converters 503 are electrically connected to one another by means of the direct current transmission line 303 . The second direct current connections 517 of the two power converters 503 are electrically connected to one another by means of a further direct current transmission line 303'. At the DC over- The protective device 306 is arranged on the transmission line 303 . A further protective device 306' is arranged on the further DC transmission line 303'.
Genauer betrachtet besteht im Aus führungsbeispiel die Gleichstrom-Übertragungsleitung 303 aus zwei verschiedenen Abschnitten : die Gleichstrom-Übertragungsleitung 303 weist in einem ersten Abschnitt eine kunststof f isolierte Gleichstrom- Übertragungsleitung 515 und in einem zweiten Abschnitt eine luf tisolierte Gleichstrom-Übertragungsleitung 520 ( Gleichstrom-Übertragungs freileitung 520 ) auf . An der Verbindungsstelle 525 zwischen der kunststof f isolierten Gleichstrom- Übertragungsleitung 515 und der luf tisolierten Gleichstrom- Übertragungsleitung 520 ist die Schutzeinrichtung 306 angeordnet . Die Schutzeinrichtung 306 ist also an einem Ende der kunststof f isolierten Gleichstrom-Übertragungsleitung 515 angeordnet ; insbesondere ist die Schutzeinrichtung 306 an der Verbindungsstelle 525 zwischen der kunststof f isolierten Gleichstrom-Übertragungsleitung 515 und der luf tisolierten Gleichstrom-Übertragungsleitung 520 angeordnet . In the exemplary embodiment, the DC transmission line 303 consists of two different sections: the DC transmission line 303 has a plastic-insulated DC transmission line 515 in a first section and an air-insulated DC transmission line 520 (DC transmission overhead line 520 ) on . The protective device 306 is arranged at the connection point 525 between the plastic-insulated direct current transmission line 515 and the air-insulated direct current transmission line 520 . The protective device 306 is therefore arranged at one end of the plastic-insulated DC transmission line 515; in particular, the protective device 306 is arranged at the connection point 525 between the plastic-insulated DC transmission line 515 and the air-insulated DC transmission line 520 .
In gleicher Weise weist auch die weitere Gleichstrom-Übertragungsleitung 303 ' eine kunststof f isolierte Gleichstrom- Übertragungsleitung und eine luf tisolierte Gleichstrom-Übertragungsleitung auf . An einer Verbindungsstelle 525 ' zwischen der kunststof f isolierten Gleichstrom-Übertragungsleitung und der luf tisolierten Gleichstrom-Übertragungsleitung ist die weitere Schutzeinrichtung 306 ' angeordnet . In the same way, the further DC transmission line 303' also has a plastic-insulated DC transmission line and an air-insulated DC transmission line. The further protective device 306' is arranged at a connection point 525' between the plastic-insulated direct current transmission line and the air-insulated direct current transmission line.
Die Gleichstrom-Übertragungsleitung 303 weist bei Normalbetrieb ein gegenüber dem Bezugspotential 310 positives elektrisches Potential ( +Udc ) auf . Daher sind in der Schutzeinrichtung 306 der Leistungsthyristor 322 und die Leistungsdiode 320 so gepolt wie in der Figur 3 bzw . der Figur 4 dargestellt . Die weitere Gleichstrom-Übertragungsleitung 303 ' weist im Unterschied dazu ein gegenüber dem Bezugspotential 310 negatives elektrisches Potential ( -Ude ) auf . Daher sind in der weiteren Schutzeinrichtung 306 ' der Leistungsthyristor 322 ' und die Leistungsdiode 320 ' in umgekehrter Polarität geschaltet . Das heißt , die Kathode des Leistungsthyristors 322 ' oder die Kathode der Leistungsdiode 320 ' sind elektrisch mit dem Bezugspotential 310 verbunden . Auf diese Weise kann sowohl die Gleichstrom-Übertragungsleitung 303 mit dem positiven elektrischen Potential als auch die weitere Gleichstrom- Übertragungsleitung 303 ' mit dem negativen elektrischen Potential vor unzulässigen Spannungen geschützt werden . During normal operation, the direct-current transmission line 303 has a positive electric potential (+Udc) compared to the reference potential 310 . Therefore, in the protective device 306, the power thyristor 322 and the power diode 320 are poled as in FIG. shown in FIG. In contrast to this, the further DC transmission line 303′ has a negative electric potential (−Ude) compared to the reference potential 310 . Therefore, in the further protection device 306 'the power thyristor 322' and the power diode 320' are switched in reverse polarity. This means that the cathode of the power thyristor 322 ′ or the cathode of the power diode 320 ′ are electrically connected to the reference potential 310 . In this way, both the direct current transmission line 303 with the positive electrical potential and the further direct current transmission line 303' with the negative electrical potential can be protected from impermissible voltages.
Beim Aus führungsbeispiel der Figur 5 sind die Schutzeinrichtungen 306 und 306 ' mit dem unbeschalteten Gateanschluss des Leistungsthyristors 322 bzw . 322 ' dargestellt . Es kann aber alternativ oder zusätzlich auch die Schutzeinrichtung 406 gemäß Figur 4 eingesetzt werden . In the case of the exemplary embodiment in FIG. 322' shown. Alternatively or additionally, however, the protective device 406 according to FIG. 4 can also be used.
In Figur 6 ist ein Aus führungsbeispiel einer Reihenschaltung 600 aus Leistungsthyristoren 322 und Leistungsdioden 320 dargestellt . Die Leistungsthyristoren 322 und Leistungsdioden 320 sind dabei beispielsweise j eweils als Scheibenzellen- Bauelemente ausgestaltet , d . h . sie weisen j eweils ein scheibenförmiges Gehäuse auf . Ein solches Gehäuse wird auch als Scheibenzellengehäuse bezeichnet . Dieses Gehäuse hat eine im Wesentlichen kreis zylinderförmige Gestalt . FIG. 6 shows an exemplary embodiment of a series circuit 600 made up of power thyristors 322 and power diodes 320 . The power thyristors 322 and power diodes 320 are each designed as disc cell components, for example, ie. H . they each have a disc-shaped housing. Such a housing is also referred to as a disc cell housing. This housing has an essentially circular-cylindrical shape.
Im Aus führungsbeispiel sind 4 Leistungsthyristoren 322 und 4 Leistungsdioden 320 in einem Spannverband angeordnet . Die 4 Leistungsthyristoren 322 und 4 Leistungsdioden 320 sind dabei ( axial ) gegeneinander verspannt , was durch zwei Pfeile F angedeutet ist . Die zwei Pfeile F symbolisieren dabei die mechanischen Spannkräfte . An den beiden Enden des Spannverbands ist j eweils ein elektrischer Anschluss 605 der Reihenschaltung angeordnet . Die elektrischen Anschlüsse 605 bilden dabei die elektrischen Anschlüsse der Reihenschaltung 600 . Mittels des Spannverbands lässt sich die elektrische Reihenschaltung aus dem mindestens einen Leistungsthyristor und der mindestens einen Leistungsdiode besonders einfach und mechanisch stabil realisieren . Es wurde eine Anordnung und ein Verfahren beschrieben, mit denen eine Gleichstrom-Übertragungsleitung vor einer spannungsmäßigen Überlastung geschützt werden kann . In the exemplary embodiment, 4 power thyristors 322 and 4 power diodes 320 are arranged in a clamping arrangement. The 4 power thyristors 322 and 4 power diodes 320 are braced (axially) against one another, which is indicated by two arrows F. The two arrows F symbolize the mechanical clamping forces. An electrical connection 605 of the series circuit is arranged at each of the two ends of the clamping assembly. In this case, the electrical connections 605 form the electrical connections of the series circuit 600 . The electrical series circuit made up of the at least one power thyristor and the at least one power diode can be implemented in a particularly simple and mechanically stable manner by means of the clamping assembly. An arrangement and a method have been described with which a DC transmission line can be protected against a voltage overload.
Die Anordnung und das Verfahren können einzelne oder alle der nachstehend genannten Vorteile aufweisen . The arrangement and the method can have individual or all of the advantages mentioned below.
- Durch die Anzahl der elektrisch in Reihe geschalteten Leistungsthyristoren lässt sich die Spannungsbegrenzung der Schutzeinrichtung relativ genau einstellen, so dass die Gleichstrom-Übertragungsleitung zuverlässig geschützt werden kann . - Due to the number of power thyristors electrically connected in series, the voltage limitation of the protective device can be set relatively precisely, so that the DC transmission line can be reliably protected.
- Bei Aus fall eines oder mehrerer der Thyristoren kann es zu einer Durchlegierung der betref fenden Thyristoren kommen, d . h . der Thyristor wird dauerhaft in beide Richtungen leitend . Doch selbst bei einem Durchlegieren eines oder mehreren Thyristoren bleibt die Schutzwirkung der Schutzeinrichtung weiterhin erhalten, weil im Fehlerfall die Thyristoren sowieso gezündet werden (und damit elektrisch leitend werden) . Bei anderen denkbaren Schutzeinrichtungen, welche als Schutzelemente beispielsweise Überspannungsableiter verwenden, ist nicht sichergestellt , dass die Schutzwirkung auch bei Aus fall dieser Schutzelemente erhalten bleibt . - If one or more of the thyristors fail, the relevant thyristors may breakdown, i .e . H . the thyristor becomes permanently conductive in both directions. However, even if one or more thyristors break down, the protective effect of the protective device is retained, because in the event of a fault the thyristors are fired anyway (and thus become electrically conductive). In the case of other conceivable protective devices, which use surge arresters, for example, as protective elements, there is no guarantee that the protective effect will be maintained even if these protective elements fail.
- Dioden und Thyristoren sind in ihrem äußeren Aufbau oftmals sehr ähnlich; sie können beispielsweise j eweils als (von ihren äußeren Abmessungen her ähnliche ) Scheibenzellen-Bauele- mente ausgestaltet sein . Dadurch kann die Schutzeinrichtung besonders einfach so realisiert werden, dass die Leistungsdioden und die Leistungsthyristoren in einem Spannverband angeordnet sind . Vorzugsweise sind dabei sowohl die Leistungsthyristoren als auch die Leistungsdioden j eweils als Schei- benzellen-Bauelemente ausgestaltet . - Diodes and thyristors are often very similar in their external structure; For example, they can each be in the form of disc cell components (similar in terms of their external dimensions). As a result, the protective device can be implemented particularly easily in such a way that the power diodes and the power thyristors are arranged in a clamping arrangement. Both the power thyristors and the power diodes are preferably each designed as disk cell components.
- Eine Aufstellung der Schutzeinrichtung kann sowohl in einem Innenraum als auch an Freiluft erfolgen . Be zugs Zeichen - The protective device can be set up both indoors and outdoors. reference sign
1 Leitungsmast 1 power pole
3 Erde 3 earth
300 Anordnung 300 arrangement
303 Gleichstrom-Übertragungsleitung 303 DC transmission line
306 Schutzeinrichtung 306 protective device
310 Bezugspotential 310 reference potential
320 Leistungsdiode 320 power diode
322 Leistungsthyristor 322 power thyristor
400 Anordnung 400 arrangement
406 Schutzeinrichtung 406 protective device
422 Leistungsthyristor 422 power thyristor
430 Ansteuerschaltung 430 drive circuit
500 Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlage 500 high-voltage direct current transmission system
503 Stromrichter 503 power converter
505 erster Wechselstromanschluss 505 first AC connector
507 zweiter Wechselstromanschluss 507 second AC connector
509 dritter Wechselstromanschluss 509 third AC connector
515 kunststof f isolierte Gleichstrom-Übertragungsleitung515 Plastic Insulated DC Transmission Line
516 erster Gleichstromanschluss 516 first DC connector
517 zweiter Gleichstromanschluss 517 second DC connector
520 luf tisolierte Gleichstrom-Übertragungsleitung520 Air Insulated DC Transmission Line
525 Verbindungsstelle 525 connection point
600 Reihenschaltung 600 series connection
605 elektrischer Anschluss 605 electrical connection
PI erste Gleichstrom-Übertragungsleitung PI first direct current transmission line
P2 zweite Gleichstrom-Übertragungsleitung P2 second DC transmission line
LI erste Wechselstrom-Übertragungsleitung LI first AC transmission line
L2 zweite Wechselstrom-Übertragungsleitung L2 second AC transmission line
L3 dritte Wechselstrom-Übertragungsleitung L3 third AC transmission line
GW Blitzschutzleitung GW lightning protection line
U Spannung I Strom voltage current
Ul Spannung einer Polarität (Normalbetrieb ) Ul voltage of one polarity (normal operation)
U2 Spannung entgegengesetzter Polarität ( Fehlerfall )U2 Voltage of opposite polarity (error)
AT Anode , Anodenanschluss des Thyristors KT Kathode , Kathodenanschluss des Thyristors AT anode , anode connection of the thyristor KT cathode , cathode connection of the thyristor
GT Gate , Gateanschluss des Thyristors GT Gate , gate connection of the thyristor
AD Anode , Anodenanschluss der Diode AD anode , anode connection of the diode
KD Kathode , Kathodenanschluss der Diode KD Cathode , cathode connection of the diode
Z Zündsignal +Udc positives elektrisches Potential Z ignition signal +Udc positive electrical potential
-Ude negatives elektrisches Potential -Ude negative electrical potential
F mechanische Spannkraft F mechanical clamping force

Claims

22 Patentansprüche 22 patent claims
1. Anordnung (300) mit einer Gleichstrom-Übertragungsleitung (303) und einer Schutzeinrichtung (306) zum Schutz der Gleichstrom-Übertragungsleitung (303) , bei der 1. Arrangement (300) with a DC transmission line (303) and a protective device (306) for protecting the DC transmission line (303), in which
- die Schutzeinrichtung (306) die Gleichstrom-Übertragungsleitung (303) mit einem Bezugspotential (310) verbindet, und- the protective device (306) connects the DC transmission line (303) to a reference potential (310), and
- die Schutzeinrichtung (306) mindestens einen Leistungsthy- ristor (322) und mindestens eine Leistungsdiode (320) in einer Reihenschaltung aufweist, wobei der Leistungsthyristor (322) und die Leistungsdiode (320) die gleiche Polarität aufweisen. - The protective device (306) has at least one power thyristor (322) and at least one power diode (320) in a series circuit, the power thyristor (322) and the power diode (320) having the same polarity.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 2. Arrangement according to claim 1, characterized in that
- bei einer Übertragungsleitung (303) mit einem positiven elektrischen Potential gegenüber dem Bezugspotential (310) die Kathode (KD) der Leistungsdiode (320) mit der Gleichstrom-Übertragungsleitung (303) verbunden ist und die Anode (AT) des Leistungsthyristors (322) mit dem Bezugspotential (310) verbunden ist oder die Kathode (KT) des Leistungsthy- ristors (322) mit der Gleichstrom-Übertragungsleitung (303) verbunden ist und die Anode (AD) der Leistungsdiode (320) mit dem Bezugspotential (310) verbunden ist, oder - In the case of a transmission line (303) with a positive electrical potential with respect to the reference potential (310), the cathode (KD) of the power diode (320) is connected to the direct current transmission line (303) and the anode (AT) of the power thyristor (322) is connected to it is connected to the reference potential (310) or the cathode (KT) of the power thyristor (322) is connected to the DC transmission line (303) and the anode (AD) of the power diode (320) is connected to the reference potential (310), or
- bei einer Übertragungsleitung (303') mit einem negativen elektrischen Potential gegenüber dem Bezugspotential (310) die Anode (AT) des Leistungsthyristors (322') mit der Gleichstrom-Übertragungsleitung (303') verbunden ist und die Kathode (KD) der Leistungsdiode (320') mit dem Bezugspotential (310) verbunden ist oder die Anode (AD) der Leistungsdiode (320') mit der Gleichstrom-Übertragungsleitung (303') verbunden ist und die Kathode (KT) des Leistungsthyristors (322') mit dem Bezugspotential (310) verbunden ist. - In the case of a transmission line (303') with a negative electrical potential with respect to the reference potential (310), the anode (AT) of the power thyristor (322') is connected to the direct current transmission line (303') and the cathode (KD) of the power diode ( 320') is connected to the reference potential (310) or the anode (AD) of the power diode (320') is connected to the DC transmission line (303') and the cathode (KT) of the power thyristor (322') is connected to the reference potential ( 310) is connected.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass 3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that
- das Bezugspotential (310) Erdpotential ist. - The reference potential (310) is ground potential.
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 4. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that
- der Gateanschluss (GT) des Leistungsthyristors (322) unbe- schaltet ist und der Leistungsthyristor (322) so ausgestaltet ist, dass er bei Überschreitung eines vorbestimmten Schwellenwerts einer in Durchlassrichtung über dem Leistungsthyris- tor (322) anliegenden Spannung (U2) zündet, oder - the gate connection (GT) of the power thyristor (322) is unconnected and the power thyristor (322) is designed in such a way that it ignites when a predetermined threshold value of a voltage (U2) present in the forward direction across the power thyristor (322) is exceeded, or
- der Gateanschluss (GT) des Leistungsthyristors (422) mit einer Ansteuerschaltung (430) verbunden ist, die den Leistungsthyristor (422) zündet, wenn die über dem Leistungsthy- ristor (422) in Durchlassrichtung anliegende Spannung (U2) einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. - The gate terminal (GT) of the power thyristor (422) is connected to a drive circuit (430) which ignites the power thyristor (422) when the voltage (U2) applied in the forward direction across the power thyristor (422) exceeds a predetermined threshold value.
5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 5. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that
- die Schutzeinrichtung (306, 406) in Abhängigkeit von der Polarität einer zwischen der Gleichstrom-Übertragungsleitung (303) und dem Bezugspotential (310) auftretenden Spannung diese Spannung begrenzt. - The protective device (306, 406) limits this voltage as a function of the polarity of a voltage occurring between the DC transmission line (303) and the reference potential (310).
6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 6. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that
- die Schutzeinrichtung (306, 406) so ausgestaltet ist, dass diese eine zwischen der Gleichstrom-Übertragungsleitung (303) und dem Bezugspotential (310) auftretende Spannung (Ul) einer Polarität im Wesentlichen unverändert lässt und nur eine zwischen der Gleichstrom-Übertragungsleitung (303) und dem Bezugspotential (310) auftretende Spannung (U2) der entgegengesetzten Polarität begrenzt. - the protective device (306, 406) is designed in such a way that it leaves a voltage (Ul) of one polarity occurring between the direct current transmission line (303) and the reference potential (310) essentially unchanged and only one polarity between the direct current transmission line (303 ) and the reference potential (310) occurring voltage (U2) of the opposite polarity is limited.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass 7. Arrangement according to claim 6, characterized in that
- die Schutzeinrichtung (306, 406) so ausgestaltet ist, dass nur bei Auftreten der zu begrenzenden Spannung (U2) der entgegengesetzten Polarität zwischen der Gleichstrom-Übertragungsleitung (303) und dem Bezugspotential (310) ein Strom (I) durch die Schutzeinrichtung (306, 406) fließt. - the protective device (306, 406) is designed in such a way that a current (I) flows through the protective device (306 , 406) flows.
8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 8. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that
- die Gleichstrom-Übertragungsleitung (303) eine kunststoffisolierte Gleichstrom-Übertragungsleitung (515) aufweist. - the direct current transmission line (303) comprises a plastic-insulated direct current transmission line (515).
9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 9. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that
- die Gleichstrom-Übertragungsleitung (303) abschnittsweise eine kunststoff isolierte Gleichstrom-Übertragungsleitung (515) und eine luf tisolierte Gleichstrom-Übertragungsleitung (520) aufweist. - The direct current transmission line (303) has, in sections, a plastic-insulated direct current transmission line (515) and an air-insulated direct current transmission line (520).
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass 10. Arrangement according to claim 9, characterized in that
- die Schutzeinrichtung (306) an der kunststoff isolierten Gleichstrom-Übertragungsleitung (515) und/oder an einer Verbindungsstelle (525) zwischen der kunststoff isolierten Gleichstrom-Übertragungsleitung (515) und der luf tisolierten Gleichstrom-Übertragungsleitung (520) angeordnet ist. - the protective device (306) is arranged on the plastic-insulated DC transmission line (515) and/or at a connection point (525) between the plastic-insulated DC transmission line (515) and the air-insulated DC transmission line (520).
11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 11. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that
- der mindestens eine Leistungsthyristor (322) und die mindestens eine Leistungsdiode (320) in einem Spannverband angeordnet sind. - The at least one power thyristor (322) and the at least one power diode (320) are arranged in a clamping arrangement.
12. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 12. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that
- die Gleichstrom-Übertragungsleitung (303) Teil einer Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlage (500) ist. - the direct current transmission line (303) is part of a high-voltage direct current transmission system (500).
13. Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlage (500) mit einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12. 13. High-voltage direct current transmission system (500) with an arrangement according to one of claims 1 to 12.
14. Verfahren zum polaritätsabhängigen Begrenzen einer zwischen einer Gleichstrom-Übertragungsleitung (303) und einem Bezugspotential (310) auftretenden Spannung mittels einer Schutzeinrichtung (306) , die die Gleichstrom-Übertragungslei- 25 tung (303) mit dem Bezugspotential (310) verbindet, und die mindestens einen Leistungsthyristor (322) und mindestens eine Leistungsdiode (320) in einer Reihenschaltung aufweist, wobei der Leistungsthyristor (322) und die Leistungsdiode (320) die gleiche Polarität aufweisen, wobei bei dem Verfahren 14. Method for polarity-dependent limitation of a voltage occurring between a direct current transmission line (303) and a reference potential (310) by means of a protective device (306) which the direct current transmission line 25 device (303) to the reference potential (310), and which has at least one power thyristor (322) and at least one power diode (320) in a series circuit, the power thyristor (322) and the power diode (320) having the same polarity, where in the procedure
- mittels der Schutzeinrichtung (306) eine zwischen der Gleichstrom-Übertragungsleitung (303) und dem Bezugspotential (310) auftretende Spannung (Ul) einer Polarität im Wesentlichen unverändert gelassen wird und nur eine zwischen der Gleichstrom-Übertragungsleitung (303) und dem Bezugspotential (310) auftretende Spannung (U2) der entgegengesetzten Polarität begrenzt wird. - by means of the protective device (306), a voltage (Ul) of one polarity occurring between the direct current transmission line (303) and the reference potential (310) is left essentially unchanged and only one polarity between the direct current transmission line (303) and the reference potential (310 ) occurring voltage (U2) of the opposite polarity is limited.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass 15. The method according to claim 14, characterized in that
- nur bei Auftreten der Spannung (U2) der entgegengesetzten Polarität zwischen der Gleichstrom-Übertragungsleitung (303) und dem Bezugspotential (310) ein Strom (I) durch die Schutzeinrichtung (306) fließt und dadurch die Spannung (U2) der entgegengesetzten Polarität begrenzt wird. - only when the voltage (U2) of the opposite polarity occurs between the direct current transmission line (303) and the reference potential (310) does a current (I) flow through the protective device (306), thereby limiting the voltage (U2) of the opposite polarity .
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