DE1613888C - Umformerwerk für Gleichstromübertragung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Umformerwerk Fig. 1 ein Grundschaltbild eines erfindungs-

fiir Gleichstromübertragung, das aus in Reihe ge- gemäßen Umformerwerkes für zweipolige Gleichschalteten Umformereinheiten aufgebaut ist. stromübertragung (Zweileiter-System) mit einer Re-

Zur Erhöhung der Betriebssicherheit von bereits serveumformereinheit,

in Betrieb befindlichen oder geplanten Fernleitungen 5 F i g. 2 ein Grundschaltbild eines erfindungsfür Hochspannungs-Gleichstromübertragung werden gemäßen Umformerwerkes für einpolige Gleichstromheutzutage Anlagenteile von Umformereinheiten als Übertragung (Einleiter-System) mit einer Reserve-Reserve bereitgestellt. Unter einer Umformereinheit Umformereinheit,

der Übertragung ist in weiterem Sinne eine komplexe Fig. 3 ein Grundschaltbild eines erfindungs-

Einheit gemeint, die aus Ventilen, Umspannern und _xo gemäßen Umformerwerkes für zweipolige Gleich-Hilfsanlagen besteht. stromübertragung mit Nulleiter und einer Reserve-

In den bekannten Umformerwerken für Gleich- umformereinheit.

stromübertragung, die aus in Reihe geschalteten Um- In F i g. 1 sind Umformereinheiten I₁, I₂, I₃, I₄ in

formereinheiten aufgebaut sind, wie z. B. bei der Reihe geschaltet, und zwar je zwei für einen Pol des Übertragung Kaschira-Moskau (UdSSR), bei der 15 Umformerwerkes für Gleichstromübertragung.
Übertragung über die Meerenge La Manche in Neu- Das Umformerwerk speist über Drosselspulen I₁

Seeland, bei der Übertragung »Kontinent-Skandina- und 2₂ ein Kabel oder eine Freileitung,
vien« und Wolgograd-Donbass (UdSSR) und in den Der Mittelpunkt des Umformerwerkes ist durch

Projekten von Übertragungen in England und den eine Betriebserdung 3 geerdet.

USA sind als Reservehaltung Anlagenteile (Ventile, 20 Jede der Umformereinheiten I₁ bis I₄, die aus Umspanner, Hilfsanlagen) vorgesehen, die jedoch Ventilen, einem am Wechselstromnetz liegenden Umnicht zu Umformereinheiten zusammengebaut sind. spanner und Hilfsanlagen (inFig. 1 nicht dargestellt)

Diese Fernleitungen sind weithin bekannt und in besteht, hat eine Kurzschließvorrichtung 4_V 4.,, 4_S den einschlägigen Zeitschriften beschrieben. und 4₄ aus beispielsweise Ventilen.

Bei Beschädigung eines Teils einer Umformerein- 25 Diese bekannten Anlagen werden erfindungsgemäß heit wird diese abgeschaltet und das defekte Element durch eine Reserveumformereinheit 5 mit einer Kurzdurch ein Reserveelement ersetzt. schließvorrichtung 4, und zwei Erdungsschaltern 6_t

Der Austausch eines Elementes nimmt eine ge- und 6., ergänzt, die beiderseits der Reserveeinheit räume Zeit in Anspruch. Während dieser Zeit bleibt und an der Betriebserdung des Umformerwerkes andiejenige Umformereinheit, in der die Störung auf- 30 geschlossen sind.

trat, für die Gleichstromübertragung außer Betrieb, Die Reserveeinheit liegt in der Mitte der Schaltung

so daß die Übertragungsleistung in dieser Reparatur- in Reihe mit den Umformereinheiten I₁ bis I₄.
zeit vermindert wird. Das Umformerwerk kann verschiedene Betriebs-

Viele Freileitungen, insbesondere die für Hoch- zustände einnehmen. Die Reserveeinheit 5, die ein- und Höchstspannungsübertragungen, transportieren ₃₅ schaltbereit ist (z. B. durch vorgewärmte Ventile), ist erhebliche Leistungen, weshalb der Ausfall von normalerweise durch ihre Kurzschließvorrichtung 4₃ Strom und Leistung in der Zeit, in der eine defekte überbrückt, während die Erdungsschalter 6_t und 6., Umformereinheit repariert wird, einen beträchtlichen geschlossen sind,
wirtschaftlichen Schaden verursacht. Wenn jetzt eine der Umformereinheiten, beispiels-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein 40 weise die Einheit I₁, ausfällt, schalten Schutzvorrich-Umformerwerk anzugeben, das unter Vermeidung tungen die Kurzschließvorrichtung 4j ein und verdieser Nachteile eine Erhöhung der Betriebssicherheit meiden durch Überbrückung der Einheit I₁ eine von Gleichstromübertragungen ermöglicht. Stromunterbrechung. Dann schalten sie wechsel- und

Diese Aufgabe wird bei einem Umformerwerk für gleichstromseitig die ausgefallene Einheit I₁ ab und Gleichstromübertragung, das aus in Reihe geschal- 45 setzen diese außer Betrieb.

teten Umformereinheiten aufgebaut ist, erfindungs- Gleichzeitig öffnen die Schutzeinrichtungen den

gemäß dadurch gelöst, daß eine zusätzliche Reserve- Erdungsschalter 6_V der auf der Seite der defekten umformereinheit in Reihe mit den Umformerein- Umformereinheit liegt. Die Kurzschließvorrichtung 4. heiten an der Stelle der Betriebserdung des Um- der Reserveeinheit 5 wird geöffnet, und die Einheit formerwerkes eingeschaltet ist und daß beiderseits 50 selbst beginnt zu arbeiten. Alle Schaltvorgänge werder Reserveumformereinheit Erdungsschalter vor- den schnell und automatisch ausgeführt,
gesehen sind, die normalerweise geschlossen sind und Durch diese Schaltungen ersetzt die Reserveein-

von denen sich derjenige bei Ausfall einer beliebigen heit 5 am linken Pol des Umformerwerkes die zur Umformereinheit öffnet, der auf deren Seite liegt. Reparatur außer Betrieb gesetzte defekte Umformer-

Bei einem Zweileiter-Übertragungssystem mit einem 55 einheit I₁.

im Umformerwerk geerdeten Mittelpunkt ist die Wenn z. B. die Einheit 1., vom anderen Pol des

Reserveumformereinheit vorteilhaft in diesem Mittel- Umformerwerkes ausfällt, öffnet sich, wie oben bepunkt eingeschaltet. reits beschrieben, der Erdungsschalter 6₂, der an den-

Bei einem Einleiter-Übertragungssystem ist die selben Pol angeschlossen ist, so daß die Reserve-Reserveumformereinheit vorzugsweise am geerdeten 60 einheit 5 die Umformereinheit I₃ ersetzt.
Pol des Umformerwerkes angeschlossen. Auf diese Weise gestattet der Anschluß der ReWenn die Betriebserdung mit Hilfe eines gegen serveeinheit S an den Systemmittelpunkt eines zwei-Erde isolierten Nulleiters aus dem Umformerwerk poligen Umformerwerkes einen schnellen Austausch herausgeführt ist, können die Erdungsschalter vor- jeder beliebigen defekten Umformereinheit, ohne teilhaft an diesem Nulleiter angeschlossen sein. 65 Stromunterbrechung und ohne Absenkung der Über-

Die Erfindung wird nun an Hand von Ausführungs- tragungsleistung.

beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Das Abschalten eines der Erdungsschalter 6_X oder

näher erläutert. Es zeigt 6₂ ist dadurch erleichtert, daß der Schalter nur durch

einen DifEerenzstrom belastet ist und außerdem der andere normalerweise geschlossene Erdungsschalter und der Kurzschließer der Reserveeinheit vorhanden sind.

Als Erdungsschalter O₁ und 6₂ können schnellwir- s kende automatische Trennschalter oder Wechselstromschalter benutzt werden.

Die oben beschriebene Einrichtung kann sowohl in einem Gleichrichter- als auch in einem Wechselrichterwerk eingesetzt werden.

Die Einheiten des Umformerwerkes können in jeder beliebigen Schaltung, beispielsweise in Dreiphasenbrückenschaltung, mit zwei oder mehreren parallelgeschalteten Brücken ausgeführt sein.

Die Kurzschließvorrichtungen 4₁ bis 4₅ können aus Ventilen, Schaltern, zwei Brücken, von denen eine als Kurzschließer für die andere dient, oder aus anderen Einrichtungen bestehen.

Die Anzahl der Umformereinheiten für jeden Pol der Gleichstromübertragung kann beliebig groß sein.

Die Vorwärmung der Ventile der Reserveumformereinheit, die ein sofortiges Einschalten ermöglicht, kann mit verschiedenen Mitteln erreicht werden: durch Anschluß an eine Hilfsstromquelle oder durch Daueranschluß der Reserveumformereinheit an einen der Pole der Gleichstromübertragung bei verminderter Spannung und elektrischer Beanspruchung jeder Einheit dieses Pols. In diesem Fall ist einer der Schalter O₁ oder 6, normalerweise offen, und bei Ausfall einer beliebigen Einheit schaltet sich dieser ab. Die Spannung und die Belastung der übrigen Einheiten dieses Pols wachsen automatisch bis zum Normalwert an.

Die Reserveeinheit kann ebenso bei jeder Außerbetriebnahme einer beliebigen Umformereinheit zur Reparatur oder auch zur Überprüfung verwendet werden, wenn keine Störung vorliegt.

Die Wahrscheinlichkeit eines gleichzeitigen Ausfalls von zwei Einheiten ist äußerst gering.

In einem Gleichrichterwerk kann an den Umspanner der Reserveeinheit auch ein Reservegenerator des Kraftwerkes angeschlossen sein, der normalerweise das Ortswechselstromnetz einspeist.

Die Erfindung soll hauptsächlich bei der Hoch- und Höchstspannungs-Gleichstromübertragung Anwendung finden, sie kann aber ebenfalls in Mittel- und Niederspannungsnetzen, beispielsweise für Transportmittel oder andere Anlagen, eingesetzt werden, in denen von den Umformerwerken eine erhöhte Betriebssicherheit gefordert wird.

In F i g. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Hier ist die Reserveeinheit 5 an den geerdeten Pol eines einpoligen Umformerwerkes (Einleiter-System) angeschlossen.

Im Störungsfall arbeitet das Umformerwerk genauso, wie in dem in F i g. 1 dargestellten Beispiel 1, außer, daß die Reserveinheit nur Umformereinheiten eines Pols ersetzt.

In F i g. 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Umformerwerkes für eine zweipolige Gleichstromübertragung mit einem Nulleiter dargestellt, wo die Erdung nicht im Umformerwerk, sondern außerhalb erfolgt. Auf diese Weise wird der Betriebserdungspunkt zur Vermeidung von Erdströmen und Beschädigungen an erdverlegten Anlagen und auch aus Sicherheitsgründen vom Umformerwerk entfernt.

In diesem Fall werden die Erdungsschalter 6₁ und 6₂ am Nulleiter 7 angeschlossen. Das Umformerwerk arbeitet wie oben beschrieben.

Zum Zusammenbau einer Reserveumformereinheit werden die in den Umformerwerken normalerweise einzeln gelagerten Anlageteile benutzt.

Da die Reserveeinheit jede beliebige der an jeden Pol des Umformerwerkes angeschlossenen Umformereinheiten ersetzt, kann durch einen derartigen Austausch bei Ausfall z. B. einer äußeren Umformereinheit an ihre Stelle die nach innen folgende Einheit treten usw.

Deshalb ist die Isolation der Umformereinheiten gegen Erde bei einer eventuell abgestuften Ausführung entsprechend der höheren Spannung der näher am Pol liegenden Nachbareinheit zu erhöhen (außer bei den Außeneinheiten). Praktisch bedeutet das einen zusätzlichen Aufwand für die zusätzlichen Stützisolatoren der Platten, auf denen die Umformereinheiten angeordnet sind. Der Isolationspegel der Reserveeinheit gegen Erde soll minimal sein.

Diese verhältnismäßig geringen Zusatzausgaben gestatten es, die Häufigkeit eines Stromausfalls bei der Gleichstromübertragung stark zu verringern, die Betriebssicherheit der Stromversorgung zu erhöhen und Störungen, deren Wahrscheinlichkeit mit dem Anwachsen der zu übertragenden Leistungen und Spannungen sowie auch mit der damit zusammenhängenden Vergrößerung der Anzahl von Ventilen steigt, schnellstens zu beseitigen und den Betrieb von Umformerwerken durch vorbeugende Reparatur jeder beliebigen Einheit ohne Minderung der Übertragungsleistung zu verbessern.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Umformerwerk für Gleichstromübertragung, das aus in Reihe geschalteten Umformereinheiten aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Reserveümformereinheit (5) in Reihe mit den Umfonnereinheiten (I₁ bis I₄) an der Stelle der Betriebserdung (3) des Umformerwerkes eingeschaltet ist und daß beiderseits der Reserveumformereinheit Erdungsschalter (O₁ und 6.,) vorgesehen sind, die normalerweise geschlossen sind und von denen sich derjenige bei Ausfall einer beliebigen Umformereinheit öffnet, der auf deren Seite liegt.

2. Umformerwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reserveumformereinheit (5) bei einem Zweileiter-Übertragungssystem mit einem im Umformerwerk geerdeten Mittelpunkt in diesem Mittelpunkt eingeschaltet ist.

3. Umformerwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reserveumformereinheit (5) bei einem als Einleiter-Übertragungssystem ausgeführten Umformerwerk an den geerdeten Pol des Umformerwerkes angeschlossen ist.

4. Umformerwerk nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erdungsschalter (6j und 6₂) über Nulleiter (7) an die Betriebserdung (3) angeschlossen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen