DE19528766C1

DE19528766C1 - Thyristor switched capacitor bank

Info

Publication number: DE19528766C1
Application number: DE19528766A
Authority: DE
Inventors: Kadry Dr Ing Sadek; Marcos-Antonio Dipl In Pereira
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1995-08-04
Filing date: 1995-08-04
Publication date: 1997-01-16
Anticipated expiration: 2015-08-05
Also published as: EP0842557A1; AU6512696A; NO980034D0; CA2228487A1; WO1997006589A1; NO980034L

Abstract

A thyristor switched capacitor bank (10) has a thyristor switch (14) and a capacitor bank (16). The capacitor bank (16) is subdivided into at least two capacitor groups (22, 24, 26) connected in series. A series mounting composed of a thyristor switch (14) and an inductance coil (30) are connected in parallel to the capacitor group (24, 26) opposed to the mains connection (12) of the first capacitor group (22). A thyristor-controlled capacitor bank (10) is thus obtained whose thyristor switch (14) needs to be adapted to only a fraction of the simple main voltage. This has considerably advantages for economic reasons.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine thyristorgeschaltete Kon densatorbank mit einem Thyristorschalter und einer Konden satorbank.The invention relates to a thyristor switched Kon capacitor bank with a thyristor switch and a condenser satorbank.

Ein statischer Kompensator, auch als Static Var Compensator (SVC) bezeichnet, besteht aus einem oder mehreren parallel geschalteten induktiven und kapazitiven Zweigen, die über einen eigenen Transformator oder auch über die Tertiärwick lung eines Netztransformators an das Hochspannungsnetz ange schlossen werden. Der Einsatz eines eigenen Transformators bietet durch die Festlegung der Nennspannung auf der Sekun därseite die Möglichkeit, die Betriebsmittel optimal bezug lich ihrer Strom- und Spannungsansteuerung auszulegen. In Mittelspannungsnetzen bis 30 kV kann auch ein direkter Anschluß wirtschaftlich sein.A static compensator, also as a Static Var Compensator (SVC) consists of one or more in parallel switched inductive and capacitive branches that over own transformer or also via the tertiary wick tion of a network transformer to the high-voltage network be closed. The use of your own transformer offers by specifying the nominal voltage on the second On the other hand, the possibility of optimally procuring the equipment to design their current and voltage control. In Medium voltage networks up to 30 kV can also be a direct one Connection be economical.

Die kapazitive Leistung wird über fest angeschlossene oder geschaltete Kondensatoren (Kondensatorbank), auch als Fixed Capacitor (FC) bezeichnet, oder thyristorgeschaltete Konden satoren, auch als Thyristor Switched Capacitor (TSC) bezeich net, erbracht. In dieser Anwendung wird normalerweise hierzu ein Thyristorschalter verwendet, der aus mehreren in Reihe geschalteten, antiparallelen Thyristoren besteht. Die Kon densatorbank muß dann mit einer Schutzdrossel versehen werden, um die Einschaltstromsteilheit zu begrenzen. Der Einsatz mechanisch geschalteter Kondensatoren unterliegt betrieblichen Einschränkungen. Um Ausgleichsvorgänge beim Einschalten so gering wie möglich zu halten und damit Überbeanspruchungen auszuschließen, muß die Kondensatorbank beim Einschalten über einen Leistungsschalter stets entladen sein (z. B. über Entladewiderstand oder -wandler). Demge genüber bietet ein Thyristor als Schalter den Vorteil, daß die Kondensatorbank aus jedem Ladezustand und beliebig oft mit dem geringst möglichen Ausgleichsvorgang zu- und abge schaltet werden kann. Die hierzu erforderliche "Intelligenz" der Steuerung ist in der Digitaltechnik leicht realisierbar.The capacitive power is via permanently connected or switched capacitors (capacitor bank), also as fixed Capacitor (FC), or thyristor-connected condensers sensors, also known as Thyristor Switched Capacitor (TSC) net, provided. This application usually does this a thyristor switch is used which consists of several in series switched, anti-parallel thyristors. The con The capacitor bank must then be provided with a protective choke to limit the inrush current steepness. Of the Use of mechanically switched capacitors is subject to operational restrictions. To compensate for Turn on to keep it as low as possible and therefore To avoid overstressing, the capacitor bank Always discharge when switching on via a circuit breaker be (e.g. via discharge resistor or converter). Demge compared to a thyristor as a switch has the advantage that the capacitor bank from any state of charge and as often as you like with the least possible compensation process can be switched. The "intelligence" required for this the control is easy to implement in digital technology.

Aus der DE 28 04 481 C2 ist eine Anordnung zur Steuerung der Blindleistung eines an ein reaktanzbehaftetes Wechselstrom netz angeschlossenen Leistungskondensators bekannt. Um beim schnellen Schalten der Kompensationsblindleistung eine hohe Beanspruchung der Stromrichterventile zu vermeiden, ist zur Reihenschaltung, bestehend aus Leistungskondensator, anti parallel geschaltete Stromrichterventile und einer Drossel spule, ein Paar aus ein- und ausschaltbaren antiparallel geschalteten Stromrichterventilen mit parallel liegendem Speicherkondensator in Reihe geschaltet. Beim Abschalten der ein- und ausschaltbaren Stromrichterventile nimmt der Speicherkondensator die in der Drosselspule gespeicherte Energie auf und speist diese in der folgenden Halbschwingung beim Einschalten der Stromrichterventile wieder in den Strom kreis. Somit arbeitet diese Schaltung verlustfrei.DE 28 04 481 C2 describes an arrangement for controlling the Reactive power of an alternating current with a reactance network connected power capacitor known. To at fast switching of the compensation reactive power a high Avoid stressing the converter valves Series connection, consisting of power capacitor, anti converter valves connected in parallel and a throttle coil, a pair of anti-parallel that can be switched on and off switched converter valves with parallel Storage capacitor connected in series. When you turn off the The converter valves can be switched on and off Storage capacitor that stored in the choke coil Energy and feeds it in the following half-vibration when switching the converter valves back into the current circle. This circuit therefore works without loss.

Die induktive Leistung wird über Drosselspulen erbracht. Diese können entweder geschaltet (Thyristor Switched Reactor (TSR)) oder mit einer entsprechenden Steuerung in der Grund schwingungs-Blindleistung auch geregelt (Thyristor Controlled Reactor, (TCR)) werden. Hierzu kann die gesamte, an das Netz abgegebene Blindleistung des statischen Kompensators stufen los im Rahmen der am Netzknotenpunkt erforderlichen kapazi tiven oder induktiven Blindleistung verstellt werden.The inductive power is provided via choke coils. These can either be switched (thyristor switched reactor (TSR)) or with an appropriate control in the reason Vibration reactive power also controlled (Thyristor Controlled Reactor, (TCR)). For this, the entire, connected to the network Step reactive power of the static compensator go within the capacities required at the network node tive or inductive reactive power can be adjusted.

Die kontinuierliche Regelung eines TCR-Zweiges ist immer mit einer Erzeugung von harmonischen Strömen verbunden, die durch den Einsatz von Filtern am Anschlußpunkt des TCR vom Übertra gungsnetz ferngehalten werden müssen. Die Erzeugung von Ober schwingungen kann nur dadurch völlig ausgeschlossen werden, daß der induktive Zweig gleich wie der kapazitive Zweig ge schaltet betrieben wird (Thyristor Switched Reactor (TSR)). Die installierte induktive Blindleistung wird dann ebenfalls nur zu- oder abgeschaltet.The continuous control of a TCR branch is always included a generation of harmonic currents connected by the use of filters at the connection point of the TCR from the trans network must be kept away. The generation of waiters Vibration can only be completely ruled out if that the inductive branch is the same as the capacitive branch is operated (Thyristor Switched Reactor (TSR)). The installed inductive reactive power is then also only switched on or off.

Aus der DE 24 56 895 C3 ist eine Anordnung zur Kompensation von induktiver Blindleistung in einem Wechselstromnetz zur Erzeugung einer steuerbaren kapazitiven Blindleistung be kannt. Diese Anordnung weist eine dauernd unmittelbar paral lel ans Netz angeschlossene Kondensatorbatterie und eine über einen mit einer Hochspannungswicklung am Netz liegenden Transformator angeschlossene Drosselspule mit steuerbarer Blindleistung auf. Außerdem weist diese Anordnung eine zweite Kondensatorbatterie auf, die über den Transformator ans Netz angeschlossen ist. Die Nennleistung dieser zweiten Kondensa torbatterie ist gleich einem Bruchteil der maximalen Blind leistung der Drosselspule. Durch die Verwendung der zweiten Kondensatorbatterie auf der Niederspannungsseite des Trans formators werden die Nennleistung und die Verluste dieses Transformators wesentlich niedriger.DE 24 56 895 C3 describes an arrangement for compensation of inductive reactive power in an AC network Generation of a controllable capacitive reactive power knows. This arrangement has a permanent parallel lel connected capacitor battery and one over one with a high-voltage winding on the network Transformer connected choke coil with controllable Reactive power. In addition, this arrangement has a second Capacitor battery connected to the grid via the transformer connected. The nominal power of this second condenser Door battery is equal to a fraction of the maximum blind performance of the inductor. By using the second Capacitor battery on the low voltage side of the Trans formators are rated power and losses of this Transformer much lower.

Der statische Kompensator kann grundsätzlich verschiedene Re gelaufgaben erfüllen. Beim Einsatz in Übertragungsnetzen ist dies primär die Aufgabe der Spannungsregelung. Damit kann der statische Kompensator auch zur Begrenzung von betriebsfre quenten Überspannungen beitragen, einen Beitrag zur Verbesse rung der Netzstabilität liefern und auch Leistungspendelungen zwischen Teilnetzen bedämpfen.The static compensator can basically different Re fulfill gel tasks. When used in transmission networks this is primarily the task of voltage regulation. So that the static compensator also for the limitation of operational fre Quent surges contribute to the improvement supply of network stability and also power fluctuations dampen between subnets.

Im Aufsatz "Statische Kompensatoren und ihre Komponenten", abgedruckt in der DE-Zeitschrift "etz", Band 112 (1991), Heft 17, Seiten 926 bis 930, werden Schaltungsarten, Anwendung und Auslegungskriterien der verwendeten Komponenten von stati schen Kompensatoren in der Thyristortechnik diskutiert. Die dargestellten realisierten statischen Kompensatoren bestehen jeweils aus mehreren Blindleistungsstellern, die mittels eines Transformators an ein Hochspannungsnetz angeschlossen sind. Die Auswahl und die Kombination der verschiedenen Blindleistungssteller hängt im wesentlichen von den Anforde rungen des Netzes ab. Dabei sind u. a. die folgenden Ge sichtspunkte zu berücksichtigen: Gesamtkosten des Kompensa tors, Verlustbewertung, Zuverlässigkeit, Wartungsaufwendungen und Erweiterungsmöglichkeiten des Kompensators. Beispielswei se besteht die SVC-Anlage Kemps Creek/Australien aus einer thyristorgeschalteten Drossel (TSR) und zwei thyristorgeschalteten Kondensatorbanken (TSC). Die drei Phasen jedes dieser Blind leistungssteller sind elektrisch in Dreieck geschaltet und sind identisch aufgebaut.In the article "Static compensators and their components", printed in the DE magazine "etz", volume 112 (1991), booklet 17, pages 926 to 930, circuit types, application and Design criteria of the components used by stati compensators in thyristor technology discussed. The realized realized static compensators exist each consisting of several reactive power controllers, which by means of of a transformer connected to a high-voltage network are. The selection and combination of the different Reactive power controller essentially depends on the requirements of the network. Here are u. a. the following ge aspects to consider: total costs of the compensation tors, loss assessment, reliability, maintenance expenses and expansion options of the compensator. For example The SVC plant in Kemps Creek / Australia consists of one thyristor switched choke (TSR) and two thyristor switched Capacitor banks (TSC). The three phases of each of these blinds Power controllers are electrically connected in a delta and are constructed identically.

Wie bereits erwähnt, sollte die Kondensatorbank der thyri storgeschalteten Kondensatorbank (TSC) stets beim Einschalten entladen sein. In der Regel wird die Kondensatorbank im Stromnulldurchgang, d. h. zum Zeitpunkt maximaler Netzspan nung, vom Wechselspannungsnetz getrennt. Ist die Entladung der Kondensatorbank über einen Entladekreis im Vergleich zur Schwingungsdauer der Wechselspannung ein langsamer Vorgang, so tritt am Thyristorschalter nach einer halben Schwingungs dauer praktisch die doppelte maximale Netzspannung auf. Für den Thyristorschalter müssen relativ teuere Thyristoren mit erhöhter Spannungsfestigkeit verwendet oder müssen mehrere Thyri storschalter hintereinandergeschaltet werden. Würde nun im ungünstigsten Zeitpunkt eine Fehlzündung eines Thyristors eintreten, so würde eine Umladung der Kondensatorbank maximal auf die dreifache Netzspannungsamplitude erfolgen. As already mentioned, the capacitor bank of the thyri capacitor bank (TSC) always switched on when switched on be discharged. As a rule, the capacitor bank in the Zero current crossing, d. H. at the maximum mains voltage voltage, separated from the AC network. Is the discharge the capacitor bank via a discharge circuit compared to the Period of oscillation of the AC voltage a slow process, so occurs at the thyristor switch after half an oscillation practically lasts twice the maximum mains voltage. For the thyristor switch must have relatively expensive thyristors increased dielectric strength used or need multiple thyri fault switches can be connected in series. Would now worst case misfire of a thyristor would occur, a maximum charge of the capacitor bank to three times the mains voltage amplitude.

Um den Thyristorschalter nur für eine einfache maximale Netz spannung bemessen zu müssen, was aus wirtschaftlichen Gründen von erheblichem Vorteil ist, muß sich die Kondensatorbank über einen Entladekreis schnell genug, längstens während einer halben Periode der Wechselspannung, entladen können. Die Dauer einer halben Periode beträgt bei einer Frequenz der Wechselspannung von 50 Hz 10 ms. Die Kondensatorbank weist üblicherweise eine Kapazität in der Größenordnung von einigen 100 µF auf. Damit sich eine so große Kondensatorbank in 10 ms über haupt entladen kann, muß der Entladekreis niederohmig sein. Ein reiner ohmscher Widerstand im Entladekreis dürfte z. B. nur wenige Ohm betragen, was für den Kondensator praktisch einen Kurzschluß mit entsprechend hoher Verlustleistung dar stellt, welche bei Zuschaltung der Kondensatorbank zum Wech selspannungsnetz nicht tolerierbar ist.To the thyristor switch only for a simple maximum network voltage to be measured, which for economic reasons is of considerable advantage, the capacitor bank over a discharge circuit quickly enough, at the longest during half a period of AC voltage, can discharge. The duration of half a period at a frequency is AC voltage of 50 Hz 10 ms. The capacitor bank points usually a capacity on the order of a few 100 µF. So that such a large capacitor bank over 10 ms can discharge at all, the discharge circuit must have a low resistance. A pure ohmic resistance in the discharge circuit should z. B. just a few ohms, which is practical for the capacitor a short circuit with a correspondingly high power loss provides which when switching on the capacitor bank to change voltage grid is not tolerable.

Aus der EP 0 116 275 B1 ist ein Blindleistungskompensator be kannt, wobei der Kondensatorbank ein Entladekreis mit minde stens einem induktiven Blindwiderstand parallelgeschaltet ist und wobei eine erste Steuereinheit für den Thyristorschalter vorgesehen ist, welcher aus Strom- und Spannungsmeßsignalen eines zu kompen sierenden Wechselspannungsnetzes Zündsignale für den Thyri storschalter erzeugt, wobei der Entladekreis dauernd ge schlossen ist und der induktive Blindwiderstand variabel ist, derart, daß er im Betriebszustand bei geschlossenem Thyri storschalter größer und bei geöffnet ein Thyristorschalter kleiner in seinem Wert ist. Ein Vorteil dieser Ausführungs form besteht darin, daß eine schnelle und kontinuierliche Entladung der Kondensatorbank nach deren Abschalten vom Wechselspannungsnetz, ohne daß irgendwelche störungsanfällige und teuere Schaltelemente im Entladekreis der Kondensatorbank notwendig sind, erfolgt. Als induktiver Blindwiderstand ist eine Entlade kreis-Drossel mit Eisenkern vorgesehen, deren Eisenkern bei demjenigen Strom, welcher sie bei geschlossenem Thyristor schalter durchfließt, wenigstens weitgehend ungesättigt und bei größeren Strömen zunehmend gesättigt ist und deren Wick lungswiderstand so bemessen ist, daß der Entladevorgang einer stark gedämpften oder apriorischen Schwingung ent spricht. Somit wirkt die Entladekreis-Drossel durch die Sätti gungseigenschaften ihres Eisenkerns im Entladekreis als va riabler Blindwiderstand, der bei Zuschalten des Kondensators zum Wechselspannungsnetz, d. h. bei geschlossenem Thyristor schalter, größer ist, als wenn die Kondensatorbank bei geöff netem Thyristorschalter vom Wechselspannungsnetz getrennt ist. Der Unterschied zwischen diesen beiden Zuständen ist da bei so erheblich, daß im erstgenannten Fall im Entladefall nur ein kleiner, nicht ins Gewicht fallender Strom fließt, während im zweiten Fall ein großer, die Kondensatorbank in weniger als einer halben Periode der Wechselspannung entla dender Strom fließen kann. Außerdem kann der Entladekreis dauernd geschlossen sein. Eine Unterbrechung des Ladekreises während der Zuschaltung der Kondensatorbank zum Wechselspan nungsnetz ist nicht erforderlich. Damit wird erreicht, daß die Ventilspannung relativ niedrig ist und somit Kosten für teuere Hochspannungsthyristoren eingespart werden.A reactive power compensator is known from EP 0 116 275 B1 knows, the capacitor bank has a discharge circuit with min least an inductive reactance is connected in parallel and a first control unit is provided for the thyristor switch, which one from current and voltage measurement signals to compen based AC voltage ignition signals for the Thyri fault switch generated, the discharge circuit continuously ge is closed and the inductive reactance is variable, such that he is in the operating state with the Thyri closed fault switch larger and a thyristor switch when open is smaller in value. An advantage of this execution form is that fast and continuous Discharge of the capacitor bank after switching it off from AC network, without any interference prone and expensive switching elements in the discharge circuit of the capacitor bank are necessary, he follows. Discharge is an inductive reactance Circular choke provided with iron core, the iron core at the current which they with closed thyristor flows through switch, at least largely unsaturated and is increasingly saturated with larger currents and their wick Resistance is dimensioned so that the discharge process a strongly damped or a priori vibration speaks. The discharge circuit choke thus acts through the satti properties of your iron core in the discharge circuit as va riabler reactance, which when switching on the capacitor to the AC network, d. H. when the thyristor is closed switch, is larger than when the capacitor bank is open netem thyristor switch separated from the AC network is. The difference between these two states is there at so considerable that in the former case in the event of unloading only a small, insignificant current flows, while in the second case a large one, the capacitor bank in less than half a period of the AC voltage the current can flow. In addition, the discharge circuit be permanently closed. An interruption in the charging circuit during the connection of the capacitor bank to the alternating voltage network is not required. This ensures that the valve voltage is relatively low and therefore costs for expensive high-voltage thyristors can be saved.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine thyristor geschaltete Kondensatorbank anzugeben, bei der die Ventil spannung ebenfalls relativ niedrig ist, ohne dabei einen spe ziellen Entladekreis zu verwenden.The invention is based on the object of a thyristor indicate switched capacitor bank at which the valve voltage is also relatively low without sacrificing a specific target discharge circuit to use.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des An spruchs 1 gelöst.This object is achieved by the features of the An spell 1 solved.

Dadurch, daß die Kondensatorbank einer thyristorge schalteten Kondensatorbank (TSC) mit einem Thyristorschalter in wenigstens zwei in Reihe geschaltete Kondensatorgruppen aufgeteilt ist, wobei der am Netzanschluß liegenden ersten Kondensatorgruppe die mindestens eine weitere Kondensatorgruppe nachgeschaltet ist, zu der jeweils die Reihenschaltung eines Thyristorschalters und einer Drosselspule parallel geschaltet ist, erhält man einen kapazitiven Spannungsteiler, so daß der Thyristorschalter mit einem dem Spannungsver hältnis proportionalen Spannungswert belastet wird. Durch die Aufteilung der Kondensatorbank in mehrere Kondensatorgruppen, deren Kapazitätswerte frei gewählt werden können, entspricht die Spannung eines jeden Thyristorschalters der Spannung der zugeordneten Kondensatorgruppe.Because the capacitor bank of a thyristorge switched capacitor bank (TSC) with a thyristor switch in at least two in series switched capacitor groups is divided, the am Main capacitor connection lying at least one further capacitor group Is connected to the capacitor group, to each of which the series circuit a thyristor switch and a choke coil connected in parallel, you get a capacitive voltage divider, so that the thyristor switch with a voltage ver ratio proportional voltage value is loaded. Through the Division of the capacitor bank into several capacitor groups, whose capacity values can be freely selected the voltage of each thyristor switch the voltage of the assigned capacitor group.

Somit kann der Thyristorschalter auf einen Bruchteil der ma ximalen Netzspannung bemessen werden. Ein weiterer Vorteil dieser erfindungsgemäßen thyristorgeschalteten Kondensator bank besteht darin, daß die Kapazitäten einer einzelnen Kon densatorbank in Stufen, die einen Bruchteil der gesamten Ka pazität der Kondensatorbank aufweisen, je nach Kombination von zu- und ausgeschalteten Thyristorschaltern variiert wer den kann.Thus, the thyristor switch can be set to a fraction of the ma maximum mains voltage. Another advantage this thyristor-connected capacitor according to the invention bank is that the capacity of a single account capacitor bank in steps that represent a fraction of the total Ka capacitance of the capacitor bank, depending on the combination of switched on and off thyristor switches varies who that can.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der ein Ausführungsbeispiel einer erfin dungsgemäßen thyristorgeschalteten Kondensatorbank schema tisch veranschaulicht ist.To further explain the invention, reference is made to the drawing Reference, in which an embodiment of an invented inventive thyristor switched capacitor bank scheme is illustrated table.

Fig. 1 zeigt eine bekannte thyristorgeschaltete Kondensator bank, in Fig. 1 shows a known thyristor switched capacitor bank, in

Fig. 2 ist in einem Diagramm über der Zeit t der Verlauf der zugehörigen Thyristorspannung dargestellt, wogegen in Fig. 2 is shown in a diagram over time t the course of the associated thyristor voltage, whereas in

Fig. 3 in einem Diagramm über der Zeit t der Verlauf des zu gehörigen Thyristorstromes dargestellt ist, Fig. 3 in a diagram over the time t is shown the curve of the thyristor current to associated,

Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße thyristorgeschaltete Kon densatorbank, wobei in Fig. 4 shows an inventive thyristor-connected capacitor bank, wherein in

Fig. 5 in einem Diagramm über der Zeit t die zugehörige Thy ristorspannung und in Fig. 5 in a diagram over time t the associated Thy ristor voltage and in

Fig. 6 in einem Diagramm über der Zeit t der Verlauf des zu gehörigen Thyristorstromes dargestellt sind. Fig. 6 are shown in a diagram over time t the course of the associated thyristor current.

In den Figuren sind übereinstimmende Teile und Größen mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.Matching parts and sizes are shown in the figures matching reference numerals.

In der Fig. 1 ist mit 2 eine Leitung eines elektrischen Netzes (Wechselstromnetzes) bezeichnet, das von einem Generator 4 ge speist wird. An dieser Leitung ist ein Transfor mator 6 angeschlossen, an dessen Sekundärwicklung eine thyristorgeschaltete Kondensatorbank 10 mittels eines Netzanschlusses 12 ange schlossen ist. Diese thyristorgeschaltete Kondensatorbank 10 besteht aus einem Thyristorschalter 14 und einer Kondensatorbank 16, die in Reihe geschaltet sind. Der Thyristorschalter 14 ist aus antiparallelen Thyristoren 18 und 20 aufgebaut. Die Zündelektroden dieser Thyristoren 18 und 20 sind mit einer nicht näher dargestellten Steuereinheit verbunden, die aus Signalen des Netzes an sich bekannter und deshalb auch nicht näher erläuterter Weise bei Bedarf an Blindleistung im Wechselspannungsnetz 2 phasenrichtige Impul se für die Thyristoren 18 und 20 des Thyristorschalters 14 erzeugt. Der Transformator 6 dient lediglich zur Anpassung der Netzspannung an die Spannung, die aus wirtschaftlichen Gründen für die thyristorgeschaltete Kondensatorbank 10 ge wählt wurde. Die thyristorgeschaltete Kondensatorbank 10 kann auch direkt an das Netz angeschlossen werden. Mittels des Thyristorschalters 14 kann in kürzester Zeit die Kondensator bank 16 zu- oder abgeschaltet werden. Das Zuschalten geschieht so, daß dabei möglichst keine Ausgleichsvorgänge entstehen. Da dies nicht unter allen Betriebsbedingungen erreicht werden kann, werden Drosselspulen vorgesehen, die den Einschaltstrom der Kondensatorbank 16 begrenzen.In Fig. 1, 2 denotes a line of an electrical network (AC network), which is fed by a generator 4 ge. A transformer 6 is connected to this line, to the secondary winding of which a thyristor-switched capacitor bank 10 is connected by means of a mains connection 12 . This thyristor-switched capacitor bank 10 consists of a thyristor switch 14 and a capacitor bank 16 , which are connected in series. The thyristor switch 14 is constructed from anti-parallel thyristors 18 and 20 . The ignition electrodes of these thyristors 18 and 20 are connected to a control unit (not shown in more detail) which, from signals in the network, is known per se and therefore also not explained in more detail when required for reactive power in the AC network 2 phase-correct pulses for the thyristors 18 and 20 of the thyristor switch 14 generated. The transformer 6 is only used to adapt the mains voltage to the voltage that was chosen for economic reasons for the thyristor-switched capacitor bank 10 . The thyristor-switched capacitor bank 10 can also be connected directly to the network. By means of the thyristor switch 14 , the capacitor bank 16 can be switched on or off in a very short time. The connection is done in such a way that no compensation processes occur. Since this cannot be achieved under all operating conditions, choke coils are provided which limit the inrush current of the capacitor bank 16 .

Ist der Thyristorschalter 14 geschlossen, also elektrisch leitend, und damit die Kondensatorbank 16 dem Wechselspan nungsnetz zugeschaltet, so entspricht die Spannung an der Kondensatorbank 16 in jedem Augenblick der Netzspannung. Wird die Kondensatorbank 16 durch Öffnen des Thyristorschalters 14 vom Wechselspannungsnetz getrennt, so übernimmt der Thyri storschalter 14 zum Schaltzeitpunkt die Kondensatorspannung und in der Folge, mit der Veränderung der Kondensatorspannung und der Netzspannung, jeweils die Differenzspannung aus bei den. In der Regel wird die Kondensatorbank 16 im Stromnull durchgang, d. h., zum Zeitpunkt maximaler Netzspannung, vom Wechselspannungsnetz getrennt.If the thyristor switch 14 is closed, thus electrically conductive, and thus the capacitor bank voltage network 16 is switched to the change of tension, so the voltage on the capacitor bank 16 corresponds at every moment the mains voltage. If the capacitor bank 16 disconnected from the AC power supply system by opening the thyristor switch 14, the Thyri accepts storschalter 14 at the switching time, the capacitor voltage and, subsequently, with the change in the capacitor voltage and the mains voltage, respectively, the difference voltage from among the. As a rule, the capacitor bank 16 is disconnected from the AC network at zero current, ie at the time of maximum mains voltage.

Ohne Entladekreis würde sich die Kondensatorbank 16 nur sehr langsam entladen. Dies hätte zur Folge, daß im Zeitpunkt des Minimums der Netzspannung die Ventilspannung u_Th etwa doppelt so groß wie die Netzspannungsamplitude wäre. Für den Thyri storschalter 14 müßten relativ teuere Thyristoren 18 und 20 mit erhöhter Spannungsfestigkeit verwendet oder mehrere Thy ristorschalter 14 hintereinandergeschaltet werden. Würde nun im ungünstigsten Zeitpunkt eine Fehlzündung eines Thyristors 18 bzw. 20 des Thyristorschalters 14 eintreten, so würde eine Umladung der Kondensatorbank 16 maximal auf die dreifache Netzspannungsamplitude erfolgen. Die zeitlichen Verläufe der Thyristorspannung u_Th und des Thyristorstromes i_Th, für diese thyristorgeschaltete Kondensatorbank 10 sind in den Fig. 2 und 3 jeweils in einem Diagramm über der Zeit t dargestellt.Without the discharge circuit, the capacitor bank 16 would discharge only very slowly. As a result, the valve voltage u _{Th would be} approximately twice as large as the line voltage amplitude at the time of the minimum line voltage. For the Thyri storschalter 14 would have to use relatively expensive thyristors 18 and 20 with increased dielectric strength or several Thy ristorschalter 14 are connected in series. If a misfire of a thyristor 18 or 20 of the thyristor switch 14 were to occur at the worst time, the capacitor bank 16 would be recharged to a maximum of three times the mains voltage amplitude. The time profiles of the thyristor voltage u _Th and the thyristor current i _Th for this thyristor-switched capacitor bank 10 are each shown in FIGS. 2 and 3 in a diagram over the time t.

Die Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemä ßen thyristorgeschalteten Kondensatorbank 10. Bei dieser thy ristorgeschalteten Kondensatorbank 10 ist die Kondensatorbank 16 beispielsweise in drei in Reihe geschaltete Kondensatorgruppen 22, 24 und 26 aufgeteilt. Den Kondensatorgruppen 24 und 26 sind jeweils eine Reihenschaltung 28 eines Thyristorschalters 14 und einer Drosselspule 30 elektrisch parallel geschaltet. Die erste Kondensatorgruppe 22, die dem Netzanschluß 12 der thyri storgeschalteten Kondensatorbank 10 direkt zugeordnet ist, weist von den Kondensatorgruppen 22, . . ., 26 den größten Kapa zitätswert auf. Diese Kondensatorgruppen 22, . . ., 26 bilden einen kapazitiven Spannungsteiler. Durch die Wahl der Kapazitätswerte der einzelnen Kondensatorgruppen 22, . . ., 26 kann die maximale Spannungsbelastung der Thyristoren 18 und 20 der Thyristorschalter 14 vorbestimmt werden. Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung der thyristorgeschalteten Kon densatorbank 10 werden folgende Vorteile erzielt: FIG. 4 shows an embodiment of a thyristor-switched capacitor bank 10 according to the invention. In this thy ristor-connected capacitor bank 10 , the capacitor bank 16 is, for example, divided into three capacitor groups 22 , 24 and 26 connected in series. A series circuit 28 of a thyristor switch 14 and a choke coil 30 are electrically connected in parallel to the capacitor groups 24 and 26 . The first capacitor group 22 , which is directly assigned to the mains connection 12 of the thyri-switched capacitor bank 10 , has of the capacitor groups 22 . . ., 26 the largest capacity value. These capacitor groups 22,. . ., 26 form a capacitive voltage divider. By choosing the capacitance values of the individual capacitor groups 22,. . ., 26 , the maximum voltage load of the thyristors 18 and 20 of the thyristor switch 14 can be predetermined. With this embodiment of the thyristor-connected capacitor bank 10 , the following advantages are achieved:

a) Die Kapazität einer thyristorgeschalteten Kondensatorbank 10 kann in Stufen, die einen Bruchteil der gesamten Kapazität der Kondensator bank 16 aufweisen, je nach Kombination von zu- und ausge schalteten Thyristorschaltern 14 variiert werden.a) The capacitance of a thyristor-switched capacitor bank 10 can be varied in stages which have a fraction of the total capacitance of the capacitor bank 16 , depending on the combination of switched-on and off thyristor switches 14 .
b) Die Thyristorschalter 14 müssen nicht für die Spannung der ganzen Kondensatorbank, sondern entsprechend der Spannung der zugeordneten Kondensatorgruppen 24 und 26, ausgelegt werden.b) The thyristor switches 14 do not have to be designed for the voltage of the entire capacitor bank, but according to the voltage of the associated capacitor groups 24 and 26 .
c) im Falle eines Zündfehlers von einem Thyristorschalter 14 kann dieser nun durch eine gesteuerte Zuschaltung ge schützt werden. Das ist jetzt angesichts des Netzbetrie bes akzeptabel, da die resultierende Änderung der Kapazi tät der Kondensatorbank auf die Wirkung einer einzigen Kondensa torgruppe 22 beschränkt ist. Durch den gesteuerten Abbau der Spannungsverlagerung in wenigen Perioden nach jedem Ausschalten des Thyristorschalters 14 (Fig. 5 und 6) wird demnach eine Schutzzündung nur notwendig, falls ein Zündfehler innerhalb dieser kurzen Zeit passiert. Damit müssen die Thyristoren 18 und 20 nicht mehr für das Drei fache der normalen Betriebsspannung ausgelegt werden.c) in the event of an ignition error from a thyristor switch 14 , this can now be protected by a controlled connection GE. This is now acceptable in view of the network operation, since the resulting change in the capacitance of the capacitor bank is limited to the action of a single capacitor group 22 . Due to the controlled reduction of the voltage shift in a few periods each time the thyristor switch 14 is switched off ( FIGS. 5 and 6), protective ignition is only necessary if an ignition fault occurs within this short time. Thus, the thyristors 18 and 20 no longer have to be designed for three times the normal operating voltage.

Gegenüber dem eingangs genannten Stand der Technik können die Thyristoren 18 und 20 jedes Thyristorschalters 14 ohne einen Entladekreis für einen Bruchteil der einfachen Netzspannung bemessen werden, was aus wirtschaftlichen Gründen von erheb lichem Vorteil ist.Compared to the aforementioned prior art, the thyristors 18 and 20 of each thyristor switch 14 can be dimensioned without a discharge circuit for a fraction of the simple mains voltage, which is of considerable economic advantage for economic reasons.

Claims

1. Thyristorgeschaltete Kondensatorbank (10), mit einem Thyristorschalter (14) und einer Kondensatorbank (16), wobei diese Kondensatorbank (16) in wenigstens zwei in Reihe geschaltete Kondensatorgruppen (22, 24, 26) aufgeteilt ist und der am Netzanschluß (12) liegenden ersten Kondensatorgruppe (22) die mindestens eine weitere Kondensatorgruppe (24, 26) nachgeschaltet ist, zu der jeweils die Reihenschaltung eines Thyristorschalters (14) und einer Drosselspule (30) parallel geschaltet ist. 1. thyristor-connected capacitor bank ( 10 ), with a thyristor switch ( 14 ) and a capacitor bank ( 16 ), said capacitor bank ( 16 ) being divided into at least two capacitor groups ( 22 , 24 , 26 ) connected in series and connected to the mains connection ( 12 ) lying first capacitor group ( 22 ) is followed by at least one further capacitor group ( 24 , 26 ) to which the series connection of a thyristor switch ( 14 ) and a choke coil ( 30 ) is connected in parallel.

2. Thyristorgeschaltete Kondensatorbank (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von den Kondensatorgruppen (22, 24, 26) die dem Netzan schluß (12) direkt zugeordnete erste Kondensatorgruppe (22) den größten Kapazitätswert aufweist.2. Thyristor switched capacitor bank ( 10 ) according to claim 1, characterized in that of the capacitor groups ( 22 , 24 , 26 ) the circuit ( 12 ) directly assigned first capacitor group ( 22 ) has the largest capacitance value.

3. Thyristorgeschaltete Kondensatorbank (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazitätswerte der der ersten Kondensatorgruppe (22) am Netzanschluß (12) abgewandten Kondensatorgruppen (24, 26) jeweils in Abhängigkeit der zulässigen Sperrspannung des zu gehörigen Thyristorschalters (14) wählbar sind.3. Thyristor switched capacitor bank ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the capacitance values of the first capacitor group ( 22 ) at the mains connection ( 12 ) facing away capacitor groups ( 24 , 26 ) each in dependence on the permissible reverse voltage of the associated thyristor switch ( 14 ) can be selected are.

4. Thyristorgeschaltete Kondensatorbank (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Thyristorschalter (14) aus antiparallelen Thyristoren (18, 20) aufgebaut ist.4. Thyristor switched capacitor bank ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the thyristor switch ( 14 ) is constructed from anti-parallel thyristors ( 18 , 20 ).