DE2509045B2

DE2509045B2 - Verfahren zum Betrieb einer zweipoligen Gleichstromiibertragungsanlage mit geerdetem Mittelpunkt

Info

Publication number: DE2509045B2
Application number: DE2509045A
Authority: DE
Inventors: Aake Dipl.-Ing. Ludvika Ekstroem (Schweden)
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1974-03-15
Filing date: 1975-03-01
Publication date: 1980-04-24
Also published as: CH585478A5; US3968419A; CA1020226A; GB1493495A; FR2264414A1; DE2509045C3; SE380687B; JPS50127139A; DE2509045A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer zweipoligen Gleichstroniübertragungsanlage mit geerdetem Mittelpunkt gemäß dem Oberbegriff des Anspruches I. Eine solche Anlage ist bekannt aus der DE-PS 9 34 781.

Bei einer solchen Übertragungsanlage bildet bei normalem Betrieb die eine Übertragungsleitung den positiven und die andere den negativen Pol. Es können die beiden Übertragungsleitungen aber auch bei einpoligem Betrieb verwendet werden, d. h. nachdem der eine Pol der Stationen abgeschaltet wurde. Hierdurch wird eine Rückleitung des Stromes durch die Erde vermieden.

Solange eine zweipolige Glcichstromübertragungsanlage im Normalbetrieb arbeitet, führt jede der beiden Übertragungsleitungen im wesentlichen denselben Strom, und die Erdverbindungen der Stationen sind im wesentlichen stromlos oder führen nur kurzzeitig relativ niedrige Ströme. Für den Normalbctrieb brauchen die Erdverbinilungen also nicht für größere oder zeitlich längere Slrome bemessen zu werden.

Fällt jedoch ein Pol der Übertragungsanlage aus, so muß für den Strom des anderen Pols ein Rückleiter vorhanden sein, und es ist oft unerwünscht, die Erdverbindungen für diesen Rückstrom dimensionieren zu müssen, was aufgrund der auftretenden hohen Erdstrome auch unzulässig sein kann. Aus diesem Grunde werden die Übertragungsanlagen oft so ausgestaltet, daß bei einpoligem Betrieb die Übertragungsleitung des weggefallenen Pols als Ruckleiter

ίο dienL Dies geschieht am einfachsten dadurch, daß jeder Pol in den Stationen mit Nebenwegschaltorganen versehen wird, wofür man eventuell die normalen Nebenwegschalter der einzelnen Stromrichter verwenden kann.

lä Gleichzeitig mit dem Einschalten der freien Leitung als Rückleiter muß die Erdverbindung in der einen Station aufgetrennt werden, da der Widerstand der freien Übertragungsleitung bedeutend größer ist als der Widerstand über die Erdverbindung. Dies gilt insbeson-

dere bei langen Freileitungen. Der Übertragungsstrom würde daher in erster Linie über die Erdverbindung fließen.

Bei dem aus der DE-PS 9 34 781 bekannten Verfahren zum Betreiben des einen Pols der Übertragungsleitung als Rückleiter werden die Nebenwegschalter der Stromrichter in der als Ruckleiter zu verwendenden Übertragungsleitung geschlossen und ein Erdungsschalter geöffneL Da über den Erdungsschalter ein beachtlicher Strom fließen kann, muß dieser als Leistungsschalter ausgebildet sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art in der Weise weiterzuentwickeln, daß die Auftrennung der Erdverbindung bei Aufrechterhaltung des Betriebes mit dem

κ verbleibenden Pol in stromlosem Zustand erfolgen kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches I vorgeschlagen, das erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale aufweist.

Vorteilhafte Weiterentwicklungen und Ausgestaltungen des Verfahrens nach der Erfindung sind in den Unleransprüchen genannt.

Durch das Verfahren nach der Erfindung wird eine Kommutierung des Rückstromes von der Erdverbindung auf die Übertragungsleitung des abgeschalteten Pols erreicht, wonach die Erdverbindung in einer Station mit einem gewöhnlichen Trennschalter geöffnet werden kann.

Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. I eine zweipolige Gleichstromübertragungsanlagc, auf die die Erfindung anwendbar ist,

F i g. 2 eine Variante der Übertragungsanlage gemäß Fig. 1.

Die Gleichstromübertragungsanlage gemäß Fig. 1 umfaßt zwei Stromrichterstationen I und 2, die an nicht gezeigte Wechselstromnetze angeschlossen sind und

durch zwei Übertragungsleitungen 3 und 4 miteinander verbunden sind. Der obere Teil der Übertragungsanlage wird als Pol A, der untere Teil als Pol B bezeichnet, jede Station enthält zwei Stromrichter 7,8 bzw. 9,10, und die Mittelpunkte zwischen diesen können über Schalter oder Trennschalter 5, 6 geerdet werden. Ferner liegen Glättungsdrosseln zwischen den Stromrichtern und den Mittelpunkten. Unter normalem zweipoligem Betrieb sind beide Schalter 5 und 6 geschlossen. Für die

Stromrichter 7 und 9 am Pol A sind Nebenwegschalter 11 bzw. 12 gezeigt. Entsprechende Nebenwegschalter, die jedoch nicht gezeigt sind, gibt es für die Stromrichter 8 und 10 am PoIA

Das Abschalten eines Stromrichters, beispielsweise wegen eines Fehlers oder zwecks Wartung, geschieht in bekannter Weise durch Sperrung und Nebenwegschaltung des Stromrichters. Gleichzeitig wird, meistens auf gleiche Art, ei'·. Stromrichter an dem entsprechenden Pol in der anderen Station abgeschaltet, um das Gleichgewicht zwischen den Stationen und damit einen stabilen Betrieb zu sichern. Wenn die Gleichstromübertragungsanlage nur einen Stromrichter pro Station und Pol hat, so wird dieser Pol spannungslos, und der Rückstrom des anderen Pols neigt dazu, über die Erdverbindung zu fließen.

Handelt es sich um eine vorbereitete Wartung, zu der beispielsweise der Pol A abgeschaltet werden soll, so kann man einfach einen der Schalter 5 oder 6 öffnen, bevor man die Nebenwegschaltung 11 und 12 schließt, wobei über die Schalter 5 und 6 während des Abschaltens im wesentlichen kein Strom fliegt. Um die Leitungsspannung im Verhältnis zur Erde festzulegen, darf nur einer der Schalters oder 6 geöffnet werden.

Handelt es sich um ein fehlerbedingtes Abschalten, beispielsweise des Poles A, dann kann man durch Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung erreichen, daß der Rückstrom nicht über die Erdverbindung, sondern über den abzuschaltenden Pol fließt, ohne daß ein Erdverbindungsschalter 5 oder 6 unter nennenswertem Strom geöffnet zu weirden braucht.

Erfolgt beispielsweise ein fehlerbedingtes Abschalten des Stromrichters 7 durch Schließen des Schalters 11, so kann die Stromregelung des Stromrichters 9 aufrechterhalten bleiben. Wenn die Station 2 eine Gleichrichterstation ist, wird ein Schließen des Schalters 11 eine Stromzunahme am Pol A bewirken, während der Strom am Pol A vermindert wird, wenn die Station 2 eine Wechselrichterstation ist. In beiden Fällen wird die Steuerung Jes Stromrichters 9 diesen auf eine niedrigere Spannung steuern, die den eingestellten Strom durch die Leitung 3 treibt. Da dieser Strom meistens in beiden Polen gleich eingestellt wird, bleiben die Erdverbindungen stromlos, so daß die Schalter 5 und 6 geöffnet werden können. Danach wird der Schalter 12 geschlossen und der Stromrichter 9 jesperrt, so daß der Pol A die Riickleitung über 11,3 und 12 übernimmt. Bei diesem Verfahren muß man jedoch Rücksicht darauf nehmen, daß ein Heruntersteuern der Spannung des einen Pols oftmals zur Folge hat. daß der Leitungsschutz auch den Strom herabsteuert, weshalb das Verfahren in der Regel "inen Eingriff in den normalen Leitungsschutz erfordert.

Ferner bewirkt in vielen Fällen ein Fehler an einem Pol eine wiederholte Sperrung und Durchschaltung der Stromrichter dieses Pols bei dem Versuch, den Fehler fortzuschalten. Die Stromrichter werden schließlich ganz gesperrt, wenn dies nicht gelingt. Bei diesem Verfahren ein Öffnen des Schalters 5 oder 6 einzulegen, ist oft unbequem, weshalb ein Abschalten eines Pols eine Sperrung des ganzen Pols bedeutet, während die Schalter 5 und 6 geschlossen bleiben. Dabei übernimmt die Erdverbindung wegen ihres geringeren Widerstandes praktisch den gesamten Strom, während die Übertragungsleitung 3 im wesentlichen stromlos wird, und es gilt somit, den Strom auf die Leitung 3 hinüberzukomimitiereti. tu diesem Zweck wird am Pol Λ ein fehlerfreier Stromrichter, beispielsweise der Stromrichter 9, stromdurchlässig gesteuert und der Schalter 12 geöffnet. Der Strom durch den Stromrichter 9 wird auf denselben Wert wie der Strom am Pol B heraufgesteuert, so daß der Strom über die Leitung 3 anwächst, während die Erdverbindung stromlos wird und der Schalter 5 oder 6 geöffnet werden kann. Danach kann der Schalter 12 wieder geschlossen undt der Stromrichter 9 gesperrt werden.

Bevor einer der Schalter 5 oder 6 geöffnet wird,, muß

ίο man dafür sorgen, daß er stromlos ist, was dadurch geschehen kann, daß man den Strom in der Erdverbindung selbst mißt, beispielsweise mittels eines Meßtransduktors 13, oder dadurch, daß man die Differenz zwischen den Strömen auf den Leitungen 3 und 4 mittels der Strommeßgeräte 14 und 15 mißt.

Man erkennt, daß alle Umschaltungen ohne eine Beeinflussung des Betriebes des Pols B erfolgen.

Welches der obengenannten Verfahren am besten geeignet ist, hängt von der jeweiligen Ausführung der Anlage im übrigen ab und ist für je fen einzelnen Fall besonders zu prüfen. Daraufhin müssen die verschiedenen Schritte in ein automatisches Steuergerät programmiert werden, eventuell in Abhängigkeit davon, ob es sich um geplante Umschaltungen, beispielsweise zv^ecks Wartung, oder um Umschaltung aufgrund von Fehlern an einem Pol handelt.

Die Wiedereinschaltung eines Pols geschieht in üblicher Weise, indem man jeden Stromrichter für sich einschaltet und aufsteuert, beispiels'veise nach der obengenannten Offenlegungsschrift.

Die Kommutierung des Stroms von der Erdverbindung zum Leiter 3 im vorgenannnten Beispiel erfolgt, wie gesagt, dadurch, daß man den Strom im Stromrichter 9 auf den Wert des Stromes am unteren Pol B hochsteuert. Es wächst also ein Kommutierungsstrom im Kreis aus den Schaltelementen 9,6,5,11,3 und 14 an, und da dieser Kreis einen relativ geringen Widerstand hat, ist nur eine relativ gering» Aussteuerung des Stromrichters 9 erforderlich. Dies bedeutet.

daß der Stromrichter 9 während des Umschaltens eine slaii'.e Blindlast für das angeschlossene Wechselstromnetz darstellt.

Dies kann vermieden werden, wenn man den Stromrichter 9 nach den in den deutschen Offenlegungs-

■t5 Schriften 21 06 335 und 20 55 946 gezeigten Prinzipien steuert. Hierbei arbeitet der eine Teil des Stromrichters 9 als Gleichrichter und der andere Teil als Wechselrichter. Dies ist sowohl dann möglich, wenn der Stromrichter 9 zwei getrennte, in Reihe geschaltete Stromrichier umfaßt als auch dann, wenn er nur aus einer einzigen Ventilbrücke bestellt, deren zwei Kommutierungsgruppen mit verschiedenen Steuerwinkeln gesteuert werden. In welcher Weise man auch den Stromrichier 9 steuert, man muß mit Oberwellen im Strom des obengenannten Kommutierungskreises rechnen, so daß der Strom über die Schalter 5 und 6 eine Wechselstromkomponente und Nulldurchgänge bekommen kann. Dies ist jedoch aus schalttechnischer Sicht ein Vorteil. Eventuell kann ma'i die Stromsteuerung des Stromrichters 9 so variieren, daß der Strom des Stromrichters 9 den Strom des anderen Pols abwechselnd überschreitet und unterschreitet, wodurch man ausgeprägte Nulldurchgänge des Erdstromes erhält.

Ferner ist sicherzustellen, daß die Spannung des

μ Stromrichters 9 keif.'? höheren Werte annehmen kann, nachdem Schalter 5 oder 6 geöffnet wurde, da derartige höhere Spannungen zu Überspannungen an der Erdverbindunc führen können. Hie ecraac untrrhm. hm

wurde. Die Begrenzung der Spannung des Stromrichters 9 geschieht z.weckmäßigerweisc durch eine Begrenzung seines Steuerwinkels auf einen kleinen Bereich um 90°.

In F i g. I und in den obigen Ausführungen wurden die "> Schalter 11 und 12 als individuelle Nebenwegschaltcr für die einzelnen Stromrichter beschrieben, was unpraktisch sein kann. Wenn zum Beispiel an jedem Pol in den Stationen mehrere in Reihe geschaltete Stromrichter vorhanden sind, muß jeder mit einem in Nebenwegschalter versehen werden, während gleichzeitig in jeder Station für jeden Pol ein besonderer Nebenwegschalter für den ganzen Pol vorhanden ist. Die individuellen Nebenwegschalter für die Stromrichter müssen dabei derart beschaffen sein, daß sie den an i> sie normalerweise gestellten Anforderungen hinsichtlich Schaltvermögcn, Schaltgeschwindigkeit usw. genügen, während die Nebenwegschalter für die ganzen Pole als cuiicH-ite TiOnnsciiälici iiliiic ucSuiiucn: Aiiiui uOiüiigen an Schnelligkeit und Schaltvermögen ausgeführt sein können. Welche Art der Nebenwegschaltung für die Pole verwendet wird, ist für die Erfindung jedoch von geringerer Bedeutung, da diese das Unterbrechen einer Endverbindung betrifft, um eine metallische Rückleitung für den verbliebenen Pol sicherzustellen.

F i g. 2 zeigt, wie die Erfindung bei Übertragungsanlagen mit mehreren Stationen 16—19 mit Nebenwcgschaltern 20 bis 25 angewandt werden kann. Am Pol A sind dabei die Stationen 18 und 19 in Reihe geschaltet und dienen zur alternativen Einschaltung durch Öffnen der entsprechenden Nebenwegschaltcr 22 und 23. Hierdurch wird eine der Stationen 18 oder 19 mit Pol Λ der Station 16 zusammenarbeiten. Im zweipoligen Betrieb sind beide Erdungsschalter 26 und 27 geschlossen. Beim Abschalten des Pols Λ werden die Ncbenwegschalter 20 und 25 geschlossen und Schalter 26 und 27 geöffnet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Betrieb einer zweipoligen Gleichstromübertragungsanlage mit jeweils zweipoligen Stromrichterstationen mit geerdetem Mittelpunkt, die über zwei Übertragungsleitungen, eine für jede Polarität, miteinander verbunden sind, wobei im Falle einer Störung in nur einer Stromrichterstation jedoch ungestörten Übertragungsleitungen nach Abschaltung des einen Pols der Stationen die zugehörige Übertragungsleitung als Rückleitung für den verbliebenen Pol eingeschaltet und die Erdverbindung mindestens eines der Mittelpunkte aufgehoben wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Pol der als Rückleiter dienenden Übertragungsleitung zunächst der noch bestehenden Erdverbindung parallelgeschaltet und anschließend vermittels des noch arbeitsfähigen Stromrichters in einer der Stationen in dem gestörten Teil der Gleichstromübertragi;rgsanlage auf denselben Strom wie der in Betrieb befindliche Pol hermifgesteiiert wird, daß der Strom über die Erdverbindung in einer Station gemessen wird und daß, wenn dieser Strom im wesentlichen zu Null geworden ist, die Erdverbindung in der einen Station unterbrochen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Heraufsteuern des genannten Pols in der einen Station der eine Teil des Pols in Gleichrichteibetrieb und der andere Teil in Wechseirichterbctrieb arbeitet.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Heraufsteuern des Pols in de« einen Station derart geschieht, daß der Stro.n dieser Station abwechselnd größer und kleiner als der S, om des im Betrieb befindlichen Pols ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Heraufsteuern eines Pols in der einen Station die Spannung dieses Pols innerhalb bestimmter niedriger Grenzen gehalten wird, beispielsweise durch eine Begrenzung des Steuerwinkels auf einen kleinen Bereich um 90°.