DE677218C - Arrangement for suppressing harmonics on direct or alternating current high voltage transmission lines - Google Patents

Arrangement for suppressing harmonics on direct or alternating current high voltage transmission lines

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DE677218C
DE677218C DES129356D DES0129356D DE677218C DE 677218 C DE677218 C DE 677218C DE S129356 D DES129356 D DE S129356D DE S0129356 D DES0129356 D DE S0129356D DE 677218 C DE677218 C DE 677218C
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DE
Germany
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voltage
harmonic
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direct
alternating current
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DES129356D
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Felix Busemann
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/01Arrangements for reducing harmonics or ripples
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/40Arrangements for reducing harmonics

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Description

Anordnung zur Unterdrückung von Oberwellen an Gleich- oder Wechselstromhochspannungsübertragungsleitungen Bekanntlich enthalten Gleich- oder Wechselstromnetze, die von Gleichrichtern bzw. von Wechselrichtern oder Umrichtern (Stromtoren) gespeist werden, ausgeprägte Oberwellen, die durch die Arbeitsweise dieser elektrischen Entladungsgefäße verursacht sind. Es ist bekannt, daß man zur Unterdrückung dieser Oberwellen in der Spannung von Gleichrichtern Resonanzkreise verwendet, die man parallel zur abgehenden Gleichstromleitung schaltet und die die Oberwellen vernichten, da sie für die auftretende Oberwellenspannung einen Kurzschluß darstellen. Die auftretenden Kurzschlußströme -fließen durch eine in die Leitung . eingeschaltete Drosselspule und erzeugen an dieser Spannungsabfälle von etwa, der vollen Höhe der in der Gleichrichterspannung enthaltenen Oberwellenspannung der Eigenfrequenz des Resonanzkreises. Beispielsweise ist bei Gleichstromhochspannungsübertragungen über große Entfernungen die Ausbildung der Oberwellenströme in erster Linie abhängig von dem Verhältnis der Länge der Übertragungsleitung zu der durch die Oberwellenfrequenz bedingten Wellenlänge, und zwar erreicht der von der übertragungsleitung aufgenommene Oberwellenstrom am Anfang der Übertragungsleitung einen Höchstwert, wenn die Länge der übertragungsleitung 1/3, 3/4 usw. der Wellenlänge beträgt, weil sich am Ende der Leitung auf jeden Fall ein Spannungsbauch und ein Stromknoten bilden. Am Anfang der Leitung ist dann ein Spannungsknoten vorhanden, so daß die mit diesem Sp,annungsmindestwert übereinstimmende, in der Gleichrichterstation erzeugte Oberwellenspannung am Ende der Leitung, wo .der Spannungshöchstwert vorhanden ist, um ein hohes Viel- Faches vergrößert ist. Auch die Oberwellenladeströme werden infolge des Stromhöchstwertes am Anfang der Leitung entsprechend hoch.Arrangement for suppressing harmonics on direct or alternating current high-voltage transmission lines It is well known that direct or alternating current networks, which are operated by rectifiers or are fed by inverters or converters (current gates), pronounced harmonics, caused by the way these electrical discharge vessels work. It is known that to suppress these harmonics in the voltage of Rectifiers use resonance circuits, which are placed in parallel with the outgoing direct current line switches and which destroy the harmonics, as they are responsible for the occurring harmonic voltage represent a short circuit. The short-circuit currents that occur flow through a into the line. switched on choke coil and generate voltage drops across it of about, the full height of the harmonic voltage contained in the rectifier voltage the natural frequency of the resonance circuit. For example, high voltage direct current transmissions The formation of the harmonic currents primarily depends on large distances on the ratio of the length of the transmission line to that caused by the harmonic frequency conditional wavelength, namely that of the transmission line reached Harmonic current at the beginning of the transmission line has a maximum value when the length the transmission line is 1/3, 3/4, etc. of the wavelength, because at the end In any case, form a voltage bulge and a current node on the line. At the beginning The line then has a voltage node, so that the voltage with this voltage minimum value matching harmonic voltage generated in the rectifier station at the end the line where the maximum voltage value is present in order to Subject is enlarged. The harmonic charging currents are also due to the maximum current value correspondingly high at the beginning of the line.

Praktisch liegen die Verhältnisse so, daß bei 12- und 24phasigen Gleichrichtern die Länge der Übertragungsleitung das Mehrfache der Wellenlänge der in der Gleichrichterspannung enthaltenen Grundwelle betragen kann. Z. B. ist bei 12phasiger Gleichrichtung aus einem 5operiodigen Drehstrom die Grundfrequenz der Gleichrichteroberwellenspannung 6oo Per./Sek., die bei Freileitungen einer Wellenlänge von 5oo km entspricht. Die gefährliche Übertragungslänge beträgt 1/4 davon, also i25km; bei Kabeln erhält man noch kleinere Werte wegen der geringen Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Wellen.In practice, the situation is such that with 12- and 24-phase rectifiers the length of the transmission line is a multiple of the wavelength in the rectifier voltage contained fundamental wave. E.g. with 12-phase rectification is off a 5-period three-phase current is the fundamental frequency of the rectifier harmonic voltage 6oo per./sec., Which corresponds to a wavelength of 500 km for overhead lines. the dangerous transmission length is 1/4 of this, i.e. i25km; with cables you get even smaller values because of the slow propagation speed of the waves.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Unterdrückung solcher Oberwellen, die an Gleich- oder Wechselstromhochspannungsübertragungsleitungen aus irgendeinem Grunde auftreten. Gemäß der Erfindung ist die Leitungsstrecke durch Zuschalten von Blindwiderständen (z. B. Kondensatoren oder Drosselspulen) so verstimmt, daß für die Oberwellenspannung an derjenigen Stelle der Leitung, an der sie an die die Oberwellen erzeugende Station angeschlossen ist, ein Spannungsbauch entsteht. Die in der Station durch die Gleichrichter erzeugten Oberwellenspannungen besitzen an sich keine beträchtliche Größe. Sie verursachen erst dann größere schädliche Wirkungen, wenn sie an der Leitung durch Resonanz eine Verstärkung erfahren. Da nun bei der Anordnung nach der Erfindung der Spannungshöchstwert der Oberwellen bereits an der Station vorhanden ist und mit der Größe der in der Station an sich erzeugten Oberwellenspannung übereinstimmt, so müssen diese Oberwellenspannungen .an den von der Station entfernteren Punkten noch geringere Größe aufweisen bzw. überhaupt nicht vorhanden sein. Außerdem hat eine solche Bemessung der Leitung zui Folge, daß an der Station für den Oberwellenstrom ein Stromknoten vorhanden ist, so daß die Station von Oberwellenströmen entlastet ist. Der an sich an der Leitung vorhandene Strombauch kann keine beträchtliche Größe annehmen, da zu seiner Erzeugung, wie geschildert, keine wesentliche Spannung zur Verfügung steht. Beispielsweise kann man eine Übertragungsstrecke von 1/4 Wellenlänge, bei der die Oberwellenverhältnisse infolge Bildung eines Strombauches und Spannungsknotens an der Erzeugungsstelle besonders ungünstig werden, durch Vorschalten einer Drosselspule und eines Kondensators einer Übertragungsstrecke von 1/2 Wellenlänge, bei der die Bedingungen der Erfindung vorhanden sind, gleichwertig machen.The invention relates to a device for suppressing such Harmonics emanating from direct or alternating current high voltage transmission lines occur for any reason. According to the invention, the line section is through Switching on reactances (e.g. capacitors or inductors) detuned so that that for the harmonic voltage at that point on the line where it is connected to the harmonic generating station is connected, a tension build-up arises. Have the harmonic voltages generated in the station by the rectifiers not a considerable size in itself. Only then do they cause major harmful ones Effects when they are amplified by resonance on the line. There now in the arrangement according to the invention the maximum voltage value of the harmonics is already present at the station and with the size of the station itself generated harmonic voltage matches, these harmonic voltages must . are even smaller in size or at the points further away from the station. not be present at all. In addition, such a dimensioning of the line has to be As a result, there is a current node at the station for the harmonic current, so that the station is relieved of harmonic currents. The one on the line existing current belly cannot assume a considerable size, since for its generation, as described, no essential voltage is available. For example a transmission path of 1/4 wavelength, at which the harmonic ratios as a result of the formation of a current bulge and voltage node at the point of generation be particularly unfavorable by connecting a choke coil and a capacitor a transmission path of 1/2 wavelength, in which the conditions of the invention are available, make them equivalent.

Die Zeichnung veranschaulicht eine solche Anordnung. Die als Kabel ausgebildete Übertragungsstrecke i ist an eine Oberwellen erzeugende Station 2 (Stromrichterstation) angeschlossen. Zur Abstimmung der Übertragungsstrecke auf 1/2 Wellenlänge für die vorherrschende Oberwelle ist in der Nähe der Station 2 mit der Strecke eine Drosselspule 3 in Reihe geschaltet und ein Kondensator 4 an die Strecke angeschlossen.The drawing illustrates such an arrangement. The ones as cables Trained transmission path i is to a harmonic generating station 2 (converter station) connected. To adjust the transmission path to 1/2 wavelength for the predominant harmonic is near station 2 with the track a choke coil 3 connected in series and a capacitor 4 connected to the line.

Übertragungsleitungen, die als Kabel mit magnetischer Eisenbandarmierung ausgebildet sind, verhalten sich anders als Kabel mit unmagnetischer Armierung oder nicht armierte Kabel. Man kann nun die Eigenschwingung der Übertragungsstrecke in gewissen Grenzen durch Verlegung von armierten und nichtarmierten Kabelteilstrecken verändern. Hierbei ist die Verlegung einer magnetisch armierten Kabelstrecke in der Nähe der Oberwellen erzeugenden Stromrichter am wirksamsten, da diese Kabel einen bedeutend höheren Wechselstromwiderstand haben und hierdurch geeignet sind, die Oberwellenströme stark zu dämpfen. Eine solche Anordnung kann dann zusätzlich zu der Abstimmung der Kabelstrecke gemäß der Erfindung verwendet werden. Um die Kabelerwärmung an den Stellen, wo die Oberwellenverluste besonders hoch sind, in den zulässigen Grenzen zu halten, empfiehlt es sich, den Kabelquerschnitt dort zu vergrößern und dadurch die Verluste herabzusetzen.Transmission lines that act as cables with magnetic iron tape armoring behave differently than cables with non-magnetic armouring or unarmoured cables. You can now see the natural oscillation of the transmission path in certain limits by laying armored and non-armored cable sections change. The laying of a magnetically armored cable section in near the harmonics generating converters are most effective as these cables have a significantly higher AC resistance and are therefore suitable, to attenuate the harmonic currents strongly. Such an arrangement can then additionally can be used to tune the cable route according to the invention. To the Cable heating at the points where the harmonic losses are particularly high, in To keep the permissible limits, it is advisable to adjust the cable cross-section there increase and thereby reduce the losses.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Unterdrückung von Oberwellen an Gleich- oder Wechselstromhochspannungsübertragungsleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsstrecke durch Zuschalten von Blindwiderständen so verstimmt wird, daß für die Oberwellenspannung an der die Oberwellen erzeugenden Station, ein Spannungsbauch entsteht. PATENT CLAIMS: i. Arrangement for the suppression of harmonics Direct or alternating current high-voltage transmission lines, characterized in, that the line section is detuned by adding reactances, that for the harmonic voltage at the station that generates the harmonic waves, a voltage bulge arises. 2. Anordnung nach Anspruch i, bei der die Leitung aus Kabelstrecken besteht, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe der die Oberwellen erzeugenden Station magnetisch armierte Kabel angeordnet sind.2. Arrangement according to claim i, in which the line consists of cable sections, characterized in that in the vicinity of the station generating the harmonics magnetically armored cables are arranged.
DES129356D 1937-11-02 1937-11-02 Arrangement for suppressing harmonics on direct or alternating current high voltage transmission lines Expired DE677218C (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE974285C (en) * 1941-10-22 1960-11-17 Aeg Device for limiting the harmonic currents in long-distance lines and long-distance cables of power transmission systems
WO1997008802A1 (en) * 1995-08-24 1997-03-06 Kaellsson Bengt An electric power line and a method of reducing the radiation of high frequency electromagnetic fields therefrom

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE974285C (en) * 1941-10-22 1960-11-17 Aeg Device for limiting the harmonic currents in long-distance lines and long-distance cables of power transmission systems
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