SE520826C2 - Anläggning för överföring av elektrisk effekt med hjälp av dubbelriktat styrda tyristorer, samt förfarande för byte av effektmatningsriktning hos en sådan anläggning - Google Patents

Description

nu, 10 15 20 25 30 35 520 826 vande förlopp. Detta är en stor nackdel hos dessa tidigare kända anläggningar, då effektmatningsriktningen på likspän- ningsnätet mellan stationerna hos dessa bytes genom att spänningspolariteten hos ventilerna och därmed på hela ka- beln bytes. Det är nödvändigt att gå tillväga på detta sätt, då ventilerna endast kan leda ström i en förutbestämd rikt- ning därigenom. Under den tid då kabeln laddas ur kan inte någon effekt överföras mellan stationerna, om anläggningen inte har försetts med en. ytterligare reservkabel som kan Att hålla emellertid oacceptabelt dyrt och huvudvitsen med att använda kopplas in. sig med sådana dubbla kablar blir denna typ av kablar går då förlorad. I många fall finns dock ett krav på en så kallad nödeffektreglering, vilken går ut på att effektmatningsriktningen måste kunna bytas mycket snabbt för stabilisering av till någon i anläggningen in- gående station anslutet växelspänningsnät.

I fig l illustreras schematiskt uppbyggnaden hos en tidigare känd sådan anläggning, vilken uppvisar ett likspänningsnät 1 med en schematiskt antydd kabel 2 med en dennas ledare om- givande polymerbaserad isoleringsmantel. Anläggningen. upp- visar två stationer 3,4, vilka illustreras genom symbolen för var sin strömventil 5, 6, som de uppvisar och vilka för- binder respektive station med ett växelspänningsnät 7, 8 via en transformator 9, 10 för matning av elektrisk effekt mel- lan respektive växelspänningsnät och likspänningsnätet. Då de likriktande tyristorerna anordnade i ventilerna 5 och 6 endast förmår leda strömmen i en riktning därigenom kan varje ventil också endast leda strömmen i en riktning mellan respektive växelspänningsnät och likspänningsnätet. Närmare bestämt kommer strömriktningen igenom likspänningskabeln 2 alltid att vara från stationen 3 till stationen 4, och ef- fektmatningsriktningen kan endast ändras genom polaritets- växel vid stationerna med bibehållen. strömriktning. Detta kräver som ovan nämnts en lång urladdningstid, under vilken inte någon effekt kan överföras mellan stationerna. 10 15 20 25 30 35 520 826 SAMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en anläggning av det inledningsvis definierade slaget, vilken möjliggör ovan nämnda så kallad nödeffektreglering utan krav på kostsamma arrangemang i form av reservkablar eller dy- likt, samt ett förfarande för snabbt byte av effektmatnings- riktningen enligt inledningsvis definierat slag.

Detta syfte uppnås enligt uppfinningen genom att hos en in- ledningsvis definierad anläggning tyristorerna hos statio- nens ventiler är dubbelriktat styrda tyristorer (BCT) med förmåga att leda ström i båda riktningarna därigenom, och anläggningen uppvisar en enhet anordnad att styra ventiler- nas tyristorer för ändring av effektmatningsriktning mellan stationerna genom ändring av strömriktningen i nämnda kabel. kallade (Bidirectionally Controlled Thyristors) i ventilerna hos en Genom det nya greppet att anordna så BCT:er anläggning av denna typ kan den billiga kabeln av PEX-typ användas för likspänningsnätet, men ändock kundernas krav på snabb reversering av effektmatningsriktningen liksom höga krav på tillgänglighet uppfyllas. Det krävs nämligen inte någon tidskrävande urladdning av kabeln innan effektmat- ningsriktningen kan bytas, när detta byte sker med bibehål- len polaritet och enbart åstadkommes genom reversering av strömriktningen igenom kabeln. Hos en anläggning an; detta slag' kan. effektmatningsriktningen. helt enkelt bytas genom att på normalt sätt den matade effekten och därmed strömmen i kabeln rampas ned till noll, eller nära noll, så att över- föringen över likspänningsnätet temporärt stoppas, varpå via nämnda enhet en ändrad strömriktning beordras, varefter se- dan strömmen rampas upp igen åt motsatt håll för att nå en nivå motsvarande en önskad nivå hos effektmatningen åt det 10 15 20 25 30 35 520 826 andra hållet. ändrats utan att kabelns spänningspolaritet bytts.

Pà detta sätt har effektmatningsriktningen Att anordna BCT:er i ventilerna istället för konventionella tyristorer som endast kan leda ström i en riktning, medför inte några nämnvärda extrakostnader, då de kan byggas in i ventilerna på samma platser som de konventionella tyristo- rerna annars skulle haft, och inga ökade isolationsavstånd eller stora förändringar på stationernas kontrollutrustning krävs. Dessa dubbelriktat styrda tyristorer är tyristorer av den typ som finns beskriven i exempelvis DE 44 39 Ol2 Al och benämns stundom även tvàriktningstyristorer.

Det uppfinningsenliga förfarandet enligt bifogade självstän- diga förfarandepatentkrav är inriktat på det just beskrivna fördelaktiga sättet att åstadkomma byte av effektmatnings- riktning hos en anläggning av detta slag pà, och fördelarna med detta förfarande, vilket möjliggör en mycket snabb re- versering av effektmatningen, framgår med all önskvärd tyd- lighet av ovanstående resonemang.

Ytterligare fördelar med samt fördelaktiga särdrag hos upp- finningen. framgår av' den. efterföljande beskrivningen samt övriga osjälvständiga patentkrav.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGEN Här nedan beskrivs en såsom exempel anförd föredragen ut- föringsform av uppfinningen under hänvisning till bifogade ritning, på vilken: Fig 1 är en mycket schematisk vy av en tidigare känd an- läggning för överföring av elektrisk effekt mellan två stationer via en kabel för ledande av högspänd likström (HVDC), och 10 15 20 25 30 35 520 826 Fig 2 är en fig 1 motsvarande vy av en anläggning enligt en andra föredragen utföringsform av uppfinningen.

DETALJERAD BESKRIVNING AV EN FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM AV UPPFINNINGEN I fig 2 illustreras mycket schematiskt och förenklat upp- byggnaden hos en anläggning för överföring av elektrisk ef- fekt, vilken innefattar ett likspänningsnät ll för högspänd likström (HVDC = bildat av en schematiskt antydd kabel 12 med en dennas le- High. Voltage Direct Current), 'vilket är dare omvirande polymerbaserad isoleringsmantel, mera spe- ciellt en extruderad kabel av PEX-typ, det vill säga med en mantel av tvärförbunden polyeten. Likspänningsnätet förbin- der tvâ stationer 13, 14, vilka är antydda genom ventiler 15, 16 och till var och en av vilka ett växelspänningsnät 17, 18 är anslutet via en transformator 19, 20.

Likspänningsnätet har typiskt sett en potentialskillnad av 10-500 kV i förhållande till jord. Ventilerna är på konven- tionellt sätt bildade genom exempelvis så kallade l2-puls- bry990r , form av tyristorer är seriekopplade, då de i icke tänt till- i vilka en rad likriktande halvledarkomponenter i stånd var och en normalt endast kan hålla l-10 kV och den betydligt högre spänningen över Ventilerna måste delas upp på de olika tyristorerna. kallade det vill säga dub- Tyristorerna är här bildade av så BCT:er (Bidirectionally Controlled Thyristor), belriktat styrda tyristorer, vilka är uppbyggda av två i samma skiva ingående halvor kopplade inbördes antiparal- lellt, så att genom en för ventilen 15 antydd enhet 21 ven- tilernas tyristorer kan styras för ändring av effektmat- ningsriktningen mellan stationerna genom ändring av ström- riktningen igenom ventilen och därigenom igenom kabeln 12. 10 15 20 25 30 520 826 Således kan hos den uppfinningsenliga anläggningen effekt- matningsriktningen mellan stationerna bytas pà följande sätt. Vi antager att kabeln 12 har en positiv polaritet, vilket innebär att effektmatningsriktningen därigenom öve- rensstämmer med strömriktningen. Matas effekt från stationen 13 till stationen 14, då leds strömmen även i denna rikt- ning. Önskas nu effektmatningsriktningen reverseras, då rampas först den mellan stationerna matade elektriska ström- men och därmed effekten i kabeln 12 ned till noll, noll, stoppas temporärt, varpå via enheten 21 ändrad strömriktning eller nära och effektöverföringen via likspänningsnätet i kabeln 12 beordras genom styrning av tyristorerna hos de båda ventilerna för att byta tänd halva. Sedan återupptages likspänningsnätets effektöverföring och strömmen igenom ka- beln, nu i riktning från den andra stationen 14 till den första 13, rampas upp tills önskad nivå hos i motsatt rikt- ning mot tidigare matad effekt genom kabeln uppnås. Således förblir polariteten hos kabeln hela tiden densamma, vilket gör att någon tidskrävande urladdning av kabeln, under vil- ken ingen effekt kan överföras därigenom, undvikes.

Uppfinningen är givetvis inte på något sätt begränsad till den ovan beskrivna föredragna utföringsformen, utan en mängd möjligheter till modifikationer därav torde vara uppenbara för en fackman på området, utan att denne för den skull av- viker från uppfinningens grundtanke.

Exempelvis skulle antalet stationer hos anläggningen kunna vara fler än två, och det vore även möjligt att likspän- ningsnätet är bipolärt, det senare beroende på om den öns- kade överförda effekten kan klaras av endast en kabel, eller om det behövs två härför.

Claims (4)

1. 0 15 20 25 30 35 520 826 l. Anläggning för överföring av elektrisk effekt innefat- tande ett likspänningsnät (11) för högspänd likström (HVDC) 14) med 16) med tyristorer som likrik- och àtminstone två därtill anslutna stationer (13, nätkommuterade ventiler (15, tande halvledarkomponenter för överföring av elektrisk ef- fekt mellan likspänningsnätet och till stationerna anslutna 18), en kabel (12) med en dennas ledare omgivande polymerbaserad växelspänningsnät (17, varvid den innefattar åtminstone isoleringsmantel för bildande av det stationerna förbindande likspänningsnätet, käggetfigknad därav, stationens ventiler är dubbelriktat styrda tyristorer (BCT) att tyristorerna hos med förmåga att leda ström i. båda riktningarna därigenom, och att anläggningen uppvisar" en enhet (15) anordnad att styra ventilernas tyristorer för ändring av effektmatnings- riktning mellan stationerna genom ändring av strömriktningen i nämnda kabel.

2. Anläggning enligt krav 1, kfinetegknad därav, att nämnda kabel (12) är en extruderad kabel.

3. Anläggning enligt krav 1 eller 2, käggetegkgad därav, att likspänningsnätet (11) är ett enpolärt nät med endast en av nämnda kabel (12) bildad, på högspänningspotential liggande pollinor mellan stationerna (13, 14).

4. Förfarande för byte av effektmatningsriktning hos en an- läggning för överföring av elektrisk effekt, vilken innefat- för högspänd likström (HVDC) 14) med 16) med tyristorer som likrik- tar ett likspänningsnät (ll) och åtminstone två därtill anslutna stationer (13, nätkommuterade ventiler (15, tande halvledarkomponenter för överföring av elektrisk ef- fekt mellan likspänningsnätet och till stationerna anslutna växelspänningsnät (17, 18), varvid anläggningen uppvisar åt- minstone en kabel (12) med en dennas ledare omgivande po- 10 520 826 lymerbaserad isoleringsmantel för bildande av det statio- nerna förbindande likspänningsnätet, kännefiegknat därav, att den mellan stationerna matade elektriska effekten och därmed strömmen i nämnda kabel (12) rampas ned till noll eller nära noll, och effektöverföringen via likspänningsnätet temporärt stoppas, varpå en ändrad strömriktning i nämnda kabel beord- ras genom att styra tyristorerna, som utgörs av dubbelriktat styrda tyristorer (BCT) med förmåga att leda ström i. båda till detta, riktningar därigenom, och att sedan likspän- ningsnätets effektöverföring rampas upp, liksom strömmen igenom kabeln, men nu i motsatt riktning mot tidigare, tills önskad nivå hos i motsatt riktning mot tidigare matad effekt genom kabeln uppnås.