SE510353C2 - Anläggning för högspänd likström innehållande dubbelriktat styrda tyristorer - Google Patents

Description

510 353 10 15 20 25 30 35 rer med endast en ledriktning som likriktande halvledarkom- ponenter, vilket medför att strömmen igenom varje ventil och därigenom i en given polledare endast kan antaga en bestämd riktning, så att riktningen pà effektmatningen mellan stationerna endast kan ändras genom polaritetsväxel hos pol- ledarna. Skulle nu en av polledarna falla bort, då kommer anläggningen att övergå till en anläggning med ett enpolärt likspänningsnät med en polledare och jordäterledning, varvid i fallet av bortfall av polledaren 3 jordelektroden 16 kommer att bli anod och jordelektroden 17 katod, medan vid bortfall av polledaren 2 jordelektroden 16 blir katod och jordelektroden 17 anod. Detta innebär att för att anlägg- ningen skall fungera vid bortfall av en polledare mäste de bàda jordelektroderna kunna fungera báde som anod och katod, dä jordelektroderna vid bortfall av den ena polledaren kan anta den ena eller den andra arten beroende pà vilken av po- lerna som faller bort. skaffenhet, att anta valfri I vissa fall, beroende pà markens be- tilläts jordelektroden dock överhuvudtaget inte vilket tvungen att antingen omlokalisera jordelektroden ifråga el- polaritet, innebär att man blir ler begränsa driften till endast vissa konfigurationer. Ex- empelvis tillàts inte en jordelektrod placerad i lermarker att fungera som anod, då det dä finns risk för explosioner pà grund av osmos och gasbildning, medan det inte spelar nå- gon roll om en katod är anordnad i lermarker. Emellertid kan hos den tidigare kända anläggninger1 ett anordnande av' en elektrod i sådana marker inte komma ifråga, då den nàste kunna antaga valfri polaritet. Detta betyder att man kan bli tvungen att förlägga elektroderna på sådana ställen att onö- digt lànga ledningar krävs. Vidare kan vissa material till jordelektroderna inte användas, såsom koppar, vilken endast lämpar sig som material för en katod.

Här kan även nämnas att i fallet av en anläggning med fràn början endast en polledare och jordàterledning, hos vilken således varje jordelektrod är bestämd att alltid vara lO 15 20 25 30 35 510 353 antingen katod eller anod, skulle man kunna i efterhand upp- täcka att pà grund av den narkbeskaffenhet som råder det vore mer fördelaktigt att jordelektroderna hade motsatt po- laritet, men då skulle man bli tvungen att helt enkelt flytta jordelektroderna till andra ställen eller bygga om ventilerna, så att elektrodernas polaritet skulle förändras, vilket skulle generera mycket stora kostnader samt försening av anläggningens idrifttagning, næd i. vissa fall. oerhörda förseningsböter som följd för leverantören.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en anläggning av det inledningsvis nämnda slaget, vilken långt- gående råder bot på ovannämnda olägenheter hos tidigare kända sådana anläggningar.

Detta syftet uppnås enligt uppfinningen genom att hos en sà- dan anläggning àtminstone en polledares ventil i varje station har dubbelriktat styrda tyristorer (BCT) med förmåga att leda ström i båda riktningar därigenom som likriktande halvledarkomponenter, och anläggningen är försedd med en styrenhet anordnad. att styra strömriktningen igenom dessa tyristorer för att Välja att jordelektroden hos varje station ska vara antingen anod eller katod.

Detta betyder att i fallet av två polledare strömriktningen i likspänningsnätets polledare alltid kan hållas sådan att den ena jordelektroden fungerar som anod och den andra som katod. Det blir följaktligen nñjligt att alltid tillse att vid bortfall av den ena polledaren strömmen i den kvarva- rande polledaren flyter från en viss av stationerna till den andra stationen, vars jordelektrod alltid kommer att vara anod. 510 ass 4 10 15 20 25 30 35 I fallet av endast en polledare innebär uppfinningen att det är möjligt att vid upptäckt av att efter en viss driftstid hos anläggningen fel jordelektrod valts som anod resp katod, helt enkelt reversera strömriktningen mellan stationerna för att utföra byte av elektrodtyp hos varje station.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen är likspänningsnätet bipolärt med två nämnda polledare vid varje station försedda med varsin nämnd ventil och polle- anslutna till en darna är vid varje station gemensamt jordelektrod, och. åtminstone den. ena. polledarens ventiler (BCT) riktningarna därigenom har dubbelriktat styrda tyristorer med förmåga att le- båda halvledarkomponenter. da ström i som likriktande Uppfinningen är speciellt applicerad på detta bipolära fall, och innebär en möjlighet att tillförsäkra att en given stations jordelektrod endast har att fungera som antingen anod eller katod oberoende av vilken av polledarna hos likspänningsnätet som eventuellt skulle fall bort, så att inte samma hänsyn måste tagas till markbeskaffenheten där jordelektroden anordnas som om den kunde antaga båda polari- teterna, och inte heller blir materialvalet för elektroden lika känsligt. Exempelvis kan koppar användas då man vet att elektroden alltid kommer att vara en katod.

Enligt en annan föredragen. utföringsfornl av 'uppfinningen, vilken utgör en vidareutveckling av sistnämnda utföringsform är styrenheten anordnad att styra ventilerna så att vid bortfall av någon av likspänningsnätets polledare strömmen hos den kvarvarande polledaren alltid går åt samma häll mel- lan stationerna för att respektive stations jordelektrod alltid säkerställs att de fördelar anordnandet av ventilerna med skall vara antingen anod eller katod. Härigenom dubbelriktat styrda tyristorer innebär utnyttjas optimalt. 15 20 25 30 35 510 353 Enligt en ytterligare föredragen utföringsfonn av uppfin- ningen har endast den ena, första polledaren dubbelriktat styrda tyristorer i sina ventiler, medan den andra polleda- rens ventiler är försedda med tyristorer med endast en ledriktning, och ledriktningen hos tyristorerna i den andra polledarens ventiler är sådan att vid bortfall av den första polledaren strömriktningen genom den andra polledarens ventiler medför att stationernas jordelektroder antager öns- kad anod- eller katodbeskaffenhet. I detta således vid bortfall av polledaren med ventiler försedda med fall kommer dubbelriktat styrda tyristorer strömriktningen igenom den kvarvarande polledaren att vara sådan att jordelektroderna erhåller rätt polaritet, medan vid bortfall av "fel" polle- dare, dvs den med ventiler med tyristorer med endast en led- riktning, strömriktningen måste ändras genom ventilerna hos den kvarvarande polledaren, vilket tack vare de däri befint- liga tyristorerna kan enkelt göras genom en temporär ned- varpà rampning av strömen igenom polledaren till noll, strömmen sedan rampas upp igen i nwtsatt riktning, så att jordelektrodspolariten bibehålles.

Ytterligare fördelar med samt fördelaktiga särdrag hos uppfinningen framgår av den efterföljande beskrivningen samt övriga osjälvständiga patentkrav.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGEN Här nedan beskrivs en såsom exempel anförd föredragen utföringsform av uppfinningen under hänvisning till bifogade ritning, pà vilken: Fig 1 är~ ett mycket förenklat kopplingsschema illustre- rande en anläggning för överföring av elektrisk ef- fekt mellan två stationer' via ett likspänningsnät för högspänd likström (HVDC) teknik, och enligt tidigare känd 510 353 10 15 20 25 30 35 fig 2 illustrerar i en fig 1 motsvarande vy en anläggning enligt föreliggande uppfinning.

DETALJERAD BESKRIVNING AV EN FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM AV UPPFINNINGEN I fig 2 illustreras mycket schematiskt och förenklat upp- byggnaden hos en anläggning enligt en föredragen utförings- forn1 av uppfinningen för överföring av elektrisk effekt, innefattar ett (HVDC = polledare 19, 20, vilken likspänningsnät 18 för högspänd med tvâ 22 med varandra. Varje polledare uppvisar vid varje station varsin likström High Voltage Direct Current) vilka förbinder två stationer 21, ventil 23-26, som är ansluten till ett växelspänningsnàt 27, Polledarna 19, 20, eller exaktare uttryckt de båda ventilerna, 28 via en transformator 29-32. är hos varje station gemensamt anslutna till en jordelektrod 33, 34.

Högspänningsnätet 18 har typiskt sett en potentialskillnad av 10-500 kV i förhållande till jord.

Respektive ventil är på konventionellt sätt bildad genom ex- empelvis sà kallade tolv-pulsbryggor, i vilka en rad likrik- tande halvledarkomponenter i. fonn av tyristorer är serie- kopplade, då de i icke tänt tillstànd var och en normalt en- dast kan hälla 1-10 kV och den betydligt högre spänning över ventilen màste delas upp pà de olika tyristorerna.

Hos ventilerna 23 och 25 tillhörande den ena polledaren 19 är tyristorerna av konventionell typ, dvs de och därigenom dessa ventiler kan endast leda strömmen i en riktning därigenom, dvs fràn stationen 22 till stationen 21.

Däremot är ventilerna 24 och 26 hos den andra polledaren 20 utformade pà annorlunda sätt, genom att nämnda tyristorer är 10 15 20 25 30 35 510 353 ersatta med. så kallade BCT:er (Bidirectionally' Controlled Thyristor), dvs dubbelriktat styrda tyristorer, vilka är uppbyggda av två i sama skiva ingående halvor kopplade in- bördes antiparallellt, så att genom en i förenklande syfte endast för ventilen 24 antydd enhet 35 dessa i ventilen in- gående tyristorer kan styras för val av strömriktning genom helt polledaren 20. De oberoende av förekommande dubbelriktat tyristorer av den typ som finns beskriven i exempelvis DE 44 ventilen polaritet hos styrda tyristorerna år 39 012 A1 och benämns stundom även tvåriktningstyristorer.

Vid normal drift av anläggningen går strömmen från stationen 22 till stationen 21 genom polledaren 19 och sedan åter till stationen 22 via polledaren 20. Genom att välja positiv po- laritet på polledaren 19 och negativ på polledaren 20 kan effekt matas från stationen 22 till stationen 21 på likspän- ningsnätet, medan motsatt effektmatningsriktning kan uppnås genom polaritetsväxel hos polledarna.

I det föreliggande fallet är det bestämt att jordelektroden 33 alltid skall fungera som anod och jordelektroden 34 som katod. Skulle nu polledaren 20 falla bort, gång till enpolär drift med jordåterledning sker, då kommer så att en över- strömmen att gå via polledaren 19 från stationen 22 till stationen 21 och sedan åter via anoden 33 till katoden 34.

Skulle däremot polledaren 19 falla bort, polledaren 20 för ögonblicket fel riktning, varför styrenhe- då har strömmen i ten 35 styr de båda ventilerna 24 och 26 att rampa ned strömmen till noll, varpå strömriktningsförändring beordras och strömmen därefter åter rampas upp till önskad nivå, så att den kommer att flyta från stationen 22 till stationen 21 i polledaren 20 och därmed jordelektroden 33 blir anod och jordelektroden 34 katod.

Uppfinningen är givetvis inte på något sätt begränsad till den ovan beskrivna föredragna utföringsformen, utan en mängd 510 353 10 15 möjligheter till nwdifikationer därav torde vara uppenbara för en fackman på området, utan att denne för den skull av- viker fràn uppfinningens grundtanke, sàdan denna framgår av patentkraven.

Exempelvis skulle hos en bipolär anläggning samtliga venti- ler kunna vara försedda med dubbelriktat styrda tyristorer som likriktande halvledarkomponenter, även om det inte är nödvändigt för att tillförsäkra att alltid samma jordelek- trodpolaritet föreligger. även tänkbart att fler Det vore anläggningen uppvisar stationer än tvà.

Patentkravsdefinitionen att polledaren är vid varje station ansluten till en jordelektrod är inte att tolka som att den måste vara direkt ansluten därtill, utan istället är det ju sä att àtminstone polledarens ventil är kopplad däremellan.

Claims (5)

10 15 20 25 30 35 510 353 Patentkrav

1. Anläggning för överföring av elektrisk effekt innefat- (18) för högspänd likström (HVDC) löpande mellan och med varandra förbindande åtminstone två stationer (21, 22) ned (23-26) ristorer som likriktande halvledarkomponenter för överföring effekt till stationerna anslutna växelspänningsnät (27, 28), varvid pol- tande ett likspänningsnät med åtminstone en polledare (19, 20) ventil för polledaren en nätkommuterad med ty- av elektrisk mellan likspänningsnàtet och ledaren vid varje station är ansluten till en jordelektrod (33, ventil (24, 26) i varje station har dubbelriktat styrda ty- (BcT) ningarna därigenom som likriktande halvledarkomponenter, och (35) styra strömriktningen genom de dubbelriktat styrda tyristo- 34), kännetecknad därav, att åtminstone en polledares ristorer med förmåga att leda ström i båda rikt- att anläggningen innefattar en styrenhet anordnad att rerna för att 'välja att jordelektroden hos varje station skall vara antingen anod eller katod.

2. Anläggning enligt krav 1, varvid likspänningsnätet är bi- polärt med två nämnda polledare (19, 20), vilka var och en är vid varje station försedd med en nämnd ventil och polle- till en att åtminstone är vid varje station gemensamt anslutna (33, 34), ena polledarens ventil darna jordelektrod kännetecknad därav, (24, 26) (BcT) ström i båda riktningarna därigenom som likriktande halvle- vid varje station har dubbelriktat styrda tyristorer med förmåga att leda darkomponenter.

3. Anläggning enligt krav 2, kännetecknad därav, att styrenheten (35) är anordnad att styra anläggningens venti- ler så att vid bortfall av någon av likspänningsnätets polledare strömmen hos den kvarvarande polledaren alltid går åt samma håll mellan stationerna för att respektive stations 510 353 10 10 15 jordelektrod (33, katod. 34) alltid skall vara antingen anod eller

4. Anläggning enligt krav 3, kännetecknad därav, att en- (20) av polledarna har dubbelriktat styrda tyristorer i sina ventiler (24, 26), medan den andra dast den ena, första polledarens ventiler (23, 25) är försedda med tyristorer med endast en ledriktning, och att ledriktningen hos tyristo- rerna i den andra polledarens (19) ventiler är sådan att vid bortfall av den första polledaren strömriktningen genom den andra polledarens ventiler medför att stationernas jordelek- troder (33, 34) eller katodbeskaffen- het. antager önskad anod-

5. Anläggning enligt nàgot av föregående krav, kânnetecknad därav, att den innefattar två stationer (21, 22).