DE2053346C - Stromrichteranordnung mit Überbrükkungsschaltern und Nebenwegventilen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stromrichteranordnung, bestehend aus mehreren in Reihe geschalteten Teilstromrichtern mit je einem Stromrichtertransformator und je einer Veniiibrückenschaitung, der ein Überbrückungsschalter parallelgeschaltet ist und von der gleichzeitig zwei in Reihe geschaltete Ventile in einer Phase der Brückenschaltung als Nebenwegventile dienen.

Der Zweck des genannten Überbrückungsschalters ist, daß mit diesem der entsprechende Teilstromrichter der Stromrichteranordnung spannungs- und stromlos gemacht werden kann, um ihn abschalten zu können. Ein solches Abschalten kann durch einen Fehler im Stromrichter bedingt sein oder aber eine Routinemaßnahme bei einer Inspektion oder Spannungsabsenkung darstellen.

Die meisten Stromrichter haben für diesen Zweck parallel zur Brückenschaltung und dem Überbrükkungsschalter auch ein Nebenwegventil. Um Ventilfehlern, wie z. B. Rückzündungen in Ionenventilen, abhelfen zu können, sollte man auch ein Nebenwegventil haben. Wenn man dagegen Rückzündungen vermeiden kann — Halbleiterventile ζ. Β. müssen ganz einfach so bemessen und geschützt sein, daß Rückzündungeh nicht vorkommen — kann man von einem Nebenwegventil absehen und zwei in Reihe geschaltete Ventile in einer Phase der Ventilbrückenschaltung als Nebenwegstrecke ausnutzen. Dabei werden im Falle einer Abschält mg erst die beiden Ventile der Nebenwegstrecke gezündet, wonach der Überbrückungsschalter, oft Nebenwegmesser genannt, geschlossen wird, so daß die Nebenwegstrecke stromlos wird. Schließlich kann man mit Hilfe von weiteren Trennschaltern den ganzen Stromrichter vom Gleichstromnetz abschalten. Um den Stromrichter ganz spannungslos zu machen, muß er auch vom Wechselstromnetz abgeschaltet werden.

Beim Wiedereinschalten wird der Stromrichter sowohl an das Gleich- als auch an das Wechselstromnetz angeschlossen, wonach sich der Überbrückungsschalter zur selben Zeit öffnet, wie die Steuerelektrode der Nebenwegventile Zündspannung erhalten. Beim öffnen des Überbrückungsschalters entsteht in diesem ein Lichtbogen, dessen Spannungsfall ausgenutzt wird, um die Nebenwegventile zu zünden, und wenn der Überbrückungsschalter ganz geöffnet ist, uhernehmen die Nebenwegventile den ganzen Strom. Danach werden die normalen Steuerimpulse für die Ventile im Stromrichter eingeschaltet, wodurch die nor male Kommutierung beginnt, so daß Normalbetrieb erreicht wird.

Mit steigenden Forderungen hinsichtlich Strom und Spannung im Stromrichter werden alle Komponenten größer, gleichzeitig nimmt auch die Stromstärke im Lichtbogen des Überbrückungsschalters zu, so daß dieses großen Beanspruchungen ausgesetzt wird und deshalb entsprechend bemessen sein muß.

Wenn außerdem eines der Ventile der Nebenwegstrecke nicht zündet, muß die Öffnungsbewegung unterbrochen und umgekehrt werden, was zu einer Zerstörung der Kontakte führen kann. Bei Verwendung von schnellen Trennschaltern vom ölschaltertyp bedeutet eine solche Umkehrung ein Explosionsrisiko.

Aufgabe der Erfindung ist die Sicherstellung einer ausreichenden Zündspannung für die Nebenwegventile und gleichzeitig die Verminderung der an die Überbrückungsschalter zu stellenden Ansprüche. Diese Aufgabe wird bei einer Stromrichteranordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Nebenwegventile mit einer Gleichspannungsquelle in Reihe geschaltet sind, die in Durchlaßrichtung der Nebenwegventile gepolt ist. Auf diese Weise werden die Möglichkeiten zur Zündung des Nebenwegventils verbessert, da es bereits einen gewissen niedrigen Strom leitet, ehe der Überbrükkungsschalter geöffnet ist. Wenn der Überbrückungsschalter geöffnet wird, kommutiert der Gleichstrom von diesem zu dem Nebenwegventil, ohne daß große Lichtbogen auftreten, so daß die Beanspruchungen des Überbrückungsschalters begrenzt werden. Weiter kann der Überbrückungsschalter unter diesen Umständen ein Schnelltrennschalter oder Leistungsschalter sein, wodurch ein schnelles Einschalten eines Stromrichters möglich wird.

Die genannte Gleichspannungsquelle hat zweckmäßigerweise die Form einer Gleichrichterbrückenschaltung in Reihe mit den Nebenwegventilen und wird über einen Transformator von dem Wechselstromnetz gespeist. Die Gleichrichterbrückenschaltung kann auf verschiedene Weise eingeschaltet und auf verschiedene Weise gegen Überspannungen und Überbelastungen geschützt werden, wie aus der nachfolgenden Beschreibung hervorgeht.

Einige Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt:

F i g. 1 eine Stromrichteranordnung mit zwei Teilstromrichtern mit gemäß der Erfindung ausgebildeten Nebehwegstrecken,

F i g. 2 eine Form der Gleichspannungsquelle und

Fig. 3 und 4 verschiedene Varianten der Einschaltung der Gleichspannungsquelle gemäß Fig. 1.

Fi g. 1 zeigt eine Stromrichterstation mit zwei Teilstromrichtern 1 und 2, die auf der Wechselstromseite parallel an einem Wechselstromnetz 3 angeschlossen sind, während sie auf der Gleichstromseite zwischen einem Gleichstromleiter 4 und Erde in Reihe geschaltet sind. Der Teilstromrichter 1 ist im einzelnen gezeigt und umfaßt einen Stromrichtertransformator 5 und eine Ventilbrückenschaltung 6 mit Ventilen 61 bis 66. Die Teilstromrichter sind mittels Trennschaltern Il an den Gleichstromleiter 4 und an Erde angeschlossen. Parallel mit jedem Teilstromrichter ist auf der Gleichstromseite außerdem ein Überbrükkungsschalter in Form eines Trennschalters 12 angeordnet.

Die Ventile der Ventilbrückenschaltung 6 werden normalerweise von einem Steuergerät 7 gesteuert, das über Kontakte 71 an den Steuerelektroden der Ventile angeschlossen ist. In den Figuren sind die Ventile symbolisch als einzelne Ventile gezeigt, während jeder Brückenzveig, der aus Halbleiterventilen aufgebaut ist, aus einer großen Anzahl in Reihe und parallelgeschalteter Thyristoren oder Dioden besteht, die der Nennspannung und dem Nennstrom des Ventils entsprechen.

F i g. I zeigt außerdem ein zusätzliches Steuergerät 72, das über Kontakte 73 an die Ventile 65 und 62 angeschlossen werden kann, die dabei als Nebenwegventile ausgenutzt werden können.

Bei Uberprüfungsarbeiten oder beim Vorkommen von Fehlern im Stromrichter werden die Kontakte 71 unterbrochen, während die Kontakte 73 geschlossen werden. Das Steuergerät 72 gibt dabei an die Ventile 62 und 65 eine Steuerspannung, so daß diese eine Nebenwegstrecke für die übrigen Ventile bilden, d. h. die Gleichstromseite des Stromrichters wird kurzgeschlossen. Danach wird der Trennschalter 12 geschlossen, die Nebenwegventile werden stromlos und der ganze Stromrichter kann von der Gleichstromleitung mit Hilfe der Trennschalter 11 abgeschaltet ,verden. Mit Hilfe des Schalters 14 auf der Wechselstromseite des Stromrichters ist es außerdem möglich, den Stromrichter vom Wechselstromnetz abzuschalten, so daß der Stromrichter spannungslos wird und eventuell Arbeiten daran ausgeführt werden können. Wenn der Stromrichter wieder eingeschaltet werden soll, wird er auf der Gleich- und Wechselstromseite an die beiden Netze angeschlossen und das Steuergerät 72 wird eingeschaltet. Wenn der Trennschalter 12 danach geöffnet wird, entsteht in diesem ein Lichtbogen und der Spannungsabfall in diesem Lichtbogen tritt über Anode und Kathode der Nebenwegventile 62 und 65 auf, die dadurch gezündet werden.

Bei Stromrichtern, mit großen Abmessungen ist eine ziemlich große Spannung über Anode und Kathode der Nebenwegventile 62, 65 erforderlich, um diese zum Zünden zu bringen, weshalb ein gewisser Licht-

bogenspannungsabfall im Trennschalter 12 notwendig ist; gleichzeitig muß der Lichtbogen zumindestens in erster Linie den Gleichstrom der ganzen Station leiten. Um die Zündung der Nebenwegventile zu erleichtern, ist eine Gleichspannungsquelle 8 mit der

ίο Ventilbrückenschaltung 6 in Reihe geschaltet.

Diese Gleichspannuagsquelle, die in Fig. 2 gezeigt ist, besteht aus einer Gleichrichterbrückenschaltung 81, die von einem Transformator 82 gespeist wird, der am Wechselstromnetz 3 angeschlossen ist.

Die Gleichspannungsquelle ist zweckmäßigerweise so bemessen, daß sie imstande ist, die Nebenwegventile bereits zu zünden, bevor der Trennschalter 12 geöffnet wird. Auf diese Weise geht der Hauptstrom ohne weiteres auf die Nebenwegventile über, wenn der

ao Trennschaltei IZ geöffnet wird, ohne daß ein größerer Lichtbogen im Trennschalter 12 auftritt. Wenn die Nebenwegventile den Hauptstrom übernommen haben, wird die Gleichrichterbrückenschaltung 81 vom Hauptstmm durchflossen, weshalb der Wider-

a5 stand 83 eingesetzt ist, der den Strom durch die Brükkenschaltung begrenzen soll. Dieser Widerstand verhindert gleichzeitig, daß ein größerer Gleichstrom in der Transformatorwicklung auftritt. Um zu verhindern, daß über der Gleichrichterbrückenschaltung 81

eine hohe Sperrspannung auftritt, ist sie mit einem Widerstand 10 parallelgeschaltet. Außerdem ist der Gleichrichterbrückenschaltung ein Kondensator 9 parallelgeschaltet, um die Ventile in der Brückenschaltung gegen den anwachsenden Strom während

des Zündens der Nebenwegventile zu schützen.

Schließlich ist die Gleichrichterbrückenschaltung 81 mit einem Ventil 13 als Diodenkupplung (nur als Diode gezeigt) parallelgeschaltet, das den ganzen Hauptstrom leitet, wenn die Nebenwegventile gezün-

det haben, während die Gleichrichterbrückenschal tung 81 nur den Strom vom Transformator 82 leitet. Auf diese Weise braucht nur das Ventil 13 für den Hauptstrom des Stromrichters bemessen zu sein. F i g. 2 zeigt, wie die Gleichrichterbrückenschaltung

81 und das Ventil 13 mit Hilfe eines Uberspannungsschutzes IS in Form eines Ablciierschutzes gegen Überspannungen geschützt werden können.

In Fig. 1 ist die Gleichspannungsquelle 8 in Reihe mit der ganzen Ventilbrücke 6 eingesetzt. Statt dessen

ist es denkbar, daß man eine solche Gleichspannungsquelle in jede Phase der Ventilbrückenschaltung einsetzt, wie in F i g. 3 gezeigt ist. In diesem Fall muß das zusätzliche Steuergerät 72 wahlweise an jedes der Ventilpaare der drei Phasen angeschlossen werden

können. Wie Fig. 4 zeigt, kann man noch einen Schritt weiter gehen und mit jedem Ventil eine Gleichsoannungsquelle 8 in Reihe schalten. In allen drei gezeigten Fällen muß also die Gleichspannungsquelle bzw. müssen die entsprechenden Gleichspan-

nungsquellen gleichzeitig mit dem Einschalten des zusätzlichen Steuergerätes 72 eingeschaltet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Stromrichteranordnung, bestehend aus mehreren in Reihe geschalteten Teilstromrichtern mit je einem Stromrichtertransformator und je einer Ventilbrückenschaltung, der ein Überbrückungsschalter parallelgeschaltet ist und von der gleichzeitig zwei in Reihe geschaltete Ventile in einer Phase der Brückenschaltung als Nebenwegventile dienen, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenwegventile (62, 65) mit einer Gleichspannungsquelle (8) in Reihe geschaltet sind, die in Durchlaßrichtung der Nebenwegventile (62, 65) gepolt ist.

2. Stromrichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichspannungsquelle (8) mit der ganzen Ventilbrückenschaltung (6) des Teilstromrichters (I, 2) in Reihe geschaltet ist.

3. Stromrichteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichspannungsquelle (8) ein Ventil (13) parallelgeschaltet ist, wobei das Ventil (13) dieselbe Durchlaßrichtung hat wie die Nebenwegventile (62, 65).

4. Stromrichteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichspannungsquelle (8) ein Kondensator (9) parallelgeschaltet ist.

5. Stromrichteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichspannungsquelle (8) ein Widerstand (10) parallelgeschaltet ist.

6. Stromrichteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichspannungsquelle (8) ein Überspannungsschutz (15) parallelgeschaltet ist.