NO173672B

NO173672B - Krets og fremgangsmaate for regulering av impedans i en vekselstroemslinje

Info

Publication number: NO173672B
Application number: NO87873937A
Authority: NO
Inventors: John J Vithayathil
Original assignee: John J Vithayathil
Priority date: 1986-01-22
Filing date: 1987-09-21
Publication date: 1993-10-04
Also published as: NO173672C; IN166749B; DE3787335T2; CA1312649C; DE3787335D1; EP0258314B1; FI874135A7; FI100748B; ATE94297T1; TR23181A; NO873937D0; EP0258314A1; EP0258314A4; FI874135A0; AU7026987A; WO1987004538A1; US5032738A; NO873937L; BR8705390A

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører regulering av overføringsimpedansen i et vekselstrømsystem, spesielt kraft-overføringssystemer. Mer spesielt er oppfinnelsen rettet på bruken av en statisk styrt reaktans koblet i serie med et overføringssystem for å lette effektiv regulering av energien eller strømmen på overføringslinjen.

Den energi som overføres mellom to punkter i et elektrisk vekselstrømsystem for kraftoverføring, bestemmes hovedsakelig av størrelsen på spenningene ved de to punktene, vinkelen mellom disse to spenningenes vektorer og overføringsimpedansen mellom de to punktene. Energien er proporsjonal med spenningsstørrelsene. Imidlertid blir spenningsstørrelser vanligvis regulert slik at de ligger innenfor et forholdsvis lite område med spesifiserte grenser for å tilfredsstille visse konstruksjonsgrenser og forhindre uakseptable spenningsvariasjoner i de forsyningsspenninger som leveres til brukerne. Med store faste overføringsimpedanser er graden av regulering av energien ved å justere spenningen begrenset.

Den energi som overføres, er tilnærmet proporsjonal med størrelsen av vinkelen mellom de to spenningsvektorene. Det er derfor vanlig å regulere energistrømmen ved å regulere vinkelen mellom de respektive spenningsvektorer. Reguleringen av energistrømmen ved å regulere denne vinkelen mellom spenningsvektorene, blir vanligvis oppnådd ved den forholdsvis langsomme regulering av rotorvinkler i synkronmaskiner. I slike tilfeller kan den største tillatte vinkel, og dermed den energi som overføres, være begrenset av betraktninger vedrørende systemtransienter og dynamisk stabilitet.

En rekke metoder som innbefatter reaktive shunt-anordninger, er blitt brukt til å øke kraftoverføringsevnen og grensene for transienter og dynamisk stabilitet. Synkronkondensatorer, shunt-kondensatorer, shunt-reaktorer, thyristorkoblede og/eller regulerte statiske VAR-kompensatorer og mettbare reaktorkompensatorer er shunt-anordninger som brukes til dette formål. Disse metodene blir noen ganger kalt vandrebølge impedanskompensasjon (Surge Impedance Compensation) eller kompensasjon ved seksjonering

(Compensation by Sectioning).

Seriekompensator-kompensasjon blir også noen ganger benyttet til å forbedre stabilitetsgrenser og øke overførings-evnen ved å redusere overføringsimpedansen. Denne metoden kalles noen ganger linjelengde-kompensasjon og er hovedsakelig en passiv kompensasjonsteknikk. Seriekompensatorer er på en begrenset måte blitt koblet inn og ut av linjen for å forsterke stabilitetsytelsen. Som en passiv anordning kan seriekondensatorer ellers ikke brukes til jevn regulering av overført kraft. Siden den overførte kraft er omvendt proporsjonal med overføringsimpedansen, vil effektiviteten av seriekondensator-kompensasjon for å redusere overføringsimpedansen og heve energioverføringsgrensene, øke med økende nivå av seriekondensator-kompensasjon. Hvis andre faktorer er konstante, vil f.eks. en 50 prosent seriekondensator-kompensasjon redusere overføringsimpedansen til omkring halvparten av den opprinnelige overføringsimpedans og doble den maksimale energi uttrykt ved stabilitetsgrensene for stabil tilstand. En ytterligere 25 prosent kompensasjon som ville redusere overføringsimpedansen til en fjerdedel av den opprinnelige verdi, ville øke den maksimale energi uttrykt ved dens stabilitetsgrense ved stabile tilstander, til fire ganger den opprinnelige verdi.

Til tross for denne mer enn proporsjonale økning i energioverføringen som skapes ved økende nivåer av seriekondensator-kompensasjon, er høye nivåer av seriekondensator-kompensasjon hittil ikke blitt benyttet. Det er vanlig godtatt at den praktiske øvre grense for graden av seriekompensasjon er i størrelsesorden 80 prosent.

Høye kompensasjonsnivåer nær 100 prosent kunne frembringe (1) uregulerbare variasjoner i energi eller strøm ved små endringer i klemmespenninger eller vinkler; (2) potensielt skadelige, udempede, undersynkrone oscillasjoner; og (3) store transientstrømmer og spenninger under forstyrrelser som skyldes serieresonans-forhold.

Disse store transientstrømmene eller spenningene kan overvinnes ved å bruke metalloksyd-varistorsperrer uten luftgap for overspenningsbeskyttelse av seriekondensatorene. Begrensning av overspenningen over seriekondensatorene ved slike høye transientstrøm-forhold til klippenivået for metalloksyd-varistorsperren, bevirker endring av den effektive kapasitansverdien til seriekondensatoren under en slik transientperiode. Dette forstemmer midlertidig serieresonans-kretsen og hindrer transientstrømmen i å nå meget høye verdier.

Det første og annet problem som er nevnt ovenfor, stammer fra problemet med mangel på tilstrekkelig regulerbarhet av energien på vekselstrøm-overf©ringssystemet. Dette problemet blir imidlertid løst ved hjelp av den foreliggende oppfinnelse.

I sammenkoblede energisystemer er det noen ganger problemer med tilfeldig energistrøm gjennom deler av nettet som skyldes mistilpasning mellom planlagte og virkelige effektstrømmer. Den foreliggende oppfinnelse letter regulering av den relative impedans for forskjellige deler av overføringsnettet for å bringe den virkelige effektstrøm nærmere den planlagte effektstrøm.

EP 129,429 viser et arrangement for å koble en rekke variable, reaktive trefase-impedanser mellom hver fase i et

vekselstrømsnett og de tre fasene i et andre vekselstrømsnett. Reaktansverdiene kan innstilles i trinn ved å koble grupper av tyristor-svitsjede, parallelle kondensatorer og induktorer inn og ut av kretsen. Dette kjente arrangementet styrer både

aktiv og reaktiv effekt i diskrete trinn. Foreliggende oppfinnelse begrenser imidlertid ikke verdiene av induktans til diskrete verdier, men kan gi alle mulige verdier av induktans.

Den foreliggende oppfinnelse letter videre regulering av overføringsimpedansene i forskjellige deler av overførings-systemet for å tilveiebringe energistrøm-forhold med minst mulige tap.

Anordningen ifølge den foreliggende oppfinnelse er en statisk regulert seriereaktans som skal innsettes i et elektrisk energioverføringssystem for vekselstrøm for hurtig, kontinuerlig regulering av overføringsimpedansen til overføringssystemet. Anordningen kan omfatte faste eller svitsjbare kapasitive eller induktive seriereaktanser for drift med den kontinuerlig regulerte reaktansen for å øke reguleringsfølsomheten og/eller reguleringsområdet. Anordningen ifølge oppfinnelsen kan derfor brukes til effektivt å regulere energien eller strømmen i overføringssystemet for å overvinne potensielle problemer med høyere nivåer av seriekondensator-kompensasjon samt minske tilfeldig energistrøm og tap i overføringssystemet.

Det er derfor et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en ny statisk anordning for energiregulering hvor hurtig finregulering av overføringsimpedansen blir lettet ved bruk av en statisk regulert seriereaktans;

det er et annet formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en høy grad av regulerbarhet av energien på en vekselstrøm-overføringslinje;

det er nok et annet formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en slik høy grad av regulerbarhet av energien på en overføringslinje for vekselstrøm ved å bruke en regulert seriereaktans-anordning av forholdsvis liten størrelse som blir en betydelig eller dominerende del av

overføringsimpedansen;

det er et ytterligere formål med foreliggende oppfinnelse å benytte den statisk regulerte seriereaktansen ifølge oppfinnelsen til å lette seriekondensator-kompensasjon ved betydelig høyere nivåer enn de som hittil er blitt benyttet;

det er nok et formål med den foreliggende oppfinnelse å forsterke den transiente og dynamiske stabilitetsytelsen til slike overføringssystemer ved å benytte den statisk regulerte seriereaktansen ifølge foreliggende oppfinnelse sammen med høye nivåer av seriekompensasjon;

det er nok et formål med foreliggende oppfinnelse å lette reguleringen av verdiene på impedansene i forskjellige deler av et overføringssystem for å minske tilfeldig eller ikke planlagt energistrøm;

og det er et formål med oppfinnelsen å lette reguleringen

av verdiene på impedansen i forskjellige deler av et overføringssystem for å minske tap.

Disse og andre formål blir oppnådd ved hjelp av foreliggende oppfinnelse, som defineres i sin mest generelle form i det vedføyde patentkrav 1, som angår en krets for impedansregulering, og patentkrav 15, som angår en fremgangsmåte for regulering av impedans i en vekselstrømslinje.

Foreliggende oppfinnelse er rettet på en krets for impedansregulering i en overføringslinje hvor en regulert reaktans er koblet i serie med overføringslinjen. Den regulerte reaktansen er sammensatt av en regulert induktor (reaktor) koblet i parallell med en fast reaktans. Den regulerbare induktoren utgjøres av en induktor koblet i serie med en statisk koblings- eller svitsjeanordning som styrer induktorens ledningsperioder for å variere induktorens effektive reaktans. Thyristorer koblet rygg mot rygg kan virke som seriekoblet statisk svitsj. Variering av induktorens ledningsperiode resulterer i diskontinuerlig strøm gjennom induktoren. Den parallelle elektriske kretsen som er sammensatt av faste reaktanser, er koblet til den regulerbare induktoren for å filtrere harmoniske som skyldes den diskontinuerlige strøm og for å oppnå det ønskede variable reaktansområde. Den regulerte reaktansanordningen som omfatter den regulerte induktoren og parallellreaktansene, kan være koblet i serie med overføringslinjen direkte eller ved kobling over sekundærviklingen på en transformator som har sin primærvikling koblet i serie i overføringslinjen. Tilkobling av anordningen på transformatorens sekundærside letter kobling av anordningen i deltaform i et trefasesystem for å eliminere trippelharmoniske. Ytterligere reduksjon i harmoniske som genereres av anordningen, er mulig ved å splitte anordningen i to for tilkobling til Y- og delta-koblede sekundærviklinger i transformatoren med primærviklingen koblet i serie til overføringslinjen.

Den foreliggende oppfinnelse overvinner de ovennevnte første og andre problemer som er diskutert i innledningen, ved å innføre en statisk regulerbar serieimpedans for å gjøre den variable reaktansen til en betydelig, om ikke dominerende, del av overføringsimpedansen. Ved å variere denne regulerbare reaktansen, kan overføringsimpedansen modifiseres tilstrekkelig til effektivt å styre energien eller strømmen på overføringslinjen. Bruk av denne variable reaktansen sammen med høye nivåer av seriekondensator-kompensasjon, gjør det mulig å konstruere anordningen i en forholdsvis liten og økonomisk størrelse. Med 100 prosent av den induktive seriereaktans-delen av overføringsimpedansen kompensert ved hjelp av seriekondensatorer, vil f.eks. overføringsimpedansen være hovedsakelig meget liten i forhold til serieresistansen. I dette tilfelle kan en statisk regulerbar seriereaktans av liten størrelse, f.eks. 10 prosent av den ukompenserte overføringsimpedansen, tilveiebringe regulering over et meget stort energi- eller strøm-område. Ved å gjøre den dominerende overføringsimpedansen regulerbar, kan problemet med ukontrollerbare energivariasjoner under små forstyrrelser med høye nivåer ved fast seriekondensator-kompensasjon lett overvinnes. Energien eller strømmen i systemet kan lett reguleres innenfor spesifiserte grenser ved hurtig, kontinuerlig regulering av overføringsimpedansen. Da energivariasjonen er følsom for variasjoner i den regulerte statiske reaktansen, vil dynamisk regulering av anordningen ifølge oppfinnelsen lette dempningen av eventuelle potensielle undersynkrone oscillasjoner.

Størrelsen på den innretning som er nødvendig for hurtig regulering av impedansen, avhenger av reguleringsområdet og følsomheten for den ønskede energiregulering. Anordningen ifølge oppfinnelsen kan benyttes ved seriekondensator-kompensasjon ved ethvert nivå og selv uten seriekondensator-kompensasjon, f.eks. i en kort linje. Ved drift nær 100 prosent seriekompensasjon med denne anordningen, vil energien på linjen være mer følsom for klemmespenningsstørrelser, noe som gjør det mulig å regulere energien ved å regulere klemmespenningene, f.eks. ved hjelp av en mekanisk eller faststoff transformator-uttaksskifter, ved hjelp av synkronmaskin eksiteringsregulering eller ved hjelp av et statisk VAR-system. Anordningen ifølge oppfinnelsen kan bringes til å frembringe hurtig endring av overføringsimpe-dansen for å forbedre transientstabiliteten eller for å modulere energi eller strøm gjennom overføringslinjen for å oppnå forbedret dynamisk stabilitet.

Problemet med ikke-planlagt energistrøm som skyldes mistilpasning mellom virkelige og planlagte energistrømmer i et overføringssystem, er hovedsakelig et problem vedrørende regulering av de relative impedansene til forskjellige deler av nettet slik at de er tilpasset den nødvendige energistrøm. Anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse regulerer impedansen til forskjellige deler av nettet slik at de passer til den planlagte energistrøm og minsker derved ikke-planlagt energistrøm.

Da anordningen ifølge oppfinnelsen regulerer impedansene til forskjellige deler av nettet, kan den brukes til å regulere impedanser på en slik måte at tap i det totale system eller deler av systemet minskes.

Den foreliggende oppfinnelse vil lettere kunne forstås fra den følgende detaljerte beskrivelse av foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen under henvisning til de vedføyde tegninger, hvor: Figur l(a) skjematisk illustrerer innsettingen av en anordning for hurtig regulering av nettimpedansen direkte i en overf ør ingslinje; Figur l(b) skjematisk illustrerer innsettingen av en anordning for hurtig regulering av nettimpedansen ifølge den foreliggende oppfinnelse i en overføringslinje gjennom en transformator; Figur 2 illustrerer en generell form av anordningen for hurtig regulering av nettimpedansen ifølge den foreliggende oppfinnelse; Figur 3 (a) og 3(b) viser ytterligere former av anordningen for hurtig regulering av impedansen ifølge oppfinnelsen; Figur 4(a) illustrerer koblingen av anordninger for hurtig regulering av nettimpedansen ifølge oppfinnelsen gjennom en transformator i et trefase vekselstrøm-føringssystem for 6-pulsdrift; og Figur 4(b) illustrerer innsettingen av anordninger for hurtig regulering av nettimpedans ifølge oppfinnelsen gjennom en transformator i et trefase vekselstrøm-overføringssystem for 12-pulsdrift. Figur l(a) og l(b) illustrerer to måter for sammenkobling av en anordning for hurtig regulering av nettimpedans ifølge den foreliggende oppfinnelse, og som vist henholdsivs på Figur 2, 3(a) og 3(b) i en linje i et energioverføringssystem for vekselstrøm. Hver av disse figurene kan alternativt illustrere en linje i et trefase energioverføringssystem for vekselstrøm, eller en enfase elektrisk vekselstrøm-energikrets.

Det vises til Figur l(a) hvor en vekselstrømsgenerator 2 ved en senderende sender energi til en vekselstrømslast 4 ved en mottagerende via overføringslinjer 6, 8. For å tilveiebringe impedanskompensasjon og energiregulering er en anordning 10 for hurtig regulering av nettimpedans konstruert ifølge den foreliggende oppfinnelse, koblet i serie i overføringslinj en.

Som vist på Fig. l(b) hvor like anordninger er betegnet med like tall, overføres fra vekselstrømsgeneratoren 2 ved senderenden vekselstrømsenergi over overføringslinjer 6,8 til vekselstrømslasten 4 ved mottagerenden på en måte som er identisk med den på Fig. l(a). Likeledes er en anordning 10 for hurtig regulering av nettimpedansen laget ifølge den foreliggende oppfinnelse, tilveiebragt for vekselvirkning med overføringslinjen. På Fig. l(b) er det imidlertid tilveiebragt en serietransformator 12 med en primærvikling 14 koblet i serie med overføringslinjene 6,8 og en sekundærvikling 16 til hvilken anordningen 10 for hurtig regulering av nettimpedansen er koblet. Dette arrangementet som benytter serietransformatorer, krever ekstra utgifter for transformatoren, men medfører flere fordeler. Bruk av transformatoren tilveiebringer fleksibilitet i valget av strøm og spenningsnivåer i anordningen for hurtig regulering av nettimpedansen ifølge oppfinnelsen, som i den foretrukne utførelsesform benytter thyristorer koblet rygg mot rytt. Ytterligere fordeler ved bruken av slike transformatorer vil bli diskutert senere.

En foretrukket utførelsesform av anordningen 10 for hurtig regulering av nettimpedans på Fig. l(a), l(b), er illustrert på Fig. 2. En induktor X,20 er seriekoblet med en statisk svitsjeanordning (generelt indikert som 22) for å danne en regulert induktor 21. Den statiske svitsjeanordningen er i den foretrukne utførelsesform et par thyristorer 24, 26 koblet rygg mot rygg som har styre-elektroder henholdsiv 24G, 26G. Mens det i den foretrukne form av oppfinnelsen er benyttet et par thyristorer 24,26 som svitsjeanordning, kan andre egnede effektsvitsjeanordninger slik som "Gate-turn-off"-thyristorer eller mettbare reaktorer også brukes i stedet for de thyristorer som benyttes i den foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen, eller det kan brukes én enkelt triac-krets.

En supplerende reaktans Xp,28 er tilveiebragt i parallell med den regulerte induktor 21. Denne supplerende reaktansen Xp,28 kan ha to funksjoner. Den diskontinuerlige strøm gjennom den regulerte induktor 21 frembringer harmoniske, idet de karakteristiske er de odde harmoniske 3, 5, 7, 9, 11, 13, osv. Disse harmoniske blir filtrert ved hjelp av harmoniske filtre i den supplerende reaktansen Xp,28 som er koblet i parallell med denne. Avhengig av den harmoniske ytelse som kreves for den spesielle anvendelse, kan de harmoniske filtrene bestå av avstemte eller bredbåndede filtre. I tillegg kan en fast eller svitsjbar kondensator eller induktor brukes som eller en del av den supplerende reaktans Xp,28 forå oppnå det nødvendige variasjonsområde for impedansen til anordningen 10. Den supplerende reaktansen Xp,28 kan være helt eller delvis sammensatt av en eksisterende reaktans eller en reaktansanordning som er tilstede i overføringslinjen.

Anta for eksempel at reaktansen til induktoren X,20 har en verdi på 10 ohm med grunnfrekvensen, og dermed har den regulerte induktor 21 en reaktans som kan varieres til enhver verdi fra 10 ohm og oppover. Når den supplerende reaktansen Xp,28 har en induktiv reaktans på 40 ohm ved grunnfrekvensen, er det mulig å oppnå et variasjonsområde for impedansen over anordningen 10 på fra 8 ohm til 40 ohm induktivt på grunn av parallellkombinasjon av 40 ohm med de 10 ohm og oppover som utvikles av den regulerte induktor 21.

Beskaffenheten av denne parallelle supplerende reaktansen Xp,28 kan ytterligere forstås under henvisning til Fig. 3(a) og 3(b). I utførelsesformene på figurene 3(a) eller 3(b) er en fast kondensator 30 eller en fast induktor 34 i parallell med harmoniske filtre 32 vist koblet i parallell med den regulerte induktor 21. Ved grunnfrekvensen vil de harmoniske filtre 32 ha kapasitiv reaktans. Impedansen til parallellkombinasjonen av de harmoniske filtre 32 og den faste kondensator 30 eller den faste reaktor 34, kan være kapasitiv eller induktiv. Den totale impedansen over anordningen mellom punktene A og B på Fig. 2 og 3 kan være en kapasitiv reaktans eller induktiv reaktans avhengig av de relative verdiene av den supplerende reaktans Xp,28 og den regulerbare induktor 21. Om nødvendig kan en fast eller svitsjbar seriekondensator 36, som vist med prikkede linjer i utførelsesformene på Fig. 3(a) og 3(b), brukes sammen med den grunnleggende anordning til å heve seriekompensasjonsnivåene etter ønske for overføringsbehov eller for å forsterke den effektive regulering av den variable reaktansen på overført energi eller strøm.

For å begrense feilhyppigheten på svitsjeanordningen 22, og spesielt thyristorene 24,26 i den foretrukne utførelsesform, kan induktoren X,20 være delt i to og anbragt på begge sider av svitsjeanordningen 22. Når resistansen og spenningsfallene i anordningen neglisjeres, og hvis det antas at linjestrømmen inneholder neglisjerbare harmoniske, vil spenningen mellom punktene A og B på Fig. 2 og 3 være lik produktet av linjestrømmen og den effektive reaktansen Xeff ved grunnfrekvensen i anordningen mellom punktene A og B. Ved å regulere triggevinkelen til thyristorene 24,26 mellom 90° og 180° av denne spenningen, kan ledningsvinkelen a til den regulerbare reaktansen varieres. Denne regulering av triggevinkelen til thyristorene 24,26 ved å levere styresignaler til deres respektive styre-elektroder 24g,26g, kan utføres på enhver konvensjonell måte som er kjent i kraftelektronikken. På grunn av den enestående konstruksjon av anordningen 10, er det mulig å variere triggevinkelen til thyristorene ved bruk av strømsignalet fra linjen eller fra den parallelle, faste reaktanskretsen som et referanse-styresignal. Variasjonen i ledningsvinkelen til den regulerte induktor har på denne måten den virkning at den varierer dens induktive reaktans. Spesielt er forholdet mellom triggevinkelen a for thyristorene og ledningsvinkelen a for den thyristorstyrte reaktoren av formen

Hvis grunnfrekvens-reaktansen til den regulerte induktor 21 er X ved full ledning, er den effektive grunnfrekvens-reaktans Xv ved enhver ledningsvinkel gitt av ligningen Hvis Xp er grunnfrekvens-reaktansen til den supplerende reaktans 28 parallell med den thyristorstyrte reaktor, er den effektive grunnfrekvens-reaktansen Xeff til anordningen for hurtig regulering av nettimpedansen bestemt av parallellkombinasjonen av Xp og Xv, og er

Ved således å variere triggevinkelen til thyristorene, kan anordningens impedans varieres og reguleres.

Til forskjell fra de thyristorstyrte reaktorer i konven-sjonelle statiske shuntkoblede VAR-systemer, er spenningen over anordningen varierbar over et stort område med thyristor-triggevinkelen og linjestrømmen. Imidlertid kan denne spenningen beregnes fra formelen Xeff som er gitt ovenfor og linjestrømmen. Hvis rms-verdien for linjestrømmen er I, er rms-verdien av spenningen V over anordningen mellom punktene A og B,

Når man kjenner spenningen V og triggevinkelen for thyristorene, kan de harmoniske strømmer som genereres av den diskontinuerlige strøm i den regulerte induktor 21 bestemmes ved hjelp av kjent teori for thyristorstyrte reaktorer, rms-verdien av den n. karakteristiske harmoniske komponent In, er:

Anordningen 10 for hurtig regulering av nettimpedansen som er illustrert på Fig. 3(a) eller 3(b), kan også innsettes i sekundærviklingen til serietransformatoren 12 på Fig. l(b), om ønsket. Bruken av en serietransformator muliggjør fleksibilitet i valget av spennings- og strømnivåer i den thyristorstyrte reaktorkretsen. I et trefase overføringssystem for vekselstrøm vil transformatoren i tillegg lette delta-koblingen av impedans-reguleringsanordningene som er laget ifølge oppfinnelsen, for derved å redusere filterbehovene for trippelharmoniske (tredje, niende, femtende, osv.).

Figur 4(a) illustrerer et 6-pulsarrangement som benytter anordningen 10 for regulering av nettimpedansen ifølge oppfinnelsen i et transformatorkoblet system. Et delta-arrangement (generelt kalt 40) av anordninger for hurtig regulering omfatter tre anordninger 10, D1-D3, anordnet i delta-form eller trekant-form. Hver av anordningene for hurtig regulering av nettimpedansen er koblet over en respektiv sekundærvikling S1-S3 i en transformator T1-T3. En tilsvarende primærvikling i hver transformator T1-T3 er seriekoblet til overføringslinjen L1-L3 i et trefase overføringssystem for overføring av vekselstrømenergi fra en vekselstrømanordning ved en senderende ved den ene ende av overføringslinjene L1-L3 til en vekselstrømanordning ved en mottagerende ved den andre ende av linjene.

Det 6-pulsarrangeitientet som er vist på Fig. 4 (a), har sekundærviklinger av transformatoren koblet i en delta-konfigurasjon. Et alternativt 6-pulsarrangement forbinder sekundærviklingene til transformatorene i Y-form med tre anordninger for hurtig regulering av nettimpedansen anordnet i delta-konfigurasjon og koblet til sekundærviklingene på transformatoren.

I den utførelsesform som er vist på Fig. 4(b), er det illustrert et 12-pulsarrangement som benytter en delta/Y-konfigurasjon. Samme elementer som på Fig. 4(a), er merket med samme tall. I utførelsesformen på Fig. 4(b) er det benyttet seks impedansregulerende anordninger konstruert i samsvar med den foreliggende oppfinnelse (D4-D6 og D7-D9). Serietransformatorene T1-T3 har to sekundærspoler (henholdsvis Sla-S3a og Slb-S3b). De impedansregulerende anordninger D4-D6 er anordnet i en delta-konfigurasjon (generelt indikert som 50) som er maken til den som er illustrert på Fig. 4(a). Denne delta-konfigurasjonen er koblet til det første sett med sekundærspoler Sla-S3a som er koblet i delta-konfigurasjon på samme måte som transformatorens sekundærspoler S1-S3 på Fig.

4 (a) .

I tillegg er de impedansregulerende anordninger D7-D9 på

Fig. 4(b) anordnet i en delta-konfigurasjon (generelt indikert som 60) og koblet tii det annet sett med sekundærspoler Slb-S3b til serietransformatoren koblet i Y-konfigurasjon. En klemme på annenhver sekundærspole Slb-S3b er koblet i fellesskap til en forbindelseslinje 62.

Det 12-pulsarrangementet som er illustrert på Fig. 4(b), tillater minimalisering av de harmoniske filtreringskrav ved å sørge for kansellering av harmoniske (femte, syvende, syttende, nittende, osv.) som ikke er karakteristiske for 12-pulsdrift.

Styringen av thyristorene 24,26 i den statiske svitsjeanordningen 22 i hver av anordningene for hurtig regulering av nettimpedansen 10, kan utføres av en fagmann på området og blir ofte utført i anordninger slik som statiske VAR-systemer eller HVDC-overføringssystemer. Styring av disse anordningene ville kreve måling av egnede systemvariable, bestemmelse av triggevinklene for thyristorene for å oppnå ønskede stabile og transiente karakteristikker, og generering av triggepulser. Slike teknikker ligger imidlertid vel innenfor en vanlig fagmanns område.

Hver anordning 10 for hurtig regulering av nettimpedansen eller dens komponentdeler kan ifølge oppfinnelsen leveres med beskyttelse som vanligvis kreves for slike anordninger i kraftsystemer, slik som sperrer, tvunget trigging av thyristorer for å forhindre ventilfeil og/eller forbikoblingsbrytere eller gap og passende

j ordingsarrangementer.

Oppfinnelsen er blitt utviklet og forklart hovedsakelig i forbindelse med elektriske energioverføringssystemer, men den kan selvsagt anvendes i andre høyspente eller lavspente elektriske energikretser, og slik bruk er dekket av oppfinnelsen.

Det er klart at den beskrevne oppfinnelse kan varieres på mange måter uten å avvike fra oppfinnelsens idé og ramme. Enhver modifikasjon innenfor rammen for de vedføyde krav er ment å omfattes av disse, idet beskrivelsen av den foreliggende anvendelse ikke er ment å begrense oppfinnelsen.

Claims

1. Krets for impedansregulering i en vekselstrømslinje (6, 8) , innbefattende en regulerbar reaktansanordning (10) seriekoblet i vekselstrømslinjen (6, 8), hvilken regulerbare reaktansanordning (10) omfatter en induktor (2 0) og en bryteranordning koblet i serie med denne, karakterisert ved at bryteranordningen (22) er innrettet for å variere ledeperioden for den strøm som passerer gjennom induktoren (20), for derved å variere induktorens (20) effektive reaktans, idet seriekoblingen av bryteranordningen (22) og induktoren (20) derved utgjør en styrt induktoranordning (21), og ved at en kontinuerlig drivbar reaktans (28) er koblet i parallell med den styrte induktoranordningen (21).

2. Krets ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter en transformator (12) med en primærvikling (14) og en sekundærvikling (16), hvor primærviklingen (14) er seriekoblet i vekselstrømslinjen (6, 8), og at den styrte induktoranordningen (21) er koblet i parallell med transformatorens sekundærvikling (16).

3. Krets ifølge krav 2, karakterisert ved at vekselstrømslinjen er en trefase overføringslinje med tre ledere (L1-L3), hvor hver leder er seriekoblet med primærviklingen (P1-P3) til en transformator (T1-T3), og ved at den styrte induktoranordningen og den parallelle reaktans som er koblet til denne (D1-D3), er koblet over hver av transformatorenes sekundærviklinger (S1-S3).

4. Krets ifølge krav 3, karakterisert ved at sekundærviklingene (S1-S3) og de styrte induktoranordninger og parallelle reaktanser koblet til disse (D1-D3), er koblet sammen i en delta-konfigurasjon (40).

5. Krets ifølge krav 3, karakterisert ved at transformatorenes sekundærviklinger (S1-S3) er anordnet i en Y-konfigurasjon (stjerne), idet de styrte induktoranordninger med parallelle reaktanser koblet til disse (D1-D3), er anordnet i en trefase delta-konfigurasjon (trekant) (40) og koblet til de Y-koblede sekundærviklinger.

6. Krets ifølge krav 3, karakterisert ved at hver transformator omfatter første (S1A-S3A) og andre (S1B-S3B) sekundærviklinger, idet de første sekundærviklinger (S1A-S3A) fra hver av transformatorene er koblet sammen i trefase delta-konf igurasjon, at de andre sekundærviklinger (S1B-S3B) fra hver transformator er koblet sammen i trefase Y-konfigurasjon, og ved at hver av de styrte induktoranordninger og deres tilhørende parallelle reaktanser (D4-D9) er koblet i to separate trefase delta-konfigurasjoner (50, 60), idet en av induktor-deltakonfigurasjonene (50) er koblet til de delta-koblede sekundærviklingene (S1A-S3A), og den andre induktor-deltakonf igurasj onen (60) er koblet til transformatorenes Y-koblede sekundærviklinger (S1B-S3B).

7. Krets ifølge krav 1, karakterisert ved at parallellreaktansen (28) er koblet i serie med vekselstrømslinjen (6, 8) for å tilveiebringe grovkorreksjon av vekselstrømslinjens impedans, idet bryteranordningen (22) er innrettet for å variere kretsens (10) effektive reaktans, fra reaktansen til parallellreaktansen (28) alene til reaktansen for den parallelle kombinasjon av parallellreaktansen (28) og induktoren (20).

8. Krets ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at parallellreaktansen omfatter harmoniske filtre (32) for å filtrere harmoniske som forårsakes ved diskontinuerlig strøm i den styrte induktoranordningen (21) .

9. Krets ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at parallellreaktansen (32, 34) er hovedsakelig induktiv.

10. Krets ifølge et av kravene 1-8, karakterisert ved at parallellreaktansen (30, 32) er hovedsakelig kapasitiv.

11. Krets ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at en kapasitans (3 6) er koblet i serie med nevnte krets (10) i vekselstrømslinjen (6, 8) for å heve nivået for seriekondensator-kompensasjon på vekselstrømslinjen (6, 8).

12. Krets ifølge krav 11, karakterisert ved at kapasitansen (36) er en innkoblebar kondensator.

13. Krets ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at bryteranordningen omfatter to antiparallellkoblede thyristorer (24, 26), som hver har en styreport, og ved en anordning koblet til thyristorenes styreporter for å regulere tennings-tidspunktene for thyristorene (24, 26) for derved å regulere kretsens impedans.

14. Krets ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at induktoren (20) utgjøres av første og andre induktordeler koblet i serie med bryteranordningen (22), idet bryteranordningen (22) er anbrakt mellom induktordelene.

15. Fremgangsmåte for regulering av impedans i en veksel-strømslinje (6, 8) anbrakt mellom en vekselstrømskilde og en belastning, karakterisert ved at det i vekselstrømslinjen seriekobles en krets (10) for regulering av impedans omfattende en induktor (2 0) og en bryteranordning (22) koblet i serie med denne og en kontinuerlig drivbar parallellreaktans (28) koblet i parallell med nevnte seriekobling, og ved at ledeperioden for den strøm som passerer gjennom induktoren (20) reguleres justerbart ved hjelp av bryteranordningen, for derved å justere vekselstrømslinjens impedans.