Schaltanlagenanordnung, Umrichteranordnung mit Schaltanlagenanordnung und Verfahren zum Schutz der Umrichteranordnung

Die Erfindung betrifft eine Schaltanlagenanordnung, umfassend einen ersten Zweig, der eine erste elektrische Anlage mit ei ^¬ ner zweiten elektrischen Anlage verbindet und mindestens eine Reihenschaltung aus einem ersten Trennschalter und einem ers- ten Leistungsschalter aufweist.

Solche Schaltanlagenanordnungen werden üblicherweise in elektrischen Versorgungsnetzen zur trennbaren Verbindung mehrerer elektrischer Anlagen eingesetzt. Das Versorgungsnetz kann beispielsweise ein mehrphasiges Wechselspannungsnetz sein. Die elektrischen Anlagen können beispielsweise Hochspannungsanlagen wie beispielsweise Umrichter, Leistungs ^¬ transformatoren oder dergleichen sein. Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine artgemäße Schaltanla ^¬ genanordnung vorzuschlagen, die möglichst zuverlässig ist.

Die Aufgabe wird bei einer artgemäßen Schaltanlagenanordnung durch eine elektrische Kopplungseinrichtung gelöst, die zum Potenzialausgleich zwischen einem ersten Potenzialpunkt zwischen dem ersten Trennschalter und dem ersten Leistungsschalter und einem zweiten Potenzialpunkt in der Schaltanlagenanordnung für ein spannungsfreies Schalten des ersten Trennschalters eingerichtet ist.

Im Sinne der Erfindung wird der Trennschalter spannungsfrei beziehungsweise spannungslos geschaltet, wenn er ohne Span ^¬ nung über dessen Trennstrecke geschaltet wird. Zum Unterbrechen der elektrischen Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Anlage werden zunächst der erste Leis ^¬ tungsschalter und anschließend der erste Trennschalter geöff- net. Aus eigenen Untersuchungen folgt, dass ein Leitungsab ^¬ schnitt des ersten Zweiges zwischen dem Leistungsschalter und dem Trennschalter eine parasitäre Erdkapazität aufweist. Die ^¬ se Erdkapazität wird beim Öffnen des Trennschalters mehrfach umgeladen. Im Trennschalter kommt es auf diese Weise zur Bildung eines Lichtbogens, der mehrfach abreißt und wiederzün ^¬ det. Dadurch bedingt entstehen hochfrequente Ströme im MHz- Bereich, die eine Amplitude von über einem kA aufweisen und in die trennschalterseitige Anlage fließen können. Es kann dabei zu Beschädigung zumindest dieser Anlage führen. Darüber hinaus kann durch das Auftreten von Lichtbögen der Trennschalter selbst beschädigt werden. Dies verringert dessen Le ^¬ benszeit und dadurch auch die Zuverlässigkeit der gesamten Schaltanlagenanordnung. Ein artgleiches Problem kann auch bei einem Zuschalten einer der Anlagen auftreten, wobei der

Lichtbogen in einem solchen Fall beim Schließen des Trennschalters auftreten kann.

Mittels der Kopplungseinrichtung kann nun vorteilhaft ein Po- tenzialausgleich auf beiden Seiten des Trennschalters erreicht werden. Auf diese Weise kann nach dem Öffnen beispielsweise des ersten Leistungsschalters auftretende parasi ^¬ täre Erdkapazität mit einem definierten Potential angesteuert werden. Die entsprechenden Leitungsabschnitte vor und hinter dem Trennschalter weisen bei bestehender elektrischer Verbindung über die Kopplung annähernd die gleiche Spannung auf, so dass der erste Trennschalter spannungslos beziehungsweise na ^¬ hezu spannungslos, das heißt ohne Spannung über der Trenn ^¬ strecke geschaltet, also geöffnet beziehungsweise geschlossen werden kann. Die zuvor beschriebene Schädigung der Anlagen und/oder der Trennschalter kann somit vermieden und die Zuverlässigkeit der gesamten Schaltanlagenanordnung erhöht werden . Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Potenzialpunkt zwischen dem ersten Trennschalter und der trenn- schalterseitigen Anlage angeordnet. Auf diese Weise können beide Kontakte des Trennschalters auf nahezu gleiches elekt ^¬ risches Potenzial gebracht werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Schaltanlagenanordnung ferner einen zweiten Zweig, der die erste Anlage mit einer dritten Anlage verbindet und min ^¬ destens eine Reihenschaltung aus einem zweiten Trennschalter und einem zweiten Leistungsschalter aufweist, wobei der erste und der zweite Zweig in einer Parallelschaltung zueinander angeordnet sind. Der erste und der zweite Zweig sind dabei mittels einer Kopplungseinrichtung miteinander elektrisch koppelbar, so dass ein Potenzialausgleich zwischen einen ersten Potenzialpunkt zwischen dem ersten Trennschalter und dem ersten Leistungsschalter und einem zweiten Potenzialpunkt zwischen dem zweiten Trennschalter und dem zweiten Leistungsschalter erzielbar ist. Gemäß dieser Ausführungsform wird der Potenzialausgleich durch eine elektrische Verbindung zwischen zwei parallelen Zweigen der Schaltanlagenanordnung möglich. In diesem Fall kann der Vorteil der Erfindung für das Unter- brechen der Verbindungen zwischen der ersten und der zweiten Anlage und zwischen der ersten und der dritten Anlage erreicht werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung um- fasst die Kopplungseinrichtung einen ersten Koppeltransformator und einen zweiten Koppeltransformator sowie eine die beiden Koppeltransformatoren verbindende Leitung. Die Spannung auf der Seite des ersten Koppeltransformators wird hierbei bevorzugt mittels des ersten Koppeltransformators auf niedri- geres Spannungsniveau und mittels des zweiten Koppeltransfor ^¬ mators wieder auf höheres Spannungsniveau transformiert (oder umgekehrt) . Auf diese Weise ist eine technisch einfach herzu ^¬ stellende und zu beherrschende elektrische Kopplung bereitge ^¬ stellt .

Bevorzugt sind der erste und der zweite Koppeltransformator Power Voltage Transformer. Weiter bevorzugt sind die Koppeltransformatoren über einen Kondensator verbunden. Der Kondensator kann in der Leitung zwischen den beiden Koppeltransformatoren angeordnet sein. Mittels des Kondensators können vorteilhaft an den Koppel ^¬ transformatoren auftretende Streureaktanzen kompensiert werden .

Vorzugsweise umfasst die Leitung einen oder mehrere Schalter zum Unterbrechen der Leitung. Mittels des Schalters, der beispielsweise ein Lasttrennschalter ist, kann die Leitung sicher unterbrochen werden. Der Schalter kann beispielsweise ein motorisierter Niederspannungslasttrennschalter sein. Eine besonders geeignete Anwendung findet die Schaltanlagen ^¬ anordnung im Zusammenhang mit der im Folgenden beschriebenen Umrichteranordnung .

Die Erfindung betrifft in diesem Zusammenhang eine

Umrichteranordnung mit einem Umrichter.

Eine solche Umrichteranordnung ist beispielsweise aus der WO 2012/103936 AI bekannt. Die Umrichteranordnung wird üblicherweise dazu eingesetzt, eine Gleichspannung in eine Wechsel- Spannung oder umgekehrt, umzuwandeln. Dazu weist der Umrichter zwischen einer Gleichspannungsseite und einer Wechsels ^¬ pannungsseite angeordnete Stromventile auf. Gleichspannungs- seitig ist der Umrichter entsprechend mit einer Gleichspannungsleitung bzw. einem Gleichspannungsnetz verbindbar. Wech- selspannungsseitig ist der Umrichter mit einem Wechselspannungsnetz verbindbar. Der Umrichter der bekannten

Umrichteranordnung ist ein sogenannter modularer Mehrstufenumrichter (MMC) . Die Anbindung des Umrichters an das Wechselspannungsnetz erfolgt üblicherweise über einen Transformator. Eine Primärwicklung des Transformators ist mit der Wechselspannungsseite des Umrichters und eine Sekundärwicklung des Transformators mit dem Wechselspannungsnetz verbindbar.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Umrichteranordnung vorzuschlagen, die möglichst zuverlässig ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Um ^¬ richter der Umrichteranordnung wechselspannungsseitig mit ei ^¬ ner Transformatorparallelschaltung trennbar verbunden ist, wobei die Transformatorparallelschaltung einen ersten Transformatorzweig aufweist, der den Umrichter mit einer Primärwicklung eines ersten Transformators verbindet und eine Rei ^¬ henschaltung aus einem ersten Trennschalter und einem ersten Leistungsschalter umfasst, und einen zum ersten Transforma- torzweig parallelen zweiten Transformatorzweig aufweist, der den Umrichter mit einer Primärwicklung eines zweiten Transformators verbindet und eine Reihenschaltung aus einem zwei ^¬ ten Trennschalter und einem zweiten Leistungsschalter umfasst, wobei der erste und der zweite Transformatorzweig mit- tels einer Niederspannungsverbindung miteinander verbindbar sind, wobei die Niederspannungsverbindung einen ersten Potenzialpunkt zwischen dem ersten Trennschalter und dem ersten Leistungsschalter mit einem zweiten Potenzialpunkt zwischen dem zweiten Trennschalter und dem zweiten Leistungsschalter verbindet. Ihrer Funktion nach entspricht die Niederspannungsverbindung demnach der Kopplungseinrichtung.

Gemäß der Erfindung ist die Wechselspannungsseite des Umrich ^¬ ters über zwei parallel geschaltete Transformatoren mit dem Wechselspannungsnetz verbindbar. Dies hat mehrere Vorteile gegenüber einer Verbindung über einen einzigen Transformator. Aufgrund der Verwendung zweier Transformatoren wird eine Redundanz des Systems geschaffen. Bei Ausfall eines der Trans ^¬ formatoren kann demnach die Übertragung der elektrischen Leistung fortgeführt werden, wobei die Verbindung zwischen dem Umrichter und dem defekten Transformator getrennt wird. Dies erhöht die Zuverlässigkeit der Umrichteranordnung. Zudem kann bei erforderlicher Wartung eines der Transformatoren dieser vom Umrichter getrennt werden, so dass die Wartung einfacher durchgeführt werden kann. Insgesamt kann auch auf diese Weise die Zuverlässigkeit der Leistungsübertragung mit- tels der erfindungsgemäßen Umrichteranordnung gesteigert werden. Ferner kann aufgrund der Übertragung der Leistung parallel über zwei Transformatoren die Baugröße des ersten und des zweiten Transformators relativ klein gewählt werden. Dies senkt die Kosten der Umrichteranordnung.

Die Verbindung des Umrichters mit dem ersten beziehungsweise mit dem zweiten Transformator erfolgt jeweils über eine Reihenschaltung eines Leistungsschalters und eines Trennschal ^¬ ters. Im Falle einer dreiphasigen Verbindung, bei der die Transformatorzweige jeweils drei Phasenzweige umfassen, ver ^¬ fügt jeder der Phasenzweige über eine entsprechende Reihen ^¬ schaltung von Leistungsschalter und Trennschalter. Soll die elektrische Verbindung zwischen dem Umrichter und einem der beiden Transformatoren unterbrochen werden, so wird in dem jeweiligen Transformator zugeordneten Transformatorzweig zunächst der Leistungsschalter geöffnet. Wenn der Stromfluss erloschen ist, wird der dazu in Reihe geschaltete Trennschal ^¬ ter geöffnet. Gemäß der Erfindung sind die beiden Transformatorzweige mit ^¬ einander über eine Niederspannungsverbindung elektrisch verbindbar. Mittels der Niederspannungsverbindung kann nach eigenen Untersuchungen ein im Folgenden beschriebenes Fehlerszenario in der Umrichteranordnung vermieden werden. Die Be- Schreibung erfolgt dabei am Beispiel einer Unterbrechung des ersten Transformatorzweiges, ist aber in gleichartiger Weise auf den zweiten Transformatorzweig anzuwenden.

Wie bereits zuvor erläutert werden zum Unterbrechen der elektrischen Verbindung zwischen dem Umrichter und dem ersten Transformator zunächst der erste Leistungsschalter und anschließend der erste Trennschalter geöffnet. Aus eigenen Un- tersuchungen folgt, dass ein Leitungsabschnitt des ersten Transformatorzweiges zwischen dem Leistungsschalter und dem Trennschalter eine parasitäre Erdkapazität aufweist. Diese Erdkapazität wird beim Öffnen des Trennschalters mehrfach um- geladen. Im Trennschalter kommt es auf diese Weise zur Bildung eines Lichtbogens, der mehrfach abreißt und wiederzün ^¬ det. Dadurch bedingt entstehen hochfrequente Ströme im MHz- Bereich, die eine Amplitude von über einem kA aufweisen und in den Umrichter fließen können. Es kann dabei zu Beschädi- gung und/oder Ausfall einzelner Baumodule des Umrichters und zu einer Funktionsbeeinträchtigung oder Ausfall der gesamten Umrichteranordnung führen. Ein artgleiches Problem kann auch bei einem Zuschalten eines der Transformatoren auftreten, wobei der Lichtbogen in einem solchen Fall beim Schließen des Trennschalters auftreten kann.

Mittels der Niederspannungsverbindung zwischen dem Potenzialpunkt zwischen dem ersten Leistungsschalter und dem ersten Trennschalter und dem Potenzialpunkt zwischen dem zweiten Leistungsschalter und dem zweiten Trennschalter kann nun vorteilhaft ein Potenzialausgleich erreicht werden. Auf diese Weise kann nach dem Öffnen beispielsweise des ersten Leis ^¬ tungsschalters auftretende parasitäre Erdkapazität mit einem definierten Potential angesteuert werden. Die entsprechenden Leitungsabschnitte zwischen den Schaltern weisen bei beste ^¬ hender elektrischer Verbindung über die Niederspannungsverbindung annähernd die gleiche Spannung auf, so dass der erste Trennschalter nahezu spannungslos, ohne Spannung über der Trennstrecke geschaltet, d. h. geöffnet beziehungsweise ge- schlössen werden kann. Die zuvor beschriebene Schädigung des Umrichters kann somit vermieden und die Zuverlässigkeit der gesamten Umrichteranordnung erhöht werden. Etwaige Fehler, die durch entsprechende Vorgänge bei einem Zuschalten eines der Transformatoren entstehen können, können auf diese Weise ebenfalls vermieden werden. Als Trennschalter kann im Zusammenhang mit der Erfindung jeder geeignete Trennschalter, wie beispielsweise ein mechanischer Trenner beziehungsweise Trennschalter mit einem Motorantrieb, verwendet werden.

Als Leistungsschalter kann in diesem Zusammenhang jeder geeignete Wechselspannungsleistungsschalter, wie beispielsweise eine gasisolierte Schaltanlage (GIS) , verwendet werden. Als Niederspannung wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung eine Spannung von weniger als 1 kV verstanden.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist jedoch die Ausgestaltung des Umrichters der Umrichteranordnung grund- sätzlich beliebig. Bei dem Umrichter kann es sich demnach beispielsweise um einen dem Fachmann bekannten netzgeführten Umrichter handeln, bei dem Thyristorventile zum Einsatz kommen, oder einem dem Fachmann ebenfalls bekannten selbstgeführten Umrichter mit einem Spannungszwischenkreis bezie- hungsweise einem MMC .

In einer mehrphasigen Ausführung der Umrichteranordnung, wobei die Transformatorzweige jeweils mehrphasig ausgebildet sind, umfasst die Umrichteranordnung mehrere Niederspannungs- Verbindungen, die jeweils einer jeden Phase eineindeutig zu ^¬ geordnet sind. Dabei umfasst jede Phase der Transformator ^¬ zweige eine eigene Reihenschaltung mit je einem Leistungs ^¬ schalter und einem Trennschalter, wobei die Potenzialpunkte zwischen dem Leistungsschalter und Trennschalter einer jeden der Phasen mit ihnen eineindeutig zugeordneten entsprechenden Potenzialpunkten in Phasen des anderen Transformatorzweiges mittels einer eigenen Niederspannungsverbindung verbindbar sind . Bevorzugt umfasst die Niederspannungsverbindung einen ersten und einen zweiten Spannungswandler sowie eine die beiden Spannungswandler verbindende Niederspannungsleitung. Demnach sind dem ersten Transformatorzweig der erste Spannungswandler und dem zweiten Transformatorzweig der zweite Spannungswand ^¬ ler zugeordnet. Dazu sind die beiden Transformatorzweige mehrphasig ausgebildet. Die Spannung auf der Seite des ersten Transformatorzweiges wird hierbei mittels des ersten Span ^¬ nungswandlers auf Niederspannung und mittels des zweiten Spannungswandlers wieder auf Hochspannung transformiert (oder umgekehrt) . Auf diese Weise ist eine technisch einfach herzu ^¬ stellende und zu beherrschende Niederspannungsverbindung be- reitgestellt.

Vorzugsweise sind der erste und der zweite Spannungswandler Power Voltage Transformer (PVT) . Solche Spannungswandler sind besonders für höhere Leistungen ausgelegt und geeignet. Bei- spielsweise können PVT in gasisolierter Ausführung verwendet werden. Die Nennleistung der PVT kann zweckmäßigerweise mehr als 100 kVA betragen.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Nieder- spannungsverbindung eine Messvorrichtung zum Erfassen des Stromes in der Niederspannungsleitung. Die Messvorrichtung dient der Überwachung und dem Schutz von Komponenten der Umrichteranordnung, beispielsweise einer Kurzschlussstromüberwachung in der Niederspannungsverbindung. Die Messvor- richtung kann einen oder mehrere Messwandler umfassen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Niederspannungsverbindung einen Niederspannungskondensator auf. Der Niederspannungskondensator kann in der Niederspannungsleitung zwischen den beiden Spannungswandlern angeordnet sein. Mittels des Niederspannungskondensators können vorteilhaft an den Spannungswandlern auftretende

Streureaktanzen kompensiert werden. Bevorzugt wird ein

Niederspannungskondensator mit einer Kapazität zwischen 1 mF und 6 mF eingesetzt. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Niederspannungsverbindung einen Überspannungsabieiter, der in einer Parallelschaltung zum Niederspannungskondensator angeordnet ist. Der Überspannungsabieiter dient einem Schutz des Nieder- spannungskondensators bei Überspannungen am Niederspannungs ^¬ kondensator im Falle eines Erdschlusses in der Niederspannungsleitung. Der Überspannungsabieiter kann beispielsweise ein Metalloxid-Varistor sein. Bevorzugt weist dabei die Niederspannungsverbindung einen Entladewiderstand auf. Zweckmäßigerweise ist der

Entladewiderstand in einer Parallelschaltung zum Niederspannungskondensator angeordnet. Der Entladewiderstand dient da ^¬ zu, den Niederspannungskondensator nach einer Unterbrechung der Niederspannungsverbindung sicher zu entladen. Auf diese Weise ist somit beispielsweise ein zusätzlicher Personen ^¬ schutz bei Arbeiten am Niederspannungskondensator bereitgestellt. Bevorzugt liegt der ohmsche Widerstandswert des

Entladewiderstands zwischen 2 kQ und 50 kH, besonders be- vorzugt zwischen 5 kQ und 30 kQ.

Vorzugsweise umfasst die Niederspannungsverbindung wenigstens einen Lasttrennschalter zum Unterbrechen der Niederspannungsverbindung. Mittels des Lasttrennschalters kann die Nieder- spannungsverbindung sicher unterbrochen werden. Alternativ zum Lasttrennschalter kann auch ein geeigneter Schütz eingesetzt werden. Gegenüber dem Schutz weist der Lasttrennschalter jedoch den Vorteil auf, dass er im Allgemeinen keine permanente Versorgungsspannung benötigt. Der Lasttrennschalter kann beispielsweise ein motorisierter Niederspannungs-

Lasttrennschalter sein. Je nach Anwendungsfall können mehrere Lasttrennschalter in der Niederspannungsverbindung vorgesehen sein. Beispielsweise bei einer dreiphasigen Ausführung der Niederspannungsverbindung weist jeder der drei Phasenleitun- gen der Niederspannungsverbindung zweckmäßigerweise einen oder mehrere Lasttrennschalter auf. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Einschaltwiderstand vorgesehen, der in der Niederspannungsleitung angeordnet ist. Geeigneter Weise ist der Einschaltwiderstand zwischen den beiden Spannungswandlern ange- ordnet und kann mittels einer Überbrückungseinrichtung überbrückt werden. Der Einschaltwiderstand ist dazu vorgesehen, das Risiko einer unvorteilhaften Sättigung eines der Spannungswandler zu minimieren, die bei einem Einschalten der Niederspannungsverbindung dann auftreten kann, wenn diese zu einer ungünstigen Phasenlage der Spannung durchgeführt wird, beispielsweise dann, wenn der Spannungswandler bei einem Spannungsnulldurchgang mit Spannung beaufschlagt wird. Der Widerstand wird zweckmäßigerweise nach einer gewissen Zeit nach dem Zuschalten der Niederspannungsverbindung mittels der Überbrückungseinrichtung überbrückt.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Niederspannungsleitung einpolig geerdet. Mittels der Erdung ist vor ^¬ teilhaft ein definiertes Potenzial in der Niederspannungsver- bindung hergestellt. Umfasst die Niederspannungsverbindung drei Phasen, so sind alle drei Phasenleitungen zweckmäßigerweise einpolig geerdet.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Schutz einer Umrichteranordnung mit einem Umrichter, der wechselspannungs- seitig mit einer Transformatorparallelschaltung verbunden ist, wobei die Transformatorparallelschaltung einen ersten Transformatorzweig aufweist, der den Umrichter mit einer Pri ^¬ märwicklung eines ersten Transformators verbindet und eine Reihenschaltung aus einem ersten Trennschalter und einem ersten Leistungsschalter umfasst, und einen zum ersten Transformatorzweig parallelen zweiten Transformatorzweig aufweist, der den Umrichter mit einer Primärwicklung eines zweiten Transformators verbindet und eine Reihenschaltung aus einem zweiten Trennschalter und einem zweiten Leistungsschalter umfasst . Die hierbei zu lösende Aufgabe der Erfindung ist es, ein sol ^¬ ches Verfahren anzugeben, das eine Beschädigung der

Umrichteranordnung bei einem Zu- bzw. Abschalten eines der beiden Transformatoren zu vermeiden ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, bei dem ein Potenzialausgleich zwischen einem ersten Potenzialpunkt zwischen dem ersten Trennschalter und dem ersten Leistungsschalter und einem zweiten Potenzialpunkt zwischen dem zweiten Trennschalter und dem zweiten Leistungsschalter hergestellt wird, indem die beiden Potenzialpunkte mittels einer Niederspannungsverbindung vor einem Schalten des ersten Trennschalters oder des zweiten Trennschalters miteinander elektrisch verbunden werden.

Wie bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen

Umrichteranordnung beschrieben, wird durch das erfindungsgemäße Verfahren ein Potenzialausgleich zwischen den beiden Transformatorzweigen erreicht, wodurch das Zünden von Licht- bögen in dem zu öffnenden oder zu schließenden Trennschalter aufgrund der Erdkapazitäten vermieden wird.

Zweckmäßigerweise kann der Abschaltvorgang eines der Trans ^¬ formatoren folgendermaßen durchgeführt werden. In einem Aus- gangszustand befinden sich die beiden Transformatoren in einen Betriebszustand, in dem beide Leistungsschalter und beide Trennschalter geschlossen sind. Es besteht mit anderen Worten eine elektrische Verbindung zwischen jedem der beiden Transformatoren und dem Umrichter. Soll nun beispielsweise die elektrische Verbindung zwischen dem Umrichter und dem ersten Transformator unterbrochen werden, so wird zunächst der erste Leistungsschalter geöffnet. Dann wird der Potenzialausgleich zwischen den Potenzialpunkten zwischen dem jeweiligen Leis- tungs- und Trennschalter mittels der Niederspannungsverbin- dung hergestellt. Anschließend wird der erste Trennschalter geöffnet . Entsprechend kann auch bei einem Herstellen der elektrischen Verbindung zwischen einem der Transformatoren und dem Umrichter vorgegangen werden. In diesem Fall sind im Ausgangszustand beispielsweise der erste Leistungsschalter und der ers- te Trennschalter geschlossen, so dass eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Transformator und dem Umrichter besteht. Der zweite Leistungsschalter und der zweite Trennschalter sind geöffnet. Soll der zweite Transformator zuge ^¬ schaltet werden, so kann folgendermaßen vorgegangen werden. Zunächst wird ein Potenzialausgleich zwischen den Potenzialpunkten zwischen den Schaltern in den Transformatorzweigen mittels der Niederspannungsverbindung hergestellt. Dann wird, beispielsweise mit einer zeitlichen Verzögerung, zum Beispiel einer Verzögerung von 1 s, der zweite Trennschalter geschlos- sen. Anschließend wird auch der zweite Leistungsschalter geschlossen, so dass die elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Transformator und dem Umrichter hergestellt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mittels aller zuvor be- schriebenen Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen

Umrichteranordnung durchgeführt werden.

Die Erfindung soll im Folgenden anhand von in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfin ^¬ dungsgemäßen Schaltanlagenanordnung in einer schematischen Darstellung;

Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfin ^¬ dungsgemäßen Schaltanlagenanordnung in einer schematischen Darstellung; Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Umrichteranordnung in einer schematischen Darstellung. Im Einzelnen ist in Figur 1 eine Schaltanlagenanordnung 200 dargestellt. Die Schaltanlagenanordnung 200 verbindet eine erste elektrische Anlage 101 über eine dreiphasige Wechsels ^¬ pannungsleitung 4 mit einer zweiten elektrischen Anlage 102.

Die Schaltanlagenanordnung 200 umfasst einen ersten Zweig 51, der eine Reihenschaltung aus einem ersten Leistungsschalter 81 und einem ersten Trennschalter 91 aufweist. Der Leistungsschalter 81 und der Trennschalter 91 können jeweils mittels einer in der Figur 1 nicht grafisch dargestellten Steuerung angesteuert werden. In der dreiphasigen Ausführung der

Schaltanlagenanordnung 200 sind in jeder Phase des ersten Zweiges 51 entsprechend der gezeigten Leistungsschalter und Trennschalter angeordnet.

Die Schaltanlagenanordnung 200 umfasst ferner eine Kopplungseinrichtung 104. Die Kopplungseinrichtung 104 umfasst eine Leitung 15, die sich zwischen einem Potenzialpunkt 41 zwischen dem ersten Leistungsschalter 81 und dem ersten Trenn- Schalter 91 und einem Potenzialpunkt 421 zwischen dem ersten Trennschalter 91 und der trennschalterseitigen, ersten Anlage 101 erstreckt. In der mehrphasigen Ausführung der Schaltanlagenanordnung 200 umfasst jede Phasenleitung eine eigene Lei ^¬ tung entsprechend dem Aufbau der Leitung 15.

Die Kopplungseinrichtung 104 umfasst einen ersten Koppeltransformator 11 und einen zweiten Koppeltransformator 12, die zur Transformation von einem höheren Spannungsniveau auf ein niedrigeres Spannungsniveau (bzw. umgekehrt) eingerichtet sind.

Die Leitung 15 kann mittels eines Schalters 18 unterbrochen werden . Zur Kompensation von Streureaktanzen der beiden Koppeltransformatoren 11 und 12 ist ein Kondensator 25 vorgesehen. Wenn der erste Trennschalter 91 geöffnet bzw. geschlossen werden soll, so werden der erste Potenzialpunkt 41 und der zweite Potenzialpunkt 421 durch Schließen des Schalters 18 miteinander elektrisch gekoppelt. Auf diese Weise wird ein Potenzialausgleich auf beiden Seiten des ersten Trennschalters 91 erzeugt, wodurch der erste Trennschalter 91 nahezu spannungslos, also ohne Spannung über der Trennstrecke geöff ^¬ net bzw. geschlossen werden kann. In Figur 2 ist eine Schaltanlagenanordnung 100 dargestellt. Die Schaltanlagenanordnung 100 verbindet eine erste elektrische Anlage 101 über eine dreiphasige Wechselspannungsleitung 4 mit einer zweiten elektrischen Anlage 102 und einer dritten elektrischen Anlage 103. Die Schaltanlagenanordnung 100 um- fasst einen ersten Zweig 51 sowie einen zum ersten Zweig 51 parallelen zweiten Zweig 52. Der erste Zweig 51 weist eine Reihenschaltung aus einem ersten Leistungsschalter 81 und einem ersten Trennschalter 91 auf. Entsprechend weist der zwei ^¬ te Zweig 52 eine Reihenschaltung aus einem zweiten Leistungs- Schalter 82 und einem zweiten Trennschalter 92 auf. Die Leistungsschalter 81, 82 und die Trennschalter 91, 92 können jeweils mittels einer in der Figur 2 nicht grafisch dargestell ^¬ ten Steuerung angesteuert werden. In der dreiphasigen Ausführung der Schaltanlagenanordnung 100 sind in jeder Phase der beiden Zweige 51, 52 entsprechend der gezeigten Leistungs ^¬ schalter und Trennschalter angeordnet.

Die Schaltanlagenanordnung 100 umfasst ferner eine Kopplungseinrichtung 104. Die Kopplungseinrichtung 104 umfasst eine Leitung 15, die sich zwischen einem Potenzialpunkt 41 zwischen dem ersten Leistungsschalter 81 und dem ersten Trennschalter 91 und einem Potenzialpunkt 42 zwischen dem zweiten Leistungsschalter 82 und dem zweiten Trennschalter 92 erstreckt. In der mehrphasigen Ausführung der Schaltanlagenan- Ordnung 100 umfasst jede Phasenleitung eine eigene Leitung entsprechend dem Aufbau der Leitung 15. Die Kopplungseinrichtung 104 umfasst einen ersten Koppeltransformator 11 und einen zweiten Koppeltransformator 12, die zur Transformation von einem höheren Spannungsniveau auf ein niedrigeres Spannungsniveau (bzw. umgekehrt) eingerichtet sind.

Die Leitung 15 kann mittels eines Schalters 18 unterbrochen werden . Zur Kompensation von Streureaktanzen der beiden Koppeltransformatoren 11 und 12 ist ein Kondensator 25 vorgesehen.

Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Schaltanlagenanord ^¬ nung 100 soll im Folgenden anhand des in Figur 3 beschriebe- nen Anwendungsfalls der Schaltanlagenanordnung in einer

Umrichteranordnung im Detail beschrieben werden.

Figur 3 zeigt eine Umrichteranordnung 1. Dabei sind gleiche und gleichartige Bauelemente in den Figuren 1, 2 und 3 mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Umrichteranordnung 1 umfasst einen Umrichter 2 zum Umwandeln elektrischer Leistung. Der Umrichter 2 weist eine Gleichspannungsseite 21 zum Ver ^¬ binden mit einer zweipoligen Gleichspannungsleitung 3. Ferner weist der Umrichter 2 eine Wechselspannungsseite 22 auf, die zum Verbinden mit einer dreiphasigen Wechselspannungsleitung 4 eingerichtet ist. Die Wechselspannungsleitung 4 verbindet den Umrichter 2 mit einer Transformatorparallelschaltung 5. Die Transformatorparallelschaltung 5 umfasst einen ersten Transformatorzweig 51 sowie einen zweiten Transformatorzweig 52, die parallel zueinander geschaltet sind. Der erste Trans ^¬ formatorzweig 51 verbindet den Umrichter 2 mit einer Primär ^¬ wicklung 61 eines ersten Transformators 6. Der zweite Trans ^¬ formatorzweig 52 verbindet den Umrichter 2 mit einer Primärwicklung 71 eines zweiten Transformators 7. Eine Sekundär- wicklung 62 des ersten Transformators 6 und eine Sekundär ^¬ wicklung 72 des zweiten Transformators 7 sind jeweils mit ei ^¬ nem Wechselspannungsnetz 28 verbunden. Die beiden Primärwick- lungen 61, 71 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel als Drei ^¬ eckwicklungen realisiert. Die beiden Sekundärwicklungen 62, 72 sind als Sternwicklungen realisiert. Der erste Transformatorzweig 51 weist eine Reihenschaltung aus einem ersten Leistungsschalter 81 und einem ersten Trennschalter 91 auf. Entsprechend weist der zweite Transformator ^¬ zweig 52 eine Reihenschaltung aus einem zweiten Leistungsschalter 82 und einem zweiten Trennschalter 92 auf. Die Leis- tungsschalter 81, 82 und die Trennschalter 91, 92 können jeweils mittels einer in der Figur 3 nicht grafisch dargestell ^¬ ten Steuerung angesteuert werden. Es ist hierbei anzumerken, dass die Darstellung der Figur 3 nur eine der drei Phasen der Wechselspannungsleitung 4 explizit zeigt. In der dreiphasigen Ausführung der Umrichteranordnung 1 sind in jeder Phase entsprechend der gezeigten Leistungsschalter und Trennschalter angeordnet .

Die Umrichteranordnung 1 umfasst ferner eine Niederspannungs- Verbindung 10. Die Niederspannungsverbindung 10 erstreckt sich zwischen einem Potenzialpunkt 41 zwischen dem ersten Leistungsschalter 81 und dem ersten Trennschalter 91 und einem Potenzialpunkt 42 zwischen dem zweiten Leistungsschalter 82 und dem zweiten Trennschalter 92. In der mehrphasigen Aus- führung der Umrichteranordnung 1 umfasst jede Phasenleitung eine eigene Niederspannungsverbindung entsprechend dem Aufbau der Niederspannungsverbindung 10. Die Niederspannungsverbindung 10 entspricht in ihrer Funktion der Kopplungseinrichtung 104 aus Figuren 1 und 2.

Die Niederspannungsverbindung 10 umfasst einen ersten Spannungswandler 11 und einen zweiten Spannungswandler 12, die zur Transformation von Hochspannung in Niederspannung (bzw. umgekehrt) eingerichtet sind.

Der Strom auf der Niederspannungsseite der Spannungswandler 11, 12 wird mittels Messvorrichtungen 13 und 14 überwacht. Zwischen dem ersten Spannungswandler 11 und dem zweiten Spannungswandler 12 erstreckt sich eine Niederspannungsleitung 15. Die Niederspannungsleitung 15 weist eine erste Erdungs- Vorrichtung 16 und eine zweite Erdungsvorrichtung 17 auf. Mittels der beiden Erdungsvorrichtungen 16 bzw. 17 kann die Niederspannungsleitung 15 einpolig geerdet werden.

Die Niederspannungsverbindung 10 kann mittels eines ersten Lasttrennschalters 18 und eines zweiten Lasttrennschalters 19 durch eine Unterbrechung der Niederspannungsleitung 15 getrennt werden.

Die Niederspannungsverbindung 10 umfasst ferner einen mittels einer Überbrückungsvorrichtung 23 überbrückbaren Einschaltwiderstand 24.

Zur Kompensation von Streureaktanzen der beiden Spannungswandler 11 und 12 ist eine Niederspannungskapazität 25 vorge- sehen. In einer Parallelschaltung zur Niederspannungskapazität 25 ist ein Entladewiderstand 26 angeordnet, der zum kon ^¬ trollierten Entladen der Niederspannungskapazität 25 einge ^¬ richtet ist. Zum Schutz der Niederspannungskapazität 25 vor Überspannungen ist der Niederspannungskapazität 25 ein

Überspannungsabieiter 27 parallel geschaltet.

Die Vorgehensweise bei einem Zu- oder Abschalten eines der Transformatoren 6 bzw. 7 soll im Folgenden an zwei Fallbeispielen erläutert werden.

Im ersten Fallbeispiel ist eine elektrische Verbindung sowohl zwischen dem ersten Transformator 6 als auch zwischen dem zweiten Transformator 7 und dem Umrichter 2 hergestellt. Im Ausgangszustand sind also beide Leistungsschalter 81 und 82 sowie beide Trennschalter 91 und 92 geschlossen, während die Lasttrennschalter 18 und 19 geöffnet sind. Aufgrund eines Fehlers am zweiten Transformator 7 soll die elektrische Ver- bindung zwischen diesem und dem Umrichter 2 nun getrennt werden. Zunächst wird der zweite Leistungsschalter 82 angesteuert, zu öffnen. Dann werden der erste und der zweite Lasttrennschalter 18 bzw. 19 angesteuert, zu schließen. So- bald ein Potenzialausgleich zwischen den Potenzialpunkten 41 und 42 erfolgreich stattgefunden hat, kann der Trennschalter 92 geöffnet werden. Die Leistungsübertragung zwischen dem Umrichter 2 und dem Wechselspannungsnetz 28 findet nun lediglich über den ersten Transformator 6 statt.

Im zweiten Fallbeispiel besteht zunächst eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Transformator 6 und dem Umrichter 2, nicht jedoch zwischen dem zweiten Transformator 7 und dem Umrichter 2. Im Ausgangszustand sind demnach der ers- te Leistungsschalter 81 und der erste Trennschalter 91 geschlossen. Der zweite Leistungsschalter 82, der zweite Trennschalter 92 sowie die beiden Lasttrennschalter 18 bzw. 19 sind hingegen geöffnet. Nun soll die elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Transformator 7 und dem Umrichter 2 her- gestellt werden. Dazu wird zunächst mittels der Niederspan ^¬ nungsverbindung 10 ein Potenzialausgleich zwischen den Potenzialpunkten 41 und 42 durch Schließen der Lasttrennschalter 18 und 19 hergestellt. Danach wird der zweite Trennschalter 92 geschlossen. Anschließend wird der zweite Leistungsschal- ter 82 ebenfalls geschlossen, womit die elektrische Verbin ^¬ dung zwischen dem zweiten Transformator 7 und dem Umrichter 2 hergestellt ist. Die Übertragung der elektrischen Leistung zwischen dem Umrichter 2 und dem Wechselspannungsnetz 28 erfolgt über beide Transformatoren 6 bzw. 7.