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Einrichtung zur Fernsteuerung von Schaltern in Netzen oder Leitungen, die von
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Wenn mehrere elektrische Kraftwerke, z. B. durch Transformatoren und Netzkupplungsleitungen, miteinander verbunden sind, so kann es vorkommen, dass durch plötzliches oder vorzeitiges Abschalten der Stromerzeuger eines dieser Kraftwerke eine Überlastung der Stromerzeuger eines oder mehrerer der übrigen Kraftwerke eintritt, die zum Ansprechen der Überstromschalter und damit zur Stillsetzung der Stromerzeuger auch dieser Kraftwerke führt. Dadurch aber können sehr unliebsame Betriebsstörungen entstehen, die unbedingt verhindert werden müssen.
Ausserdem ist es wünschenswert, dass die Stromerzeuger eines durch Ausschalten der Kupplungsschalter von den übrigen Kraftwerken getrennten Kraftwerkes die Verbindung mit diesen selbsttätig wieder herstellen, sobald in dem erstgenannten Kraftwerk die Störung beseitigt ist. Die Erfindung bezweckt eine selbsttätig wirkende Einrichtung zu schaffen, durch welche derartige Überlastungen einzelner Kraftwerke mit ihren unerwünschten Folgeerscheinungen vermieden werden und eine selbsttätige Wiedereinschaltung des abgeschalteten Kraftwerkes nach Beseitigung der Störung ermöglicht wird. Dieser Zweck wird dadurch erreicht, dass die in den Netzkupplungsleitungen angeordneten Schaltvorrichtungenmittels dem Netz überlagerter Wechselströme bestimmter Frequenz ferngesteuert werden.
Gemäss der Erfindung werden diese Schaltvorrichtungen durch Ströme einer von der Grundharmonischen der angeschlossenen Wechselstromerzeuger abweichenden Frequenz beeinflusst, die in einem Teile der Wechselstromerzeuger unmittelbar induziert werden. Zur Beeinflussung der Schaltvorrichtungen werden dabei zweckmässig an sich bekannte, in Resonanzschaltung angeordnete Frequenzrelais verwendet, die auf die Schaltvorrichtungen derart einzuwirken vermögen, dass bestimmte Stromerzeuger oder Stromerzeugergruppen durch Unterbrechen der zugehörigen Kupplungsleitungen von den übrigen Stromerzeugern abgeschaltet werden.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in Fig. 1 an einem Ausführungsbeispiel schematisch veranschaulicht, welchem die Kupplung dreier Kraftwerke untereinander in der Form eines geschlossenen Ringes zugrunde gelegt ist. Im ersten Kraftwerk sind zwei Stromerzeuger 1, im zweiten Kraftwerk drei Stromerzeuger 2 und im dritten Kraftwerk ein Stromerzeuger J aufgestellt, die auf die zugehörigen Sammelschienen 4, 5 und 6 arbeiten. Die Sammelschienen 4, J und 6 sind in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise über Transformatoren 7, 8, 9 und Kupplungsfernl !'itungen 10, 11, 12 derart miteinander verbunden, dass jedes der Kraftwerke an die beiden andern Kraftwerke elektrische Arbeit zu liefern oder von diesen aufzunehmen vermag.
Zum Abschalten der Kupplungsleitungen 10, 11, 12 dienen an den Enden derselben angeordnete selbsttätige Kupplungssehalter 13, 14, 15, 16 und 17, 18. Jeder dieser Schalterin der Zeichnung ist dies nur für den Schalter 15 ausführlich dargestellt, bei den übrigen Schaltern dagegen nur angedeutet-ist mit einer Magnetwicklung 19 versehen, deren Erregerstromkreis über ein Relais 20 geführt ist, Die Magnetwicklung 21 des Relais 20 wird von einem an die Sammelschienen 4 angeschlossenen Spannungstransformator 22 gespeist.
Im Stromkreise der Magnetwicklung 21 liegt in Hintereinanderschaltung mit einem Widerstande 23 die Unterbreehungsstelle eines Frequenzrelais 24, welches durch eine Leitung 25 zwischen Erde und der metallischen Belegung der dem Transformator 8 benachbarten Kondensator-Durchführung 26 der Kupplungsleitung 11 angeselhlossen it. Das Frequenzrelais 24 ist
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durch Zuhilfenahme der Kapazität der Kondensatordurchfiilirung und anderer an sich bekannter Einrichtungen, z. B. induktiver Widertände, so abgestimmt, dass es auf Ströme einer ganz bestimmten, von der Netzfrequenz verschiedenen Frequenz anspricht, die dem im dritten Kraftwerk aufgestellten Stromerzeuger 3 eigentümlich ist.
Derartige, den einzelnen Stromerzeugern eigentümliche Frequenzen lassen sich beispielsweise in Form von Oberschwingungen des von dem Stromerzeuger gelieferten Stromes dadurch erzeugen, dass man durch Wahl der Polschuhform und der Ankernutenzahl sowie durch Anordnung einer Kurzschlusswicklung auf dem Läufer, gegebenenfalls auch durch Anordnung eines Hilfsankers eine oder mehrere ganz bestimmte Oberschwingungen besonders stark sich ausbilden lässt.
Infolge der Abstimmung des Frequenzrelais 24 auf eine dem Stromerzeuger 3 eigentümliche Oberschwingung bleibt nun die Unterbreehungsstelle des Frequenzrelais 24 und damit auch der Stromkreis der Magnetwicklung 19 des Kupplungssehalters 15 so lange geschlossen, als der Stromerzeuger 3 im Betriebe ist und die ihm eigentümliche Oberschwingung über die Sammelschienen 6 und den Kupplungssehalter 16 in die Kupplungleitung 11 liefert. Sobald dagegen der Stromerzeuger 3 aus irgendeinem Grunde stillgesetzt wird und infolgedessen demFrequenzrelais 24kein Strom der dem Stromerzeuger eigentümlichen Oberschwingungs- frequenz mehr zugeführt wird, wird der Stromkreis der Magnetwicklung 21 des Relais 20 und damit auch der Erregerstromkreis der Magnetwicklung 19 unterbrochen, so dass der Kupplungsschalter 15, z.
B. unter der Wirkung einer Ausschaltfeder, sich öffnet und damit die Verbindung der durch die Kupplungsleitung 11 gekuppelten Kraftwerke unterbricht.
Weitere gleichartige Frequenzrelais 27, 29, 31, 33 und 35 sind in einer der beschriebenen ähnlichen Weise in den drei Kraftwerken angeordnet und mit den metallischen Belegungen entsprechender Kon- densator-Durchführungen 28, 30, 32,34 und 36 derart verbunden, dass auch die übrigen Kupplungs- schalter 13, 14, 16, 17 und 18 jedesmal dann in die Öffnungsstellung übergehen, wenn durch Stillsetzung der in einem der Kraftwerke aufgestellten Stromerzeuger die Ströme der diesen eigentümlichen Oberschwingungsfrequenz ausbleiben. Da die Wirkungsweise der zuletzt genannten Frequenzrelais derjenigen des Frequenzrelais 24 völlig analog ist, braucht sie im einzelnen nicht erläutert zu werden.
Es sei nur darauf hingewiesen, dass infolge entsprechender Abstimmung der Frequenzrelais auf die den zugeordneten Stromerzeugern eigentümliche Oberschwingungsfrequenz die Frequenzrelais 24 und 31 ansprechen, wenn der Stromerzeuger 3 stillgesetzt wird und ebenso die Frequenzrelais 27 und 33 beim Stillsetzen der Stromerzeuger 2 sowie Frequenzrelais 29 und 35 beim Stillsetzen der Stromrezeuger 1. Es wird also jedesmal dasjenige Kraftwerk, dessen Stromerzeuger ausser Betrieb gesetzt sind, durch Öffnen der entsprechenden Kupplungsschalter von den übrigen Kraftwerken völlig abgeschaltet.
Statt der aus Fig. 1 ersichtlichen einfachen Sammelschienensysteme 4,5 und 6 kann man, besonders wenn jedes Kraftwerk eine grössere Anzahl von Stromerzeugern aufweist, von denen ein Teil immer nur zeitweise an der Stromlieferung teilzunehmen braucht, in an sich bekannter Weise auch Doppel-oder Mehrfach-Sammelschienensysteme verwenden, auf die die einzelnen Stromerzeuger des betreffenden Kraftwerkes in beliebiger Gruppierung umschaltbar sind.
Trifft man dabei-'etwa durch Anschluss der
Kupplungsleitungen an die einzelnen Sammelschienengruppen in zyklischer Vertauschung-die Anord- nung so, dass kein geschlossenes Ringnetz entsteht, so lässt sich mit der vorstehend beschriebenen selbsttätigen Abschaltung der Kupplungsleitungen eine selbsttätige Entregung der an der abzuschaltenden Leitung hängenden Stromerzeuger verbinden, die zweckmässig schon vor dem Öffnen der Kupplungsschalter einsetzt. Man braucht zu diesem Zweck nur an die zugehörigen Frequenzrelais je einen zweiten Steuerstromkreis anzuschliessen, der beim Ausbleiben der für das Ansprechen des betreffenden Relais massgebenden Oberschwingungen auf die Erregerstromregler der abzuschaltenden Stromerzeuger im
Sinne der Entregung dieser Maschinen einwirkt.
Es lässt sich hiedurch erreichen, dass die abzuschaltenden
Stromerzeuger spannungsfrei sind, ehe sie durch Öffnen des Kupplungsschalters abgeschaltet werden.
Die Kupplungsschalter 13 bis 18 können noch mit einer elektromagnetischen Einrichtung versehen sein, durch welche sie in Abhängigkeit von der Stellung der Stromschlussvorrichtung der zugehörigen Frequenzrelais sich selbsttätig wieder einschalten, sobald die Oberschwingungen derjenigen Frequenz, auf welche das betreffende Frequenzrelais abgestimmt ist, wieder auftreten. d. h. also, sobald die Strom- erzeuger, denen die einzelnen Frequenzrelais zugeordnet sind, ihren normalen Betrieb wieder aufgenommen haben.
Zweckmässig werden in den einzelnen Kraftwerken Vorkehrungen getroffen, um während des Ingangsetzens der Stromerzeuger die durch die Frequenzrelais betätigten Steuerstromkreise unwirksam zu machen.
Die Anwendung der Erfindung ist natürlich nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Einige weitere Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus den Fig. 2 und 3 der
Zeichnung, die in vereinfachter schematischer Darstellung erstens (Fig. 2) den Fall eines drei Kraftwerke verbindenden Ringnetzes und zweitens (Fig. 3) den Fall eines von zwei Seiten gespeisten, mit einem weiteren Netz gekuppelten Netzes veranschaulichen.
In Fig. 2 sind drei durch eine Ringleitung N miteinander verbundene und je auf ein Netz P bzw.
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der Erfindung durch Ströme einer höheren als der Grundharmonischen gesteuert werden können, welche in den Stromerzeugern unmittelbar induziert werden. Dabei ist jeder der drei Schalter < S'i, , mit zwei selbsttätigen Auslösevorrichtungen (a, b ; b, c ; c, a) versehen, von denen immer die eine (z. B. a) auf Oberschwingungen des einen (A) und die andere (z. B. b) auf Oberschwingungen des andern (B) benachbarten Stromerzeugers abgestimmt ist. Entsteht oder verschwindet also z.
B. in dem Wechselstromerzeuger A die diesem eigentümliche höhere Harmonische, so sprechen die Auslösevorrichtungen a der beiden Schalter S"S, an usw. Denkt man sieh jeden der Schalter 81 bis 83 in zwei an die Enden der Kupplungsleitungen verlegte Schalter aufgelöst, von denen der eine nur auf die eine, der andere nur auf die andere höhere Harmonische anspricht, so gelangt man zu einer Schaltung, die dem in Fig. 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel entspricht.
Bei der Schaltung nach Fig. 3 sind zwei Wechselstromerzeuger T und U vorgesehen, die auf zwei durch eine Kupplungsleitung L miteinander verbundene Netze V W arbeiten. Zwischen den Strom-
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so eingerichtet, dass in ihm Ströme einer höheren Harmonischen (tl = U1) induziert werden können. Es sind ferner (z. B. durch besondere Ausbildung der Läuferkurzschlusswicklung) besondere Vorkehrungen getroffen, dass der Stromerzeuger T statt der höheren Harmonischen ti nach Bedarf auch eine andere
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Bedarf auch eine andere höhere Harmonische M zu erzeugen vermag.
Die selbsttätigen Auslösevorrichtungen der Schalter K und M sind dabei so eingerichtet, dass der Schalter K auf die Harmonischen und us, der Schalter 1. 1 dagegen nur auf die Harmonische ti = Mi anspricht. Wie an Hand der Fig. 3 ohne weiteres zu erkennen ist, kann man daher durch jeden der beiden Stromerzeuger nach Belieben entweder den einen oder den andern der beiden Schalter K und M oder auch erst den einen und dann den andern dieser beiden Schalter steuern.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Fernsteuerung von Schaltern in Netzen oder Leitungen, die von mehreren Wechselstromerzeugern oder Wechselstromerzeugergruppen gespeist werden, mittels überlagerter Wechselströme bestimmter Frequenz, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtungen durch in einem Teile der Wechselstromerzeuger unmittelbar induzierte Ströme einer von der Grundharmonischen abweichenden Frequenz beeinflusst werden.