CH143819A - Einrichtung zur Spannungsregelung in Wechselstromnetzen. - Google Patents

Einrichtung zur Spannungsregelung in Wechselstromnetzen.

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CH143819A
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Aktieng Siemens-Schuckertwerke
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Siemens Ag
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  Einrichtung zur     Spannungsregelung    in Wechselstromnetzen.    Es ist bekannt, bei elektrischen Über  tragungsleitungen die durch die     ohmschen          Widerstände,    die     Induktivitäten    und Kapa  zitäten der Leitungen verursachten Spannungs  änderungen durch besondere Phasenschieber  auszugleichen. Als derartige     Phasenschieber          können    beispielsweise Drosselspulen,     Koder.-          satoren    oder andere     Blindstromquellen    dienen.

    Durch den Ausgleich der Spannungsän  derungen hat man den Vorteil, dass die  Spannung beim Verbraucher die gleiche Grösse  besitzt wie die Spannung im Kraftwerk oder  in der Unterstation. Bei fehlendem Ausgleich  müsste beispielsweise bei einer langen Frei  leitung mit hoher     Induktivität    die Spannung  im Kraftwerk um einen beträchtlichen Pro  zentsatz höher sein als die beim     Verbrau-          eher.     



  Bei veränderlicher Belastung ändert sich  auch der Spannungsabfall. Es ist bekannt,  diesen Änderungen dadurch Rechnung zu    tragen, dass man die Blindleistung irr Ab  hängigkeit von der     Verbraucherspannung    re  guliert. Um im     Kraftwerk,    an dem die Blind  leistungsregulierung erfolgt, die Verbraucher  spannung festzustellen, bedürfte man jedoch  einer besonderen     Messleitung    oder einer so  genannten Nachbildung des Netzes. Die  Nachteile einer besonderen     1M'        essleitung    sind       offensichtlich;    eine Nachbildung     kann    be  sonders bei komplizierten Netzen nur ein  unvollkommenes Bild der tatsächlichen Span  nungsverteilung geben.  



  Die Erfindung vermeidet die     beschriebenen     Nachteile. Erfindungsgemäss erfolgt die Regu  lierung der Blindleistung abhängig vom Wirk  strom der Leitung. Diese Regulierung benö  tigt im Gegensatz zu bekannten Regulierungen  weder eine Netznachbildung noch besondere       @Iefäleitungen;    im Gegensatz zu reinen Span  nungsregulierungen, bei denen die Regulierung  der Blindleistung abhängig von der Leitungs-      Spannung vorgenommen wird, arbeitet sie  auch bei stossweisen Belastungsänderungen  stabil.  



  Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu  grunde, dass bei     Konstanthaltung    der Span  nung am Anfang und am Ende der Leitung  der     Gesamtblindstrom    der Leitung in einer  bestimmten, gesetzmässig     festlegbaren    Be  ziehung zum Wirkstrom steht. Wird also für  jede Grösse des Wirkstromes das Verhältnis  des G     esamtblindstromes    zum Wirkstrom ge  mäss dieser bestimmten gesetzmässigen Be  ziehung konstant gehalten, dann ist auch die  Spannung am Anfang und am Ende der  Leitung konstant.  



  Bild 1 zeigt eine Darstellung der Span  nungsverhältnisse in der Leitung. Die durch  die Lade-, Wirk- und     Magnetisierungsströme     bedingten     Spannungsverluste        bezw.        -erhöhun-          gen    stellen sich graphisch durch den Linien  zug     ABCDEFC    dar.     0t1    bezeichnet die  Spannung beim Verbraucher,     OG    ist die  Spannung im Kraftwerk.

   Das Dreieck<I>ABC</I>       entspricht        der        durch        den        Ladestrom        i,   <B>,</B>     ver-          ursachten    Spannungserhöhung. Das Dreieck       CDE    entspricht den durch den Wirkstrom     i,     und     EFG    den durch den     Magnetisierungs-          strom        iss    verursachten Spannungsverlusten.

    Will man nun die Spannung auf der Leitung  konstant halten, dann ist eine zusätzliche  Blindleistung nötig, deren Spannungsabfall  dreieck     GHJ    so gross sein muss, dass die  Spitze J auf den um 0 mit     0A    geschlagenen    Kreise konstanter Spannung liegt. Wäre die       Kompensation    nicht vorhanden, darin müsste,  wie oben ausgeführt, der Leitung am Anfang  die Spannung entsprechend dem Vektor OG  zugeführt werden, damit am Ende der Lei  tung noch die verlangte Spannung     C)    A  herrscht.  



  Bei Kompensation des Spannungsabfalls       ABCDEFG    braucht der Leitung auch am  Anfang nur eine Spannung<I>0J =</I>     0A   <I>= e</I>       zugeführt    zu werden.  



  In dem Diagramm sind s die     Induktanz     der Leitung,     7-    der     olrmsche    Widerstand und  z =
EMI0002.0037  
   die Impedanz der Leitung.  



  Nach den mathematischen     Beziehungen     des     Diagrammes    müssen die Koordinaten des  Punktes J (x,     y)    der Kreisgleichung       x2        +   <I>y2</I> = R2 (1)  genügen: Für x und y sind folgende Werte  einzusetzen:

    <I>x =</I>     e   <I>-</I>     i@        s    +     i@r   <I>+</I>     zBs        -iphs     <I>y =</I>     ij   <I>+</I>     i#,s   <I>-</I>     issr        -E-        iphT     Hierbei ist     iPh    der Strom der zusätzlichen  Blindleistung. R ist gleich der verlangten  Spannung<I>e =</I>     0J   <I>=</I>     0A.     



  Nach Einsetzen und     nrehrfacherUmformung,     sowie wenn man für       r2        +S    2     =        z2    (4)  setzt, erhält man folgende quadratische Glei  chung:

           22Ph    z2 - 2     2Ph        (e        S    \     Z,        Z2    +     ZB    z2) + 42 z2     +    42     Z2        +    2B2     Z2     <I>- 2e</I>     i@s        +   <I>2e</I>     i,r        -f-    2e     iBs    - 2     i,        iB    z2     =-    0     (ä)

       Nach Bildung der Wurzel heben sich verschiedene Glieder weg und man erhält  
EMI0002.0082     
    setzt man  
EMI0002.0083     
    dann erhält man  
EMI0002.0084     
    In Gleichung (9) wurde aus Gleichung (6)  nur der negative     Wurzelausdruck    übernom  men. Ist der Wirkstrom der Leitung Null      und der     Magnetisierungsstrom        i$    gleich dem  Ladestrom     i"    so muss offenbar der     Strom        ipl,     der zusätzlichen Blindleistung ebenfalls gleich  Null werden. Dies ist nur dann möglich,  wenn auf der rechten Seite der Gleichung (9)  der vorletzte und letzte Ausdruck sich auf  heben, die Wurzel also das negative Vorzeichen  besitzt.  



  <I>a</I> und<I>b</I> sind Konstanten, die sich für  jeden Leitungsabschnitt aus der Betriebs  spannung und den     Leitungskonstanten    er  mitteln lassen.     i,    ist im allgemeinen ebenfalls  konstant, da es nur von der konstant zu  haltenden Spannung abhängt.  



  Schreibt man die Gleichung in der Form  
EMI0003.0008     
    so erkennt man, dass der bei der Kompen  sation erforderliche     Gresamtblindstrom    sich    als eine feste Funktion des Wirkstromes  darstellen     läss.     



  Für die Spannungsregulierung ist die  Kenntnis des zur Kompensation von     i$    und       i,    notwendigen zusätzlichen Blindstromes     iph     nicht erforderlich. Will man die Spannung  am Anfang und am     Eude    konstant halten,  dann braucht nur so reguliert zu werden,  dass der     Gesamtblindstrom    der Gleichung (10)  entspricht.  



  Nach der Erfindung wird entsprechend der  Gleichung (10) der Blindstrom abhängig vom  Wirkstrom reguliert. Da nun aber, wie     Gxlei-          chung    (10) zeigt, bei     Konstanthaltung    der  Spannung am Anfang und Ende der Leitung,  der Blindstrom nur vom Wirkstrom abhängig  ist, muss abhängig von dem Wirkstrom auf  jeder Leitung auch ein bestimmter     cos        92     herrschen. Dieser ergibt sich zu  
EMI0003.0021     
    Bild 2 zeigt eine besonders zweckmässige  und zugleich einfache Ausführungsform der  Erfindung.

   Die zugesetzte Blindleistung wird  hier über einen von dem     cos        5p-Regler    3 über  Kontakte 4 gesteuerten     Verstellmotor    regu  liert. Der     cos        9-Regler    ist über einen     Span-          nungswandler    5 und Stromwandler 6 an das  Netz angeschlossen. Im Stromkreis des     cos        cp-          Reglers    liegt eine Impedanz, in der Abbil  dung ein     ohmscher    Widerstand 2, der von  dem wattmetrischen Instrument 1 verstellt  wird.  



  Der     cos        9-Regler    des Bildes 2 hat zwei  Spulen, deren Zugkräfte auf einen Wage  balken sich aufheben, so dass sein Kontakt  system sich im gewöhnlichen Zustand, das  heisst wenn die beiden auf die Spulen wir  kenden Spannungen gleich sind, weder ge  hoben noch gesenkt wird,     sondern    in der  Mitte stehen bleibt. Die auf den Wagebalken  einwirkenden Spulen sind je an eine Hälfte  des     Spannungswandlers    5 angeschlossen. In  den gemeinsamen Mittelleiter der     Spulenzu-          leitungen    ist der Widerstand 2 eingeschaltet,  auf den die Stromwandler 6 arbeiten.

   Die    Stromwandler schicken nun durch den     Wider-          Stand    2 Ströme und erzeugen in den beiden  an sie angeschlossenen Teilen des Wider  standes zwei phasenverschobene Spannungs  abfälle. Durch Verschiebung des Kontaktes  am Widerstand 2 lässt sich offenbar der  Wert des     cos        cp    ändern, bei dem die Span  nungen an den     Wagebalkenspulen    gleich sind  und das gesamte Relais sich im Ruhezustand  befindet.  



  Der Widerstand 2 wird nun in Bild 2  durch das wattmetrische Instrument 1 derart  verstellt, dass zu jedem Wirkstrom jeweils  ein bestimmter Widerstandswert und damit  auch ein bestimmter     cos    -Wert des Relais  eingestellt ist. Das Relais befindet sich also  je nach dem Wirkstrom, den das wattmetri  sche Instrument 1 aufnimmt, bei einem     ver-          schiedenen        cos        co        in        der        Nullage;

          der        cos     3 sucht über die Kontakte 4 den Verstell  motor so lange zu beeinflussen, bis der     cos        59     der Leitung den Wert erreicht hat, der dem  Wattstrom des Instrumentes 1 und der     Ein-          stelluDg    des Widerstandes 2 entspricht. Zu  jedem Wirkstrom muss durch den     cos    -Regler      ein     cos        5o    eingestellt werden, der aus Glei  chung (11) sich errechnen lässt.

   Die Abhängig  keit der Widerstandseinstellung des     cos        co-          Reglers    von dieser     gesetzrzässigen    Beziehung  lässt sich auf verschiedene Art erreichen. Man  könnte beispielsweise den Widerstand 2 etwa  durch Wahl einer Spirale mit verschiedenem  Durchmesser derart abstufen, dass bei linearer  Verschiebung des Kontaktes durch das watt  metrische Instrument eine Änderung der       cos        97-Einstellung    gemäss der Funktion der  Gleichung (11) eintritt.

   Unter Umständen  wäre auch die     Einführung    eines die beschrie  bene Gesetzmässigkeit vermittelnden mecha  nischen Zwischengliedes, beispielsweise einer  Schablone, vorteilhaft, die von dem watt  metrischen Instrument linear bewegt wird  und dabei die funktionelle Steuerung der  Widerstandskontakte, zum Beispiel durch  Gleiten eines mit dem Kontakt     verbundenen     Rollenhebels auf der Schablone, vermittelt.

    Schliesslich könnte     inan    auch das wattmetri  sche Instrument so bauen, dass seine Eigen  charakteristik der gewünschten funktionellen  Abhängigkeit des     cos        So    von dem Wirkstrom  der Leitung entspricht, das heisst also der  Ausschlag seines beweglichen Elementes, das  den Widerstand 2 verstellt, die durch die       Berechnung    gegebene funktionelle Abhängig  keit vom Wirkstrom der Leitung besitzt.  



  In Bild 3 ist eine Schaltung für den Fall  dargestellt, dass ein Unterwerk in eine Lei  tung eingeschaltet ist, das von zwei Seiten  aus Strom erhalten kann. Die als Wattrelais  ausgebildeten Richtungsrelais 11 und 12  steuern Schalter 13 und 14; durch deren  Einwirkung ist jeweils diejenige     cos        9-Regler-          schaltung    15 oder 16 eingeschaltet, durch  die Strom in Richtung auf das Werk     bezw.     die es darstellenden Sammelschienen 17     fliesst.     Fliesst von beiden Richtungen aus Strom  nach den Sammelschienen 77, dann sind auch  beide     cos        9-Regler    15 und 16 angeschlossen.  



  Statt jedem     cos        #P-Regler    eine besondere       Blindleistungsquelle        zuzuordnen,    kann man  mehrere     cos        9p-Reglei-    auf denselben Steuer  apparat für die Blindleistung arbeiten lassen.  In Bild 3 geschieht dies beispielsweise da-    durch, dass die Triebspulen des     cos        co-Regler     15 und 16 beide auf den gleichen Wage  balken 18 arbeiten.  



  Die bisher beschriebene Spannungsrege  lung lässt sich noch vereinfachen, und zwar  insbesondere in dem häufig eintretenden Fall,  dass der Verbraucher nur Wirkstrom oder  sehr wenig Blindstrom abnimmt, oder dass  sein Blindstrom durch einen     besondern    an  dem Verbrauchsort aufgestellten Phasen  schieber oder dergleichen völlig oder zum  grössten Teil kompensiert wird.  



  In einem solchen Falle wird die Regelung  der Spannung derart vorgenommen, dass ab  hängig vom Wirkstrom Zusatzspannungen in  die Leitung eingeführt werden, die in einer  bestimmten eindeutig festgelegten Beziehung       zii    dem Wirkstrom stehen.  



  Die dieser Ausführungsform zugrunde  liegenden     Erkenntnisse    gehen aus dem in der       Abb.    4 gezeichneten Betriebsdiagramm hervor.  Hierbei wurde die gleiche Darstellungsart  wie in     Abb.    1     gwählt,    nur dass die     Spannungs-          abfalldreiecke    in anderer Reihenfolge aufge  zeichnet wurden.  



  OG ist wieder die im Kraftwerk nötige  Spannung ohne     Einführung    einer Zusatz  spannung beim Verbraucher.     0A    ist die       Spannung    beim Verbraucher. Das Dreieck  <I>ABC</I> entspricht der durch den Ladestrom     i,     verursachten Spannungserhöhung. Das Drei  eck     CDE    entspricht dem durch den     Magne-          tisierungsstrom        ib    und     DI'G    dem durch den  Wirkstrom     i,    verursachten Spannungsverlust.  Der geometrische Ort gleicher Spannung ist  ein Kreis um 0.

   Bleibt der Wirkstrom der  Leitung konstant, so muss anderseits der  Endpunkt des Spannungsvektors unabhängig  von der Grösse der Kompensation auf einer  Geraden liegen, die parallel zu OB verläuft,  da sich für jeden bestimmten Wirkstrom  dem Dreieck     EFG    ähnliche Spannungsabfall  dreiecke ergeben. Da nun vorausgesetzt wurde,  dass der Verbraucher keinen Blindstrom ab  nimmt, oder dass sein Blindstrom am Ver  brauchsort kompensiert wird, lassen sich au,      der Zeichnung für jeden     Wirkstrom    die Zu  satzspannungen abgreifen, die erforderlich  sind, um im Kraftwerk und beim Verbraucher  die gleiche Spannung zu erhalten.

   Soll bei  spielsweise die Verbraucherspannung gleich       0A        sein,    so muss für den gezeichneten     Wirk-          stom,    der das Abfalldreieck     -WG    erzeugt,  eine     Zusatzspannung        GJ    eingeführt werden,  bei einem geringeren     Wirkstrom    - beispiels  weise entsprechend der Strecke     EIL        --    muss  eine     Zusatzspannung        IjjL    in die Leitung ein  geführt werden.  



  Die Ausführung der beschriebenen Rege  lung erfolgt nun so, dass man die     Belastung     der Leitung mittelst eines Wattmeters misst,  und durch dieses Wattmeter entweder stetig,  mittelst einer als Phasenschieber wirkenden  Synchronmaschine, oder aber auch unstetig,  etwa durch Zu- und Abschalten von Drosseln       trsw.    die nach dem Diagramm bestimmten  zur Kompensation notwendigen Blindströme  steuern     1ä        sst.     



  Statt eines Wattmeters zur Steuerung  von Blindleistungen, das man     rnit    mehreren  Kontakten ausführen würde, kann man auch  mehrere wattmetrische Relais benutzen, die,  je nachdem der durch sie     hindurchgeführte     Wattstrom den Schwellenwert des Relais  erreicht oder verlässt, die Zu- oder Abschal  tung der Blindleistung veranlassen.  



  Eine weitere besonders vorteilhafte An  wendung des     Erfindungsgedankens,    zusätzlich  eingeführte Blindströme in     Abhängigkeit    vom  Wirkstrom zu regulieren, lässt sich dadurch  gewinnen, dass man stets einen bestimmten       cos        cp    einhält. Die Grösse dieses     cos        cP    wird  nun aber nicht etwa, wie bei bekannten       Spannungsregelungsverfahren        =    1 gewählt,  sondern so, dass bei dem praktisch vor  kommenden Belastungsbereich die Verbrau  chersparinung möglichst wenig vor) einem  vorbestimmten     Mittelwerk    abweicht.

   Um  dieser Bedingung Genüge zu leisten, muss  der einzuhaltende     cos        #o    wieder in einer be  stimmten funktionellen Beziehung zum Be  lastungsbereich stehen. Die Art dieser funk-    Bonellen Beziehung lässt sich am einfachsten  zeichnerisch festlegen.  



  In     Abb.    5 sind die einer derartigen Span  nungsregelung zugrunde liegenden Betriebs  bedingungen an einem Diagramm dargestellt.  OG wäre die im Kraftwerk nötige     Spannung     ohne Einführung einer Zusatzspannung beim  Verbraucher,     0A    ist die Spannung beim       Verbraucher.    Das Dreieck<I>ABC</I> entspricht  der durch den Ladestrom     i,    verursachten  Spannungserhöhung. Das Dreieck     CDE    ent  spricht den durch der)     Wirkstrom        i,    und       Eh'G    den durch den     Magnetisierungsstrom          ib    verursachten Spannungsverlusten.

    



  Während nun nach dem ersten Aus  führungsbeispiel der     Abb.    1 so reguliert wird,  dass die Verbraucherspannung     und    Kraft-.       werkssparrnung    gleich bleiben, also der Span  nung OG ein Spannungsvektor hinzugefügt       wurde,    dessen Endpunkt auf dem Kreise mit       0A    um 0 lag, wird nach dem vorliegenden  Ausführungsbeispiel auf die völlige Konstant  haltung der Spannung verzichtet.  



  In einem Beispiel sei eine Schwankung  der     Spannung        um        -j-        ,\#\    e zugelassen. Die  zulässigen Spannungen liegen darin innerhalb  der Kreise um 0 mit     (E+,@    e) und     (E-0    e)  als Radien.  



  Es soll nun nicht ein von dem Wirkstrom  abhängiger     cos        to    eingestellt werden, sondern  ein bestimmter Mittelwert dieses     cos        to,    der  innerhalb der zugelassenen Spannungsschwan  kungen die grösste Leistungsübertragung über  die Leitung erlaubt.

   Da in     dein    Diagramm  der     Abb.    5 die Strecke     CE    proportional dem  Wirkstrom und die Strecke     GE,    die senk  recht auf     CE    steht; proportional dem Blind  strom ist, muss der geometrische Ort des  Endpunktes des     Kraftwerksspannungsvektors     für gleiche     Wirkleistungsübertragung    auf der       Linie    GE liegen. Hierbei ist vorausgesetzt,  dass bei     Spannungssehwankungen        @    e im  Kraftwerk annähernd die gleichen Schwan  kungen auch beim Verbraucher auftreten.  



  Für einen konstanten     cos        #o    an der Re  gulierungsstelle, in der die Spannung     0A         herrscht, wandert der Endpunkt des     Kraft-          werksspanrrungsvektors    auf einer Geraden  durch den Punkt A, denn beim Wandern  beispielsweise des Punktes A     auf    dieser  Geraden bleibt das Verhältnis von       (IKE        -[-   <I>CA) :</I>     CE     immer konstant;

   der geometrische Ort der  Endpunkte der     Kraftwerksspannungsvektoren     bei allen     Regulierungen    mit konstantem       cos        y    ist also     eire        Geradenbüschel    durch der)  Punkt A. Sind also nun die Spannungs  schwankungen durch die Kreise E     -f-    0 e  und E -     Q    e vorgesehen, so erhält man  den günstigsten     cos        ;o    durch Auswahl der  jenigen der Geraden durch den Punkt A,  die eine Tangente an den Kreis E -<B><I><U>/\</U></I></B> e  ist.

   Diese Tangente, die den vorteilhaften       cos        #o    festlegt, schneidet den Kreis     E+A    e  im Punkte     K.    Der Abstand der durch     K   <I>zu</I>       AC    gezogenen Parallelen vom Punkt<I>A</I> ist  dann ein     hIass    für die zu übertragende Lei  stung, bis zu welcher die Leitung mit dem  betreffenden     cos        c    betrieben werden kann,  ohne dass eine grössere Spannungsschwankung  <U>als</U> die erlaubte     +    0 e eintritt.  



  Für die praktische Ausführung lässt sich  die gleiche Einrichtung, wie sie in     Abb.    2  beschrieben ist, benutzen, nur mit der Ver  einfachung, dass man den Regelwiderstand  zur Einstellung des     cos        cp    auf einen bestimm  ten Wert festlegen kann, der dem jeweilig  erwarteten Belastungsbereich entspricht.  



  Die Zuführung des Blindstromes kann  man entweder stetig mittelst eines als Phasen  schieber wirkenden Drehtransformators be  wirken, oder aber durch     Zuschaltung    und  Abschaltung von Drosseln     bezw.    Konden  satoren. Die Grösse und Abstufung der Einzel  drosseln , ist dann entsprechend den zuzu  lassenden Spannungsschwankungen zu wählen.  



  Die Grösse der zum Ausgleich des Span  nungsabfalles auf den Strom führenden Lei  tungen eingeführten Blindströme hängt von  der Länge der Leitungen und von deren  Konstanten ab.  



  In     Abb.    6 ist eine Übertragungsleitung  mit den Stationen<I>A, B, C, D, E</I> dargestellt,    in der die Verbraucherspannung durch zuge  führte Blindströme konstant gehalten werden  soll. Tritt eine Umkehr der Stromrichtung  in den Speiseleitungen ein, zum Beispiel  derart, dass einmal Station A speist, und  der Strom über Station B nach C fliesst,  während ein anderes Mal Station     E    speist  und der Strom von Station C nach Station  B fliesst, so muss das eine Mal der Span  nungsabfall der Leitungen     A-B    und     B-C     durch Einführung von Blindleistungen in B  und C,

   das andere Mal der Spannungsabfall  der Leitungen     C-B    und     B-A    durch Ein  führung von Blindleistungen in<I>B</I> und<I>A</I>  kompensiert werden. Man muss also bei der  praktischen Ausführung der Regulierung zu  beiden Seiten jeder Station Steuerapparate  anordnen, von denen jeweils derjenige an  spricht, durch den der Strom in Richtung  zur Station fliesst. Gleichzeitig mit einer  Umschaltung von dem einen Steuerapparat  auf den andern Steuerapparat muss nun aber  auch die zugeführte Blindleistung geändert  werden, da im allgemeinen die Längen und  Konstanten der zu beiden Seiten der Station  liegenden Leitungsabschnitte nicht gleich  sind.

   Diese doppelte Umschaltung des Steuer  apparates und der Blindleistung ist nun für  den Betrieb naturgemäss nachteilig; insbe  sondere bei Pendeln der Leistung nach beiden  Richtungen um den Nullwert erweist sich  das ständige Umschalten der Steuerapparate  und Blindleistungen als überaus lästig.    Vorteilhaft erfolgt nun die Zuführung der  Blindleistungen zur Kompensation des Span  nungsabfalles nicht entsprechend den tat  sächlichen verschiedenen Leitungslängen oder  -Konstanten der zu beiden Seiten der Station  liegenden     Leitungsabschnitte;    vielmehr wird  die Spannungsregelung derart vorgenommen,  als ob die zu beiden Seiten jeder Station  liegenden Leitungsabschnitte elektrisch gleich  wertig wären.  



  Diesem Vorschlag. liegt die Erkenntnis  zugrunde, dass man, ohne einen allzu grossen  Fehler für die     Spannungskompensation    zu  begehen, bei der einzelnen Station die Span-           nung    so kompensieren kann, als ob die an  sie grenzenden Leitungsabschnitte gleich oder  wenigstens annähernd gleich wären, voraus  gesetzt, dass die Übertragungsleitung in ihrer  Gesamtheit richtig kompensiert ist.  



  In den     Abb.    6, 7, 8 ist diese     weitereAusbil-          dung    der     Erfindung    an einem Zahlenbeispiel  dargestellt.  



  Die in     Abb.6    zwischen den Stationen  eingetragenen Zahlen entsprechen der Lei  tungslänge zwischen den Stationen. Bei ver  schiedenen Leitungskonstanten sind die reinen  Leitungslängen naturgemäss     entsprechend    zu  reduzieren. Bei Energielieferung von Station  A aus müsste in B die Leitungslänge 1, in  C die Leitungslänge 7, in D die Leitungs  länge 5 und in F die Leitungslänge 3 kom  pensiert werden. Bei Lieferung von Station       L    aus müsste dagegen in<I>A</I> die Leitungs  länge 1, in B die Leitungslänge 7, in C die  Leitungslänge 5     und    in D die Leitungslänge  3 kompensiert werden.  



  Nach dem neuen Vorschlag erfolgt nun  in jeder der Stationen<I>A, B, C. D,</I>     E    des  Leitungsnetzes die     Blindspannungsregelung     so, als ob die     angrenzenden    Leitungslängen  gleich wären. In dem in der Zeichnung dar  gestellten Beispiel ist die Länge der angren  zenden fiktiven Leitungsabschnitte gleich dem  arithmetischen Mittel aus den angrenzenden  wirklichen Leitungslängen gewählt worden.  An die Station B grenzen die Leitungen mit  den Längen 1 und 7. Es wird also etwa auf  die Leitungslänge
EMI0007.0013  
   = 4 kompensiert.

    In der Station C wird auf die Leitungslänge  
EMI0007.0014  
   = 6, in der Station D auf die Lei  tungslänge
EMI0007.0015  
   = 4, in Station     L    auf  die Leitungslänge
EMI0007.0017  
   - 2 und in Sta  tion A auf die Leitungslänge
EMI0007.0018  
   = 2  kompensiert. Für die an die Stationen A  und     E    grenzenden Leitungsabschnitte ist  hierbei,. wie stets bei der Leitungsberechnung    üblich, die Leitung als geschlossener Ring  betrachtet.  



  In den     Abb.    7 und 8 sind die Regu  lierungsverhältnisse dargestellt, wie sie sich  nun aus der Erfindung ergeben.  



  Bei der in     Abb.    7 vorausgesetzten Energie  lieferung von Station A aus wird in B der  Spannungsabfall der Leitung     A-B,    in C der  Spannungsabfall der Leitung     B-C   <I>usw.</I> kom  pensiert. Da die Station B nach einer Lei  tungslänge 4 kompensiert und die Station C  nach einer Leitungslänge 6 kompensiert, er  geben sich die in der Zeichnung angegebenen  fiktiven Leitungslängen.  



  Auf die entsprechende Weise sind für die  Energielieferung von Station     E    aus die fik  tiven Leitungslängen ermittelt. Das Leitungs  netz ist mit diesen     fiktiven    Leitungslängen  in     Abb.    8 aufgezeichnet.  



  Durch     Summierung    der fiktiven Leitungs  längen ergibt sich, wie aus einer Nachrech  nung ohne weiteres hervorgeht, wieder die       Gesamtlär)ge    der Leitung.  



  Für die praktische Ausführung der Er  findung ist es naturgemäss nicht erforderlich,  die fiktiven Leitungslängen genau nach dein  arithmetischen Mittel der benachbarten wirk  lichen Längen zu     bemessen.     



  Das wesentliche besteht vielmehr darin,  diese fiktiven Längen, abweichend von den  tatsächlichen Verhältnissen, für jede Station  gleichzusetzen, - also zum Beispiel in Station  B der Zeichnung gleich 4 - und zugleich  so zu bestimmen, dass die Leitung in ihrer  Gesamtlänge trotzdem praktisch kompensiert  ist, das heisst, eine annähernd konstante  Spannung besitzt. Die hierbei erreichten Vor  teile für die Spannungsregulierung rechtferti  gen stets die Zulassung geringer Abweichungen  vom Sollwert in den Unterstationen.  



  Da die Bemessung der Kompensations  leistungen in bezug auf die Leitungslänge  nicht einem linearen, sondern quadratischen  Gesetze folgt, ist es unter Umständen erfor  derlich, bei Gesamtkompensation der Leitung  von der Einhaltung der tatsächlichen Ge-           samtleitungslänge    etwas abzuweichen. Wesent  lich bleibt, dass die Gesamtleitung in elek  trischer Beziehung kompensiert ist.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Einrichtung zur Spannungsregelung in Wechselstromnetzen zur Kompensation der durch die ohmschen Widerstände, Induktivi- täten und Kapazitäten einer Kraftleitung verursachten Spannungsabfälle, gekennzeich net durch Spannungsquellen, welche zusätz liche Blindleistungen in das Netz einführen, und Vorrichtungen, mit denen diese Span nungsquellen selbsttätig in Abhängigkeit vom Wirkstrom der Leitung regulierbar sind. UNTERANSPRÜUCHE 1.
    Einrichtung nach dem Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Rege lungseinrichtung den cos co des Leitungs stromes selbsttätig gleich einer Funktion halten können, die vom Wirkstrom ab hängt und die Leitungskonstanten ent hält. 2.
    Einrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtungen derart zu arbeiten vermögen, dass der cos 5p des Leitungsstromes gleich dem EMI0008.0011 gehalten wird, wobpi EMI0008.0013 e die Leitungsspannung, s die Induktanz der Leitung, r- der ohinsche Widerstand der Leitung, z = EMI0008.0017 -die Impedanz und i, der Wirkstrom der Leitung sind. 3. Einrichtung nach dem Patentanspruch, gekennzeichnet durch einen cos 9-Regler zur Einstellung der Grösse der Blindspan nung.
    4. Einrichtung nach dem Unteranspruch 3, gekennzeichnet durch ein in die Über trag ungsleitung eingeschaltetes wattmetri sches Instrument zur Verstellung der Null- lage des cos cp-Reglers. 5. Einrichtung nach dem Unteranspruch 4, gekennzeichnet durch in den Stromkreis des cos 99-Reglers eingeschaltete Impe danzen, die von dem wattmetrischen In strumenten verstellt werden können. 6.
    Einrichtung nach dem Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Zuleitung zu einem Kraftwerk oder einer Unterstation je eine der Einrichtungen nach den Unteransprüchen 3, 4 und 5 vorgesehen ist, wobei jeweils nur eine Regeleinrichtung einschaltbar ist, durch die Strom auf das \Verk zufliesst. 7. Einrichtung nach dem Unteranspruch 6, gekennzeichnet durch eine Spannungs quelle, die von sämtlichen cos So-Reglern gemeinsam gesteuert werden kann. B.
    Einrichtung nach Unteranspruch 4, ge kennzeichnet durch ein wattmetrisches Instrument, dessen Eigencharakteristik der gewünschten funktionellen Abhängigkeit des cos So von dem Wirkstrom der Lei tung entspricht. 9. Einrichtung nach Unteranspruch 5, ge kennzeichnet durch ein zwischen das wattmetrische Instrument und den Wider stand eingeschaltetes mechanisches Zwi schenglied, das die verlangte funktionelle Abhängigkeit der Widerstandsverstellung vom Wirkstrom der Leitung vermitteln kann. 10.
    Einrichtung nach Unteranspruch 5, da durch gekennzeichnet, dass der Verstell widerstand so ausgebildet ist, dass die lineare Verstellung seines Verstellkon- taktes eine Änderung des eingeschalteten Gesamtwiderstandes entsprechend der gewünschten funktionellen Abhängigkeit veranl asst.
    11. Einrichtung nach dem Patentanspruch, gekennzeichnet durch die Anwendung eines Steuerwattmeters, das abhängig vom Wirkstrom. die Zu- oder Abschal tung von Blindleistungen veranlassen kann, die so gewählt sind, dass die Ver braucherspannung bei cos cp = 1 um einen konstanten Mittelwert schwankt. 12. Einrichtung nach Unteranspruch 11, ge kennzeichnet durch die Anwendung watt metrischer Relais, die je nach dem durch sie hindurchgeführten Wattstrom den Schwellenwert des Relais erreicht oder verlässt, die Zu- oder Abschaltung von Blindleistungen veranlassen können. 13.
    Einrichtung nach dem Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sich mit ihr der cos cp der Leitung auf einem kon stanten Wert halten lässt, der so gewählt ist, dass bei gegebenem Belastungsbereich ein Minimum an Spannungsschwankung eintritt, bezw. bei einer zugelassenen Spannungsschwankung ein Maximum an Wirkleistungsübertragung möglich ist. 14.
    Einrichtung nach Unteranspruch 1.3, ge kennzeichnet durch die Anwendung eines Steuerungswattcneters, das in Abhängig keit vom Wirkstrom zusätzlich einge führte Blindleistungen derart stetig regelt, dass der cos cn des Leitungsstromes kon stant bleibt. 15. Einrichtung nach Unteranspruch 14, ge kennzeichnet durch die Anwendung watt- metrischer Relais, die abhängig vom Wirkstrom die Zu- oder Abschaltung von Blindwiderständen veranlassen können, die so gewählt sind, dass der cos cp des Lei tungsstromes um einen konstanten Mittel wert schwankt. 16.
    Einrichtung nach dem Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sich mit ihr die Regelung der Blindleistungen ab weichend von den tatsächlichen Verhält nissen bei jeder Station des Netzes ent sprechend einer fiktiven Leitungslänge bewirken lässt, die für sämtiche an eine Station angrenzende Leitungslängen gleich und in bezug auf das Leitungsnetz so bestimmt ist, dass dieses in seiner Ge samtheit praktisch kompensiert ist. 17. Einrichtung nach Unteranspruch 16, da durch gekennzeichnet, dass sich mit ihr selbsttätig eine Regelung bewirken lässt, bei der die der Spannungsregelung zu grunde gelegten fiktiven Leitungslängen für jede Station gleich oder annähernd gleich dem arithmetischen Mittel der Längen der an diese Station angrenzen den Leitungsabschnitte gewählt sind.
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