DD277565A1 - Ausfallsicheres stromversorgungssystem einer elektrischen sicherheitseinrichtung fuer dampf- oder gasturbinenanlagen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Stromversorgungssystem auf dessen elektrische Systemleitung eine gleichgerichtete Wechselspannung und dazu parallel eine von einer Batterie erzeugte Gleichspannung geschaltet ist. Die Batteriespannung ist in eine Batteriegrundspannung und Batteriezusatzspannung gemaess der Erfindung aufgeteilt, wobei die Batteriezusatzspannung nur bei Ausfall der gleichgerichteten Wechselspannung ueber einen dem Gleichrichter nachgeschalteten Schuetz, der Systemleitung zuschaltbar ist. Die Anwendbarkeit ist fuer elektrische Sicherheitseinrichtungen an Turbinenanlagen moeglich, unabhaengig davon ob deren Betreiber den Einsatz elektronischer Baugruppen fuer die Sicherheitseinrichtung wuenscht oder nicht wuenscht. Fig. 1

Description

achten, daß die Summe aus Batteriegrundspannung und Batteriezusatzspannung etwa der Systemnennspannung entspricht. Eine Spannungsuberhöhung über die obere Grenze der Systemnennspannung entfällt. Bei Ausfall der Wechselspannung tritt lediglich eine kurzzeitige Absenkung der Systemspannung, jedoch nicht unter die zulässige Systemgrenze, ein. Im Normalbetrieb bleibt die Batteriezusatzspannung unbelastet, und die Belastung der Batteriegrundspannung ist gegenüber dem bisher bekannten Stromversorgungssystem deutlich geringer. Die Einsatzbreite des Systems ist mit geringem Aufwand wesentlich erweitert. Die einen schlechten Wirkungsgrad aufweisenden teuren Wechselrichteranlagen entfallen. Die nunmehr erforderliche Batteriekapazität kann somit wesentlich kleiner gehalten werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der dazugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: einen Schaltplan;

Fig.2: ein idealisiertes SDannungstüagramm.

Auf eine Systemleitung 1 einer nicht näher dargestellten elektrischen Sicherheitseinrichtung für Dampf- oder Gasturbinenanlagen ist eine über einen Gleichrichter 2 gl?> ' gerichtete Wechselspannung und parallel dazu eine von einer Batterie ο hergeleitete Gloichspannung aufgeschaltet. Die aus mehreren Einzelzellen bestehende Batterie 3 besitzt zwei Spannungsabgriffe 4,4' mit in den Abgriffsleitungen eingebundenen Entkopplungsdioden 5,5'. Dem Gleichrichter 2 ist ein Schütz 6 und eine Entkopplungsdiode 5" nachgeschaltet. Der Schütz 6 steht mit einem Kontakt 7, der in Jer Leitung des Abgriffs 4' angeordnet ist, in Wirkverbindung. Abweichend von der Darstellung in Fig. 1, in der nur eine B.itturie 3 gezeichnet ist, können auch mehrere Batterien mit unterschiedlichen speziellen Nennspannut gen eingesetzt werden. Die Batteriegrundspannung U_BQ ist größer als die minimal zulässige Systemspannung U_Sm(n· Jedoch ist die Batteriegrundspannung U_BG in ihrer Höhe so zu wählen, daß sie parallel geschaltet mit der gleichgerichteten Wechselspannung U_Gl nur wenig über der Systemnennspannung U_Sn liegt. Schließlich ist die Batteriezusatzspannung U_Bz größenmäßig so anzusetzen, daß deren Addition mit der Batteriegrundspannung U_Bg eine Höhe ergibt, die ebenfalls etwa der Systemnennspannung U_NS entspricht.

Gemäß der Wirkungsweise der ausfallsicheren Stromversorgung wird im Normalbetrieb bei anstehender Wechselstromeinspeisung, über einen Gleichrichter 2 eine gleichgerichtete Wechselspannung Uql erzeugt. Der dadurch angesprochene Schütz 6, bewirkt, daß der Kontakt 7 öffnet, der zwischen dem Spannungsabgriff 4' und der Systemleitung 1 liegt. Da die parallel zur gleichgerichteten Wechselspannung U_Gi an der Systemspannung Us der Systemleitung 1, anliegende Batteriegrundspannung U_BQ unter der gleichgerichteten Wechselspannung U_Gl liegt, bleibt im vollgeladenen Zustand die Batterie 3, deren Ladeeinrichtung nicht dargestellt ist, wenig belastet. Fällt die Wechsolstromeinspsisung zum Zeitpunkt t, aus, dann übernimmt unterbrechungsfrei die Batterie 3 über den Spannungsabgriff 4 mit der an der Systemleitung 1 anliegenden Batteriegrundspannung U_Bg die Systemstromversorgung, ohne den zulässigen unteren Wert der Systemspannung U_Smin zu unterschreiten. Gleichzeitig fällt der Schütz 6, und es schließt der Kontakt 7, in Fig. 2, Zeitpunkt t₂. Die Systemspannung U₅ wird somit um die Größe der Batteriezusatzspannung U_oz erhöht.

Claims (2)

1. Ausfallsicheres Stromversorgungssystem einer elektrischen Sicherheitseinrichtung für Dampfturbinen-oder Gasturbinenanlagen, auf dessen elektrische Systemleitung eine gleichgerichtete Wechselspannung und dazu parallel eine von einer Batterie erzeugte Gleichspannung geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Batteriespannung in eine Batteriegrundspannung (U_Bg) und eine Batteriezusatzspannung (U_Bz) aufgeteilt ist, wobei die Batteriegrundspannung (U_Bg) und die Batteriezusatzspannung (LW über aus einer aus mehreren Einzelzellen bestehender Batterie (3) mit wahlweisen Spannungsabgriffen (4,4') oder aus mehreren Batterien mit unterschiedlichen speziellen Nennspannungen herleitbar und die Batteriezusatzspannung (U_Bz) nur bei Ausfall der gleichgerichteten Wechselspannung (Ugl) über einen dem Gleichrichter (2) nachgeschalteten Schütz (6), der Systemstellung (1), zuschaltbar ist.

   Hierzu 1 Seite Zeichnungen

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft ein ausfallsicheres Stromversorgungssys iem einer elektrischen Sicherheitseinrichtung für Dampf- oder Gasturbinenanlagen, auf dessen elektrische Systemleitung eine gleichgerichtete Wechselspannung und dazu parallel eine von einer Batterie erzeugte Gleichspannung geschaltet ist.

   Charakteristik des bekannten Standes der Technik

   Beim eingangs genannten ausfallsicheren Stromversorgungssystem übernimmt eine sogenannte Kraftwerksbatterie bei Ausfall des Wechselstromnetzes ohne spannungslose Paust) die weitere Stromversorgung. Es kommen beispielsweise bei den Betreibern der Anlagen Batterien zwischen 60 und 220 V zum Einsatz. Beim parallelen Anschluß von Gleichrichter und Batterie an die elektrische Systemleitung der Sicherheitseinrichtung treten Spannungsüberhöhungen auf dieser Systemleitung ein. Für die Funktionstüchtigkeit angeschlossener elektrischer Vb'braucher, wie Relais, Schütze, Magnetventile usw., ist es daher erforderlich, die Spannung der Wechselstromeinspeisung so tief zu stellen, daß die Spannungsüberhöhung nicht zu groß wird. Siehe auch Spannungsdiagramm Fig.
2. 2, strichpunktierter Linienzug. Andererseits muß die tief eingestellte Wechselspannung bei Ausfall der Batteriespannung die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Verbraucher ebenfalls noch gewährleisten. Hierbei wird der für die elektrischen Verbraucher ausgelegte zulässige Systemspannungsbereich überschritten. Eine andere Möglichkeit diesem zulässigen Bereich näherzukommen, bietet der Einsatz eines dreiphasigen Brückengleichrichters wegen seiner geringen Restwelligkeit. Es wird der zulässige Systemspannungsbereich in der Regel jedoch nicht erreicht. Mit dem Einsatz von elektronischen Baugruppen ist es erforderlich, auf kleinere Spannungen, beispielsweise 24 V, überzugehen. Um auch hier mit den üblichen Kraftwerksbatterien eine ausfallsichere Stromversorgung zu erhalten, wurden Tyristerwechselrichter vorgesehen, die beispielsweise 220V Gleichstrom in 380V Drehstrom umwandeln. Der so gebildete ausfallsichere Drehstrom wird über nachfolgende Systemgleichrichter auf die jeweils zulässige kleine Gleichspannung gewandelt. Insbesondere bei kleinen Turbinenanlagen ist der finanzielle Aufwand bei Verwendung von Wechselrichtern, die darüber hinaus auch einen schlechten Wirkungsgrad aufweisen, relativ groß. Dadurch werden die ökonomischen Vorteile des Einsatzes von elektronischen Baugruppen stark kompensiert.

   Ziel der Erfindung

   Es ist für das eingangs genannte / nwendungsgebiet eine in ihrem Aufbau einfache und breiter einsetzbare ausfallsichere Stromversorgung zu schaffen.

   Darlegung des Wesens der Erfindung

   Aufgabe ist es, das Stromversorgungssystem derart zu gestalten, daß der zulässige Systemspannungsbereich für unterschiedliche elektrische Verbraucher auch bei Einsatz elektronischer Baugruppen, entsprechend dor Zielstellung, realisierbar ist. Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung dadurch, daß die Batteriespannung in eine Batteriegrundspannung und eine Batteriozusatzspannung aufgeteilt ist, wobei die Batteriegrundspannung und die Batteriezusatzspannung über aus einer aus mehreren Einzelzellen bestehender Batterie mit wahlweisen Spannungsabgriffen oder aus mehreren Batterien mit unterschiedlichen speziellen Nennspannungen herleitbar und die Batteriezusatzspannung nur bei Ausfall der gleichgerichteten Wechselspannung, über einen dem Gleichrichter nachgeschalteten Schütz, der Systemleitung zuschaltbar ist. Der Abgriff für die Batteriegrundspannung ist so zu wählen, daß im Normalbetrieb boi anstehender Wechselspannung die Systemnennspannung nicht wesentlich überschritten wird und die Batteriegrundspannung selbst dabei noch oberhalb der unteren Grenze des zulässigen Systemspannungsbereiches liegt. Darübor hinaus ist bezüglich der Größe der Batteriezusatzspannung darauf zu