DE1002876B

DE1002876B - Anordnung zur UEberbrueckung kurzzeitiger Stromausfaelle

Info

Publication number: DE1002876B
Application number: DES31464A
Authority: DE
Inventors: Georg Roth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1952-12-11
Filing date: 1952-12-11
Publication date: 1957-02-21

Description

Anordnung zur Uberbrückung kurzzeitiger Stromausfälle Die Stromversorgung erfolgt heute überwiegend von großen Kraftwerken aus, die in das Überlandnetz speisen, das eine verhältnismäßig große Betriebssicherheit aufweist. Es ist jedoch auch bei solchen Anlagen nicht zu vermeiden, daß die Energiezufuhr vorübergehend aussetzt. Um sich über solche Versorgungslücken zu helfen, werden in vielen Anlagen Notstromerzeuger aufgestellt, die in der Regel von einem Verbrennungsmotor (meistens Dieselmotor) angetrieben werden und in sehr kurzer Zeit nach dem Ausfall der Energiezufuhr hochlaufen und die Weiterversorgung übernehmen. Im allgemeinen kann diese kurze Versorgungslücke von einigen Sekunden in Kauf genommen werden.
Es gibt aber auch Betriebe, bei denen bestimmte Verbraucher ununterbrochen versorgt werden müssen und wo auch ein sehr kurzzeitiger Stromausfall nicht in Kauf genommen werden kann. Hierzu zählen in erster Linie Anlagen der Fernmeldetechnik, Bildfunkanlagen, Operationsräume in Krankenhäusern u. dgl.
In diesen Fällen hat man die Verbraucher solcher Anlagen bisher aus Akkumulatorbatterien gespeist, wobei diese dann für die Art der Versorgungsspannung ausgelegt werden mußten und somit für den Netzbetrieb überhaupt nicht oder nur unter Zwischenschaltung entsprechender Umformerglieder brauchbar waren. Ferner stellen Akkumulatorbatterien hinsichtlich Anschaffungskosten, räumlicher Unterbringung und Wartung einen ziemlich hohen Aufwand dar, wobei auch der verhältnismäßig schlechte Gesamtwirkungsgrad einer solchen Anlage (50 bis 60%) nicht außer Betracht gelassen werden kann.
Weiter ist eine Anordnung beschrieben worden, bei der mehrere parallel arbeitende und voneinander unabhängige Spannungsquellen vorgesehen sind. Bei dieser Anlage sind die besonders wichtigen Verbraucher, deren Ausfall vor allem vermieden werden soll, zu einer Gruppe zusammengefaßt, die an eine eigene Sammelschiene gelegt ist. Bei Störungen in der Stromzufuhr wird diese Sammelschiene mit Hilfe eines Kontaktapparates an eine solche der parallel arbeitenden Spannungsquelle angeschlossen, die gerade unter Spannung ist; eine solche Einrichtung würde aber in den Fällen keinen ausreichenden Schutz geben, in denen alle Spannungsquellen abfallen.
Man hat schon daran gedacht, bei Anlagen mit Notstromerzeuger den Generator des Notstromaggregates mit einer zusätzlichen Schwungmasse auszurüsten, durch eine elektromagnetische Kupplung vom Dieselmotor zu trennen und dauernd am Versorgungsnetz leer mitlaufen zu lassen. Bei Netzausfall liefert zunächst das Schwungrad über den Generator die Energie, der Diesel läuft hoch, wird gekuppelt und übernimmt nach 8 bis 10 Sekunden die Versorgung. Nach der Erfindung kann für elektrische Anlagen, bei denen die zu speisenden Verbraucher derart in Gruppen unterteilt sind, daß diejenigen Verbraucher, bei denen eine Stromunterbrechung besonders störend wäre, in einer besonderen Gruppe zusammengefaßt sind, eine noch bessere Lösung dadurch erreicht werden, daß neben dem an sich bekannten Notstromerzeuger noch ein zusätzlicher Stromerzeuger vorgesehen ist, der nur für die Speisung dieser bevorzugten Gruppe bestimmt ist und der bei Ausfall der Netzversorgung die Stromzufuhr zu dieser Gruppe für die Zeit bis zur Übernahme der Versorgung durch den Notstromerzeuger übernimmt.
Die Erfindung geht hierbei von dem Gedanken aus, daß immer nur ein gewisser Teil der Verbraucher, die durch das Notstromaggregat versorgt werden, eine ununterbrochene Versorgung verlangen, während der größere Teil eine kurzzeitige Unterbrechung von einigen Sekunden bis zur Lastübernahme durch den Diesel vertragen kann. Ein Umformeraggregat, bestehend aus Antriebsmotor, Schwungmasse und Generator, welche unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines Getriebes gekuppelt sind, soll die Versorgung für diejenigen Stromverbraucher übernehmen, die keine Unterbrechung, auch nicht eine von kürzester Dauer, vertragen. Als Antriebsmotor wird ein normaler Drehstromasynchronmotor mit Kurzschlußläufer verwendet, während als Stromerzeuger ein kondensatorerregter Asynchrongenerator sowie ein Synchrongenerator benutzt werden können. Bedingung ist jedoch in jedem Fall das Vorhandensein einer selbsttätig anlaufenden Notstromanlage.
Die Schwungmasse wird so bemessen, daß der Energieinhalt ausreicht, um den Bedarf während der kurzen Zeit des Netzausfalles bis zur Lastübernahme durch das Notstromaggregat zu decken, ohne das zulässige Maß des Drehzahl- bzw. Frequenzabfalles zu unterschreiten. Wird nun noch die Betriebsdrehzahl des Schwungradumformers mit der höchstmöglichen von 3000 U/min gewählt, so können alle Teile dieses Umformersatzes verhältnismäßig klein ausgeführt werden, so daß sich eine wirtschaftlich günstige Lösung ergibt.
Mit 1 ist ein Niederspannungsnetz bezeichnet, aus dem verschiedene Verbraucher 2 gespeist werden. Einer dieser Verbraucher ist eine Fernmeldeanlage 3. Innerhalb dieser Fernmeldeanlage sind die Verbraucher in zwei Grüppen 4 und 5 unterteilt, wobei zu der Gruppe 5 nur diejenigen gehören, bei denen keinesfalls eine Stromunterbrechung zulässig ist. Die beiden Gruppen 4 und 5 sind hierbei über einen Umformersatz 6 miteinander verbunden, der aus einem Asynchronmotor 7, einem Schwungrad 8 und einem Generator 9 besteht. In der Anlage 3 ist weiter noch ein Dieselaggregat, bestehend aus einem Dieselmotor 10 und einem Generator 11, vorgesehen. Diesem Notstromaggregat ist noch eine automatische Anlaßeinrichtung 12 zugeordnet. Diese steht mit der Schalteinrichtung 13 in Verbindung, über die die Fernmeldeanlage an das Niederspannungsnetz 1 angeschlossen ist. Der Motor 7 des Schwungradumformers ist hierbei wie die übrigen Verbraucher der Gruppe 4 angeschlossen. Die Versorgung der Gruppe 5 erfolgt dementsprechend auch schon im normalen Betrieb ausschließlich aus dem Generator 9. Wenn die Energieversorgung in dem Netz ausbleibt, spricht die Automatik 12 in Abhängigkeit von dem Strom an, unterbricht über den Schalter 13 die Verbindung zwischen der Fernmeldeanlage 3 und dem Netz. Der Generator 9 läuft aber unter Entnahme der Energie aus dem Schwungrad 8 weiter, so daß die Versorgung der Gruppe 5 nicht unterbrochen wird.
Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß bei Netzausfall, während der Schalter zum Versorgungsnetz noch nicht gefallen ist, dem Umformer keine Energie entzogen werden kann, da der urerregte Asynchronmotor dem Netz gegenüber als Ventil wirkt. Das gleiche trifft auch für das eigene Verbrauchernetz zu, in das ebenfalls keine Energie abfließen kann.
Es kann zweckmäßig sein, noch einen Kuppelschalter 14 zwischen den beiden Gruppen 4 und 5 anzuordnen. Mit Hilfe dieses Schalters kann bei etwaigen Störungen im Umformersatz 6 eine urmittelbare Verbindung zwischen den beiden Gruppen hergestellt werden, so daß die Verbraucher 5, bis der Fehler behoben ist, direkt aus dem Netz gespeist werden. Der Kuppelschalter kann hierbei so ausgeführt werden, daß er bei etwaigen Störungen des Umformersatzes - sowie gegebenenfalls auch bei einer Absenkung der Spannung des Generators 9 auf einen unzulässigen Wert - selbsttätig eingeschaltet wird, womit außerdem ein Auslösen der beiden Schalter verbunden sein kann, über die der Umformersatz mit den beiden Gruppen 4 und 5 verbunden ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Elektrische Anlage, bei der die zu speisenden Verbraucher in Gruppen unterteilt sind, derart, daß diejenigen Verbraucher, bei denen eine Stromunterbrechung besonders störend wäre, in einer besonderen Gruppe zusammengefaßt sind, dadurch gekennzeichnet, daß neben einem Notstromerzeuger noch eine zusätzlicher Stromerzeuger vorgesehen ist, der nur für die Speisung dieser bevorzugten Gruppe bestimmt ist und der bei Ausfall der Netzversorgung die Stromzufuhr zu dieser Gruppe für die Zeit bis zur übernahme der Versorgung durch den Notstromerzeuger übernimmt.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsstromerzeuger als Umformersatz, bestehend aus einem kondensatorerregten Wechselstromgenerator, einer Schwungmasse und einem Antriebsmotor, ausgeführt ist.
3. Anlage nach Anspruch 1 bzw. 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese Gruppe auch im normalen Betrieb über den Umformersatz gespeist wird.
4. Anlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor des Umformersatzes als Asynchronmotor ausgeführt ist.
5. Anlage nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dieser Verbrauchergruppe und restlichen Verbrauchern der Endlage ein Kuppelschalter zwischengeschaltet ist, so daß bei einer Störung am Stromerzeuger oder dessen Antriebsmotor oder bei einer unzulässigen Spannungsabsenkung der Maschinensatz abgeschaltet und der Kuppelschalter eingeschaltet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 442 509, 825 571.