DE102012100659A1

DE102012100659A1 - Reduktion des vom Generator stammenden Fehlerstrombeitrags

Info

Publication number: DE102012100659A1
Application number: DE102012100659A
Authority: DE
Inventors: Murray Alan Eitzmann
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2011-01-27
Filing date: 2012-01-26
Publication date: 2012-10-25
Also published as: KR20120087089A; KR101987476B1; GB2487654B; US8164312B1; GB2487654A; JP2012157237A; JP5086483B2; GB201201149D0

Abstract

Ein Ansatz zur Reduktion des vom Generator stammenden Fehlerstrombetrags wird offenbart. Bei einem Aspekt wird die automatische Erregersteuerung eines Generators (105) mit einem Generator-Aufwärtstransformator (120) koordiniert, der auf einer maximierten Auswahl der Anzapfungen arbeitet, um die Generatorfehlerstromzuführung zu einem Elektrizitätsverteilungsnetz zu reduzieren.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Elektrizitätsverteilungsnetze und insbesondere auf die Reduktion des vom Generator stammenden Fehlerstrombetrags in einem Elektrizitätsverteilungsnetz.
Ein Elektrizitätsverteilungsnetz umfasst üblicherweise Übertragungsleitungen und anderen Verbindungsbauteile, die eine Anzahl von Elektrizitätserzeugern, wie beispielsweise Generatoren, mit elektrischen Verbrauchern verbinden. Wenn eine Störung bzw. ein Fehler auf einer der Übertragungsleitungen auftritt, erzeugen die Generatoren, die zum Zeitpunkt des Fehlers verbunden sind, eine Kurzschlussstromstörungszuführung. Typischerweise wird in dem Fall eines Fehlers jeder Generator dazu neigen, seinen Ausgangsstrom in einem Versuch, die Ausgangsspannung auf einem Nennwert zu halten, zu erhöhen. Dies führt zu einem erhöhten Strom, der über das Elektrizitätsverteilungsnetz fließt, der als Fehlerstrom bezeichnet wird. Eine Schaltanlage, die an verschiedenen Stellen des Elektrizitätsverteilungsnetzes vorgesehen ist, wird typischerweise zum Unterbrechen des Fehlerstroms verwendet. Damit die Schaltanlage richtig funktioniert, sollte der Fehlerstrom nicht über der Nennkapazität der Schaltanlage sein, die als Fehlerniveau bezeichnet wird. Da immer mehr Generatoren dem Elektrizitätsverteilungsnetz hinzugefügt werden, um die elektrischen Verbraucher zu versorgen, nehmen die Fehlerniveaus, die an dem Netz erforderlich sind, mit zunehmenden Fehlerströmen zu. Wenn das erforderliche Fehlerniveau die Nennniveaus der Schaltanlage übersteigt, kann die Schaltanlage aufgerüstet oder ersetzt werden, um ein höheres Fehlerniveau zu ermöglichen. Dies kann eine teure Option für bestehende Elektrizitätsverteilungsnetze sein und kann ein Hindernis sein, wenn es Zeit für die Stromerzeuger wird, zu entscheiden, ob zusätzliche Generatoren hinzugefügt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Bei einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein System vorgesehen. Das System umfasst einen Generator mit Feldwicklung, die eingerichtet ist, ein Magnetfeld als Antwort auf den Empfang eines Felderregerstroms zu erzeugen, und einem Generatoranschluss, der eingerichtet ist, eine Ausgangsspannung zu erzeugen, die eine Funktion des Felderregerstroms ist, der an die Feldwicklung angelegt ist. Ein Generator-Aufwärtstransformator, der mit dem Generatoranschluss des Generators verbunden ist, ist eingerichtet, die Ausgangsspannung, die von dem Generatoranschluss erzeugt wurde, zur Verbindung mit einem Elektrizitätsverteilungsnetz einzustellen. Der Generator-Aufwärtstransformator arbeitet mit einer maximalen Auswahl der Anzapfungen. Das System umfasst ferner ein Erregersystem, das eingerichtet ist, die Feldwicklung des Generators mit Felderregerstrom zu versorgen. Ein Erregersystem-Kompensator ist eingerichtet, den Felderregerstrom zu regeln, der von dem Erregersystem dem Generator zugeführt wird. Der geregelte Felderregerstrom bewirkt eine Änderung der Ausgangsspannung an dem Generatoranschluss, die eine Funktion der Blindleistung ist, die von dem Generator erzeugt wurde, um einen Fehlerstrombetrag, der von dem Generator stammt, zu dem Elektrizitätsverteilungsnetz zu reduzieren.
Bei einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System zur Reduktion des Fehlerstrombetrags von einem Kraftwerk zu einem Verbindungspunkt mit einem Elektrizitätsverteilungsnetz offenbart. Bei diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das System einen Generator mit Feldwicklung, die eingerichtet ist, ein Magnetfeld als Antwort auf den Empfang eines Felderregerstroms zu erzeugen, und einem Generatoranschluss, der eingerichtet ist, eine Ausgangsspannung zu erzeugen, die eine Funktion des Felderregerstroms ist, der an die Feldwicklung angelegt ist. Ein Generator-Aufwärtstransformator, der mit dem Generatoranschluss des Generators verbunden ist, ist eingerichtet, die Ausgangsspannung, die von dem Generatoranschluss erzeugt wurde, zur Verbindung mit einem Elektrizitätsverteilungsnetz einzustellen. Der Generator-Aufwärtstransformators arbeitet auf einer maximalen Auswahl der Anzapfungen. Ein Erregersystem ist eingerichtet, den Felderregerstrom der Feldwicklung des Generators zuzuführen. Ein Erregersystem-Kompensator ist eingerichtet, eine Kompensationsspannung zur Verwendung durch das Erregersystem zu bestimmen, um die Zufuhr des Felderregerstroms zu dem Generator zu regeln, die die Spannungssteuerung des Generators beeinflusst, um den Fehlerstrombetrag, der von dem Generator stammt, zu dem Elektrizitätsverteilungsnetz während eines normalen Betriebsmodus des Generators vor dem Auftreten eines Fehlers zu reduzieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung, die ein System zur Reduktion des vom Generator stammenden Fehlerstrombetrags von einem Kraftwerk zu einem Verbindungspunkt mit einem Elektrizitätsverteilungsnetz gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind auf die Reduktion des vom Generator stammenden Fehlerstrombetrags zu einem Verbindungspunkt mit einem Elektrizitätsverteilungsnetz gerichtet. Bei einer Ausführungsform erzeugt ein Generator mit hoher Impedanz, der eine Erregerversorgung von einem Erregersystem empfängt, eine Ausgangsspannung, die dem Elektrizitätsverteilungsnetz über einen Transformator mit hoher Impedanz zugeführt wird. Ein Erregersystem-Kompensator wird verwendet, um die Zufuhr des Felderregerstroms zu dem Generator zu regeln, der eine Spannungssteuerung des Generators in einer Weise bewirkt, die die vom Generator stammenden Fehlerstromzuführung zu dem Elektrizitätsverteilungsnetz vor dem Auftreten eines Fehlers verringert. Selbst wenn ein Fehler auftreten sollte, würden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dem Generator ermöglichen, einen Fehler bei einem niedrigeren Fehlerstrom als sonst zu erzeugen.
Technische Wirkungen der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen das Ermöglichen eines fehlerbegrenzten Netzes (d. h. eines Elektrizitätsverteilungsnetzes), um zusätzliche Kraftwerke aufzunehmen, ohne dass größere Ausgaben für Hochspannungsübertragungsleitungen aufgrund der Sicherheitsbegrenzung der Schaltanlagenfehlerstromnennwerte erforderlich sind. Ein weiterer technischer Effekt, der mit den verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verbunden ist, umfasst das Ermöglichen, dass Kraftwerke Blind-Strom-Spannung-(VAR)-Unterstützung über einen breiten Bereich der Netzgrundversorgungssystembedingungen des Spannungsniveaus und der Netzstärke vorzusehen. Andere technische Effekte, die mit den verschiedenen Ausführungen der vorliegenden Erfindung verbunden sind, umfassen die Bereitstellung verbesserter kritischer Beseitigungszeiten von Fehlern, die von einem untererregten Betrieb eines Generators erzeugt werden, was der Netzcodekompatibilität von Fehlerüberstehungskriterien (Fault-Ride-Through-Kriterien) hilft.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ist 1 eine schematische Darstellung eines Systems 100 zur Reduktion des vom Generator stammenden Fehlerstrombetrags von einem Kraftwerk zu einem Verbindungspunkt mit einem Elektrizitätsverteilungsnetz gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 gezeigt, umfasst das System 100 einen Generator 105 mit Feldwicklung 110, die eingerichtet ist, in Reaktion auf den Empfang eines Felderregerstroms ein Magnetfeld zu erzeugen, und einen, Generatoranschluss 115, der eingerichtet ist, eine Ausgangsspannung zu erzeugen, die eine Funktion des Felderregerstroms ist, der an die Feldwicklung 110 angelegt ist. Zur Vereinfachung der Darstellung der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden andere Bauteile, die zu einem Generator gehören, nicht in 1 gezeigt. Fachleute werden erkennen, dass der Generator 105 einen Rotor, der von der Feldwicklung 110 umwickelt ist, und eine Rotorwelle aufweisen würde, die in einem Stator montiert ist, der zu einer Ankerwicklung gewickelt ist. Während des Betriebs würde die Rotorwelle von einer Turbine, wie beispielsweise einer Dampfturbine oder einer Gasturbine, angetrieben werden, so dass die Feldwicklung 110 des Rotors in Reaktion auf den Empfang einer Zufuhr des Felderregerstroms ein konstantes Magnetfeld erzeugt. Das Magnetfeld interagiert mit der Ankerwicklung des Stators, um an dem Generatoranschluss 115 eine Ausgangsspannung zu erzeugen.
Fachleute erkennen auch, dass in 1 nicht alle Hilfssysteme dargestellt sind, die zu dem Generator 105 gehören. Zum Beispiel werden Fachleute erkennen, dass der Generator 105 Hilfssysteme aufweisen kann, die typischerweise eine Zufuhr von Wasser oder anderen Kühlmitteln, die dem Generatorkühlern zugeführt werden (Wärmetauscher), ein Statorwicklungskühlsystem, ein Wasserstoffzufuhr- und Steuerungssystem für Generatoren, die Wasserstoff als das primäre Kühlmittel verwenden, und Lagerschmierungsysteme umfassen.
Außerdem sind zur Vereinfachung der Darstellung der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung andere Teile des Kraftwerks, das in Verbindung mit dem Generator 105 arbeiten würde, nicht in 1 gezeigt. Fachleute werden erkennen, dass das Kraftwerk zum Beispiel die Verwendung von Dampfturbinen, Gasturbinen, Wärmerückgewinnungsdampfgeneratoren umfassen könnte.
Mit Rückbezug auf 1, umfasst das System 100 ferner einen Generator-Aufwärtstransformator 120, der über einen Stromsensor 130 (z. B. einen Stromwandler, einen Hall-Effekt-Sensor, einen Shunt, eine Rogowski-Spule, einen Glasfaserströmsensor usw.) mit dem Generatoranschluss 115 des Generators 105 verbunden ist. Der Generator-Aufwärtstransformator 120 dient dazu, die Ausgangsspannung, die an dem Generatoranschluss 115 ansteht, an das anzuschließende Elektrizitätsverteilungsnetz anzupassen. Insbesondere hebt der Generator-Aufwärtstransformator 120 die Spannung, die von dem Generatoranschluss 115 geliefert wird, auf ein Niveau an, das mit dem Elektrizitätsverteilungsnetz kompatibel ist. Während des Betriebs arbeitet der Generator-Aufwärtstransformator 120 über einen weiten Bereich von Betriebszuständen mit einer maximalen Auswahl von Anzapfungen, um eine hohe Impedanz zu erbringen. So wie er hier verwendet wird, ist ein Generator-Aufwärtstransformator mit hoher Impedanz ein Transformator, der eine erhöhte Selbstreaktanz (Selbstinduktivität) aufweist, die nicht zwischen den Wicklungen. gegenseitig wirksam ist, die auf Basis des Stroms und der Spannung des Generators eine Impedanz im Bereich von ungefähr 15% bis ungefähr 35% aufweisen können. Der Generator-Aufwärtstransformator 120 kann einen Nulllast-Stufenschalter oder eine Last-Stufenschalter nutzen, um eine maximale Auswahl der Anzapfungen über einen weiten Bereich der Betriebszustände zu erhalten. So wie sie hier verwendet wird, umfasst eine maximale Auswahl der Anzapfungen über einen weiten Bereich von Betriebszuständen einen Bereich von etwa 1,05 bis etwa 1,20 pro Einheit auf der Hochspannungsseite des Transformators.
Die Nutzung der maximalen Auswahl der Anzapfungen des Generator-Aufwärtstransformator 120 führt zu einem erhöhten Windungsverhältnis des Transformators. Ein erhöhtes Windungsverhältnis ermöglicht dem Generator-Aufwärtstransformator 120, den Fehlerstrombetrag auf der Hochspannungsseite des Transformators zu reduzieren. Bei einer Ausführungsform ist das Windungsverhältnis des Generator-Aufwärtstransformators 120 wie folgt definiert: Vt: Vgrid·ntap, (1) wobei Vt die Spannung an dem Ausgangsanschluss des Generators 105, Vgrid die Nennspannung ist, die dem Elektrizitätsverteilungsnetz zugeführt wird, und ntap ist ein Off-Nenn-Abzapfungs-Bereich ist, der eine Leerlaufspannung des Elektrizitätsverteilungsnetzes definiert. Die Verwendung der maximalen Abzapfung und des Windungsverhältnisses zum Ermöglichen einer Reduktion des vom Generator stammenden Fehlerstrombetrags wird unten detaillierter erläutert.
1 zeigt, dass das System 100 ferner ein Erregersystem 135 aufweist, das dazu dient, eine Erregerversorgung zu erzeugen, die zum Erzeugen von Gleichstrom (DC) an den Generator 105 verwendet wird. Insbesondere nutzt eine Felderregerversorgung 140 die Erregerversorgung, die von dem Erregersystem 135 erzeugt wurde, um Gleichstrom in die Feldwicklung 110 des Generators 105 einzuspeisen. Wie oben erwähnt, ermöglicht das Einspeisen des Gleichstroms oder des Felderregerstroms in die Feldwicklung des Generators die Fähigkeit des Generators, eine Ausgangsspannung an dem Generatoranschluss 115 zu erzeugen. Das Erregersystem 135 kann jeder im Handel erhältliche Erreger sein, der eine Erregerversorgung liefern kann, die zum Erzeugen von Gleichstrom verwendet wird. Bei einer Ausführungsform kann das Erregersystem 135 ein EX2100-Erregersystem sein, das von der General Electric Company geliefert wird. Bei einer Ausführungsform kann die Felderregerversorgung 140 eine gesteuerte Silizium-Gleichrichter-Brücke (SCR) sein. Fachleute werden erkennen, dass andere Vorrichtungen, wie beispielsweise drehende oder bürstenlose Wechselstrom-Gleichstrom-Gleichrichter, Batterien oder andere statische Frequenzumwandlungsgeräte verwendet werden können, um Gleichstrom in den Generator 105 einzuspeisen.
Das System 100 umfasst ferner einen Erregersystem-Kompensator 140, der mit dem Stromsensor 130 und dem Erregersystem 135 verbunden ist. Der Erregersystem-Kompensator 140 ist eingerichtet, den Felderregerstrom, der von dem Erregersystem 135 dem Generator 105 über die Felderregerversorgung 140 zugeführt wird, zu regeln. Bei einer Ausführungsform bewirkt der geregelte Felderregerstrom eine Änderung der Ausgangsspannung an dem Generatoranschluss 115 als eine Funktion der Blindleistung, die von dem Generator 105 erzeugt wurde. Wie nachstehend erläutert, hilft dies bei der Reduktion des vom Generator stammenden Fehlerstrombetrags zu dem Elektrizitätsverteilungsnetz. Obwohl 1 zeigt, dass der Erregersystem-Kompensator 140 ein von dem Erregersystem 135 separates Bauteil ist, werden Fachleute erkennen, dass es sich als eine Funktionalität innerhalb des Erregersystems 135 oder als Teil einer Steuerung befindet, die verwendet wird, um den Betrieb des Generators 105 und des Erregersystems 135 zu steuern. Eine MARK VIe-Steuerung, die von der General Electric Company geliefert wird, ist ein Beispiel einer Steuerung, die verwendet werden kann, um den Betrieb des Generators 105 und des Erregersystems 135 zu steuern, und die verwendet werden könnte, um die Steuerungsstrategie zu implementieren, die zu den Ausgleichs-Funktionalitäten gehört, die von dem Erregersystem-Kompensator 140 vorgesehen werden.
Unabhängig von seiner Position innerhalb des Systems 100, kann der Erregersystem-Kompensator 140 in der Form einer vollständigen Hardware-Ausführungsform, einer vollständigen Software-Ausführungsform oder einer Ausführungsform, die sowohl Hardware- als auch Software-Elemente enthält, implementiert werden. Bei einer Ausführungsform können die Verarbeitungsfunktionen, die von dem Erregersystem-Kompensator 140 ausgeführt werden, in der Software implementiert werden, die umfasst, aber nicht beschränkt ist auf Firmware, residente Software, Mikrocode, usw.
Außerdem können die Verarbeitungsfunktionen, die von dem Erregersystem-Kompensator 140 ausgeführt werden, die Form eines Computerprogrammprodukts einnehmen, das von einem computerverwendbaren oder computerlesbaren Medium zugänglich ist. das einen Programmcode zur Verwendung von oder in Verbindung mit einem Computer oder einem Befehlsausführungssystem bereitgestellt wird (z. B. Prozesseinheiten). Für die Zwecke dieser Beschreibung kann ein computernutzbares oder computerlesbares Medium jedes computerlesbare Medium sein, das das Programm zur Verwendung von oder in Verbindung mit dem Computer oder dem Anweisungsausführungssystem enthalten oder speichern kann.
Das computerlesbare Medium kann ein elektronisches, magnetisches, optisches, elektromagnetisches, Infrarot- oder Halbleitersystem, -vorrichtung oder -gerät sein. Beispiele für ein computerlesbares Medium umfassen einen Halbleiter- oder einen Festkörperspeicher, einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), einen Nur-Lese-Speicher (ROM), eine Festplatte und eine optische Platte. Aktuelle Beispiele für optische Platten umfassen einen Compact-Disc-Nur-Lese-Speicher (CD-ROM), einen Compact-Disc-Schreib/Lese-Speicher (CD-R/W) und eine Digital Video Disc (DVD).
Während eines Betriebs ist der Erregersystem-Kompensator 145 eingerichtet, eine Kompensationsspannung zur Verwendung von dem Erregersystem 135 zu bestimmen, um die Zufuhr des Felderregerstroms zu dem Generator 105 zu regeln. Dies bewirkt eine Spannungssteuerung des Generators 105, um den vom Generator stammenden Fehlerstrombetrag zu dem Elektrizitätsverteilungsnetz zu reduzieren. Insbesondere wird die Kompensationsspannung als eine Funktion der Ausgangsspannung an dem Generatoranschluss 115, des von dem Generator erzeugten Stroms, der von dem Stromsensor 130 gemessen wird, und einer vorgegebenen Impedanzkompensation abgeleitet, die proportional zu der sub-transienten Reaktanz 125 des Generators 105 ist. Wie gut bekannt ist, ist die sub-transiente Reaktanz die inhärente Impedanz, die zu dem Generator 105 gehört.
Obwohl die 1 einen Prozessblock für die sub-transiente Reaktanz 125 zeigt, werden Fachleuten erkennen, dass dieser Parameter bereits bestimmt worden ist und dass seine Darstellung in der Figur veranschaulichen soll, dass es eine inhärente Impedanz gibt, die zu dem Generator 105 gehört, die anschließend von dem Erregersystem-Kompensator 145 verwendet wird. Wie im Stand der Technik bekannt ist, kann die subtransiente Reaktanz eines Generators verwendet werden, um den Fluss des Kurzschlussstroms zu berechnen. Wenn ein Kurzschlussfehler in einem Elektrizitätsverteilungsnetz auftritt, ist der Fehlerstrom eine Funktion der internen Spannung der angeschlossenen Maschinen (z. B. Generatoren), der Impedanz der Maschine und der Impedanz zu dem Punkt des Fehlers. Somit bestimmt die interne Spannung des Generators und die Generatorimpedanz den Strom, der fließt, wenn die Anschlüsse des Generators kurzgeschlossen sind.
Die oben genannte Kompensationsspannung, die von dem Erregersystem-Kompensator 145 bestimmt wird, wird entsprechend der folgenden Gleichung abgeleitet: Vc = Vt + Z·Ig, (2) wobei Vc die Kompensationsspannung ist, Vt die Spannung an dem Generatoranschluss 115 ist, Z die vorbestimmte Impedanzkompensation ist, die zu dem Generator 105 gehört, und Ig der von dem Generator 105 erzeugte Strom ist, wie er von dem Stromsensor 130 gemessen wurde.
Bei einer Ausführungsform nutzt das Erregersystem 135 die Kompensationsspannung Vc, um die Erregerversorgung einzustellen, die von dem Generator 105 über die Felderregerversorgung 140 vorgesehen wurde, um eine Änderung der Ausgangsspannung an dem Generatoranschluss 115 zu bewirken. Insbesondere wird die Änderung der Ausgangsspannung, die von der Kombination der Auswahl der Anzapfungen des Generator-Aufwärtstransformators 120 und der Verwendung des Erregersystem-Kompensators 145 bewirkt wird, eine Funktion der Blindleistung sein, die von dem Generator 105 erzeugt wurde. Bei einer Ausführungsform wird die Ausgangsspannung an dem Generatoranschluss 115 abnehmen, wenn die Blindleistung, die von dem Generator 105 erzeugt wurde, ansteigt. Diese Art der Kompensation wird allgemein verwendet, um parallele Generatoren an dem gleichen Bus zu erlauben, um eine VAR-Last zu teilen, während gleichzeitig eine stabile Spannungssteuerung der einzelnen Generatoren gehalten wird, um automatisch auf Energienetznachfragen zu reagieren. Für die Zwecke der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermöglicht diese Kompensation einen einzigen Generator, um eine stabile Spannungssteuerung zu haben und eine interne Spannung des Generators zu minimieren, um den von dem Generator stammenden Fehlerstrombetrag und die Leerlaufspannung zu reduzieren. Im Wesentlichen ermöglicht dies dem Generator-Aufwärtstransformator 120 auf der maximalen Anzapfung über einen weiten Bereich von Betriebszuständen zu arbeiten, während eine netzfreundliche Spannungssteuerung und Blindleistungsunterstützung geschaffen wird. Außerdem kann durch die Festlegung der Kompensation im Verhältnis zu der sub-transienten Reaktanz des Generators 105, das System 100 die Spannung an einer Stelle regeln, die halb innerhalb des Generators 105 ist.
Die Kombination der Kompensation, die von dem Erregersystem-Kompensator 145 vorgesehen wird und einen Generator-Aufwärtstransformator 120 mit hoher Impedanz verwendet, der mit einem maximalen Auswahl der Anzapfungen arbeitet, ermöglicht dem System 100, effektiv die Impedanz des Kraftwerks aus der Sicht des Verbindungspunkts mit dem Elektrizitätsverteilungsnetz zu erhöhen. Als eine Folge kann bei einer Ausführungsform die Kompensation eine interne Spannung des Generators als Antwort auf einen induktiven Lastfaktorzustand reduzieren. Bei dieser Ausführungsform kompensiert die reduzierte interne Spannung die maximale Auswahl der Anzapfungen des Generators-Aufwärtstransformators, um den von dem Generator stammenden Fehlerstrombetrag zu dem Elektrizitätsverteilungsnetz zu reduzieren. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Kompensation eine interne Spannung des Generators als Antwort auf einen kapazitiven Lastfaktorzustand verstärken. Bei dieser Ausführungsform kompensiert die verstärkte interne Spannung die maximale Auswahl der Anzapfungen des Generator-Aufwärtstransformators. Das Erhöhen der internen Spannung bei einem kapazitiven Lastfaktorzustand ermöglicht eine erhöhte kritische Beseitigungszeit von Fehlern, die aus einem unter-erregten Betrieb eines Generators erzeugt werden, was bei der Netzvorschriften-Konformität hinsichtlich der Fehlerüberstehungskriterien hilft. Bei jeder Ausführungsform ermöglicht die Kombination der Kompensation, die von dem Erregersystem-Kompensator 145 vorgesehen wird, und der maximalen Auswahl an Anzapfungen des Generators-Aufwärtstransformators 120 den von dem Generator stammenden Fehlerstrombetrag an dem Verbindungspunkt mit dem Elektrizitätsverteilungsnetz zu reduzieren, der auf der Hochspannungsseite des Generators-Aufwärtstransformators sein würde, der mit dem Netz verbindet. Darüber hinaus ermöglicht die Konfiguration des Erregersystem-Kompensators 145 und der maximalen Auswahl der Anzapfungen des Generators-Aufwärtstransformators 120 dem System 100, automatisch einen von dem Generator stammenden Fehlerstrombetrag zu dem Elektrizitätsverteilungsnetz vor dem Auftreten eines Fehlers zu reduzieren. Falls ein Fehler auftreten sollte, würde die Kombination der Kompensation, die von dem Erregersystem-Kompensator 145 vorgesehen wird, und der maximalen Auswahl der Anzapfungen des Generators-Aufwärtstransformators 120 dem System 100, einen Fehler bei einem niedrigeren Fehlerstrom zu erzeugen.
Während die Offenbarung in Verbindung mit einer bevorzugten Ausführungsform davon speziell gezeigt und beschrieben worden, versteht es sich, dass Variationen und Modifikationen dem Fachmann in den Sinn kommen werden. Daher ist es selbstverständlich, dass die beigefügten Ansprüche alle derartigen Modifikationen und Änderungen abdecken, die innerhalb des eigentlichen Gedankens der Offenbarung fallen.
Ein Ansatz zur Reduktion des von einem Generator stammenden Fehlerstrombetrags wird offenbart. Bei einem Aspekt wird die automatische Erregersteuerung eines Generator 105 mit einem Generator-Aufwärtstransformator 120 koordiniert, der auf einer maximierten Auswahl der Anzapfungen arbeitet, um den Generatorfehlerstrombetrag zu einem Elektrizitätsverteilungsnetz zu reduzieren.
Bezugszeichenliste

100: System zur Reduktion des vom Generator stammenden Fehlerstrombetrags
105: Generator
110: Feldwicklung
115: Generatoranschluss
120: Generator-Aufwärtstransformator
125: sub-transiente Reaktanz
130: Stromsensor
135: Erregersystem
140: Felderregerversorgung
145: Erregersystem-Kompensator

Claims

System (100), umfassend: einen Generator (105) mit Feldwicklung (110), die eingerichtet ist, in Reaktion auf den Empfang eines Felderregerstroms ein Magnetfeld zu erzeugen, und einem Generatoranschluss (115), der eingerichtet ist, eine Ausgangsspannung zu erzeugen, die eine Funktion des Felderregerstroms ist, der an die Feldwicklung (110) angelegt ist; einen Generator-Aufwärtstransformator (120), der mit dem Generatoranschluss (115) des Generators (105) verbunden ist, der eingerichtet ist, die von dem Generatoranschluss (115) erzeugte Ausgangsspannung zu einer Verbindung mit einem Elektrizitätsverteilungsnetz anzupassen, wobei der Generator-Aufwärtstransformator (120) auf einer maximalen Auswahl der Anzapfungen arbeitet; ein Erregersystem (135), das eingerichtet ist, den Felderregerstrom zu der Feldwicklung (110) des Generators (105) zuzuführen; und einen Erregersystem-Kompensator (145), der eingerichtet ist, den von dem Erregersystem (135) dem Generator (105) zugeführten Felderregerstrom zu regeln, wobei der geregelte Felderregerstrom eine Änderung der Ausgangsspannung an dem Generatoranschluss (115) als eine Funktion der von dem Generator (105) erzeugten Blindleistung bewirkt, um den von dem Generator stammenden Fehlerstrombetrag zu dem Elektrizitätsverteilungsnetz zu reduzieren.
System (100) nach Anspruch 1, wobei der Erregersystem-Kompensator (145) eingerichtet ist, eine Kompensationsspannung zur Verwendung durch das Erregersystem (135) zu bestimmen, um die Zufuhr des Felderregerstrom zu dem Generator (105) zu regeln, die eine Spannungssteuerung des Generators (105) bewirkt, um den von dem Generator stammenden Fehlerstrombetrag zu dem Elektrizitätsverteilungsnetz zu reduzieren.
System (100) nach Anspruch 2, wobei die Kompensationsspannung als eine Funktion der Ausgangsspannung an dem Generatoranschluss (115), des von dem Generator (105) erzeugten Stroms und einer vorbestimmten Impedanzkompensation, die proportional zu einer Sub-transienten Reaktanz des Generators (105) ist, abgeleitet wird.
System (100) nach Anspruch 3, wobei die Kompensationsspannung gemäß der folgenden Gleichung abgeleitet wird: Vc = Vt + Z·Ig, wobei Vc die Kompensationsspannung ist, Vt die Spannung an dem Generatoranschluss ist, Z die vorbestimmte Impedanzkompensation ist und Ig der von dem Generator (105) erzeugte Strom ist.
System (100) nach Anspruch 2, wobei die von der Kompensationsspannung bewirkte Spannungssteuerung des Generators (105) die Reduktion einer internen Spannung des Generators (105) als Antwort auf einen induktiven Lastfaktorzustand umfasst, wobei die reduzierte interne Spannung die maximale Auswahl der Anzapfungen des Generator-Aufwärtstransformators (120) kompensiert, um den von dem Generator stammenden Fehlerstrombetrag zu dem Elektrizitätsverteilungsnetz zu reduzieren.
System (100) nach Anspruch 2, wobei die von der Kompensationsspannung bewirkte Spannungssteuerung des Generators (105) das Verstärken einer internen Spannung des Generators (105) als Antwort auf einen kapazitiven Lastfaktorzustand umfasst, wobei das Verstärken der internen Spannung des Generators (105) bei einem kapazitiven Lastfaktorzustand eine erhöhte kritische Beseitigungszeit von Fehlern ermöglicht, die von einem untererregten Betrieb des Generators erzeugt werden.
System (100) nach Anspruch 6, wobei die verstärkte interne Spannung die maximale Auswahl der Anzapfungen des Generator-Aufwärtstransformators (120) kompensiert, um den von dem Generator stammenden Fehlerstrombetrag zu dem Elektrizitätsverteilungsnetz zu reduzieren.
System (100) nach Anspruch 1, wobei die maximale Auswahl der Anzapfungen des Generator-Aufwärtstransformators (120) als eine Funktion eines Windungsverhältnisses für den Generator-Aufwärtstransformator (120) bestimmt wird, wobei das Windungsverhältnis des Generator-Aufwärtstransformators (120) definiert ist als: Vt: Vgrid·ntap, wobei Vt die Spannung an dem Ausgangsanschluss (115) des Generators (105) ist, Vgrid die Spannung ist, die dem Elektrizitätsverteilungsnetz zugeführt wird, und ntap ein Off-Nominal-Anzapfungsbereich ist, der eine Leerlaufspannung des Elektrizitätsverteilungsnetzes definiert.
System (100) nach Anspruch 1, wobei der reduzierte von dem Generator stammende Fehlerstrombetrag zu dem Elektrizitätsverteilungsnetz während eines normalen Betriebsmodus des Generators (105) vor dem Auftreten eines Fehlers ausgeführt wird.
System (100) zur Reduktion eines Fehlerstrombetrags von einem Kraftwerk zu einem Verbindungspunkt mit einem Elektrizitätsverteilungsnetz, umfassend: einen Generator (105) mit Feldwicklung (110), die eingerichtet ist, ein Magnetfeld als Antwort auf den Empfang eines Felderregerstroms zu erzeugen, und einem Generatoranschluss (115), der eingerichtet ist, eine Ausgangsspannung zu erzeugen, die eine Funktion des Felderregerstroms ist, der an die Feidwicklung (110) angelegt ist; einen Generator-Aufwärtstransformator (120), der mit dem Generatoranschluss (115) des Generators (105) verbunden ist, der eingerichtet ist, die von dem Generatoranschluss (115) erzeugte Ausgangsspannung zur Verbindung mit einem Elektrizitätsverteilungsnetz anzupassen, wobei der Generator-Aufwärtstransformator (120) auf einer maximalen Auswahl der Anzapfungen arbeitet; ein Erregersystem (135), das eingerichtet ist, den Felderregerstrom der Feldwicklung (110) des Generators (105) zuzuführen; und einen Erregersystem-Kompensator (145), der eingerichtet ist, eine Kompensationsspannung zur Verwendung von dem Erregersystem (135) zu bestimmen, um die Zufuhr des Felderregerstroms zu dem Generator (105) zu regeln, der eine Spannungssteuerung des Generators (105) bewirkt, um den von dem Generator stammenden Fehlerstrombetrag zu dem Elektrizitätsverteilungsnetz während eines normalen Betriebsmodus des Generators (105) vor dem Auftreten eines Fehlers zu reduzieren.