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Regelanordnung zur Kompensation der Blindleistung in Ein- oder Mehrphasennetzen
Zur Kompensation des induktiven Blindstromes in Netzen werden über Regeleinrichtungen
kapazitive Blindwiderstandsgruppen stufenweise zu- bzw. abgeschaltet. Die Zu- bzw.
Abschaltung der einzelnen Blindwiderstandsgruppen erfolgt durch Schaltschütze, die
ihrerseits über die Kontakte eines motorisch angetriebenen Schrittschaltwerkes oder
über die Kontakte eines Nockenschaltwerkes in Abhängigkeit von der Größe der induktiven
Verbraucherlast ein- bzw. ausgeschaltet werden.
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Als Meßglieder für die Regelanordnung werden im allgemeinen Ferraris-Meßwerke
verwendet, die als Blindleistungs- oder Blindarbeitsmeßwerke ausgeführt sind. Bei
bekannten Regelanordnungen mit Blindleistungsmeßwerken werden die Schaltschütze
im allgemeinen über Fliehkraftschalter betätigt. Die Schütze sind in diesem Fall
durch Verriegelungschaltungen untereinander elektrisch so verbunden, daß ein nachfolgendes
Schütz nur dann ansprechen kann, wenn das vorgeschaltete bereits angesprochen hat,
bzw. daß ein vorgeschaltete Schütz nur dann abfallen kann, wenn das nachgeschaltete
bereits abgefallen ist. Damit nicht bei kurzzeitigen Belastungsstößen eine sofortige
Einschaltung weiterer Blindwiderstandsgruppen erfolgt, ist je Regelstufe mindestens
ein Zeitrelais erforderlich.
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Bei bekannten Regelanordnungen mit Blindarbeitsmeßwerken als Meßglieder
verstellt sich die Triebwelle je nach der Art der Belastung in der einen oder anderen
Drehrichtung, und es wird hier im allgemeinen entweder die Bewegung der Triebwerkwelle
unter Zwischenschaltung eines Getriebes direkt auf die Welle eines Nockenschaltwerkes
für die Betätigung der Schütze übertragen oder auf eine Welle, auf der eine Quecksilber-Ringschaltröhre
angeordnet ist; im letzteren Fall wird über die Kontakte dieser Schaltröhre der
Motor des Schrittschaltwerkes für die Einschaltung der Schütze so gesteuert, daß
sich eine Zuschaltung der Blindwiderstandsgruppen ergibt, wenn der induktive Blindstrom
den Ansprechwert der Regeleinrichtung erreicht, und eine Abschaltung, wenn der Blindstrom
kapazitiv wird und einen bestimmten Wert überschreitet.
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Bei allen diesen bekannten Regelanordnungen muß sichergestellt sein,
daß beim Wiedereinschalten der Betriebsspannung nach vorangegangener Störung nicht
die vorher eingeschaltet gewesenen Blindwiderstandsgruppen sofort wieder zuschalten.
Um dieses zu verhindern, verwendet man sogenannte Nullspannungsrelais, die bei Ausfall
der Betriebsspannung sofort die Stromzuführung zu allen Schaltschützen unterbrechen.
Bei den bekannten Anordnungen ohne Fliehkraftschalter wird von diesen Nullspannungsrelais
zusätzlich verlangt, daß sie die Unterbrechung der Stromzuführung zu den Schaltschützen
beim Wiedereinschalten der Betriebsspannung erst dann wieder aufheben, wenn zuvor
das Kontakt-Schaltwerk für die Schütze in die Ruhelage zurückgeführt worden ist,
d. h., diese Relais müssen auch noch eine motorische Einrichtung einschalten, die
das Kontakt-Schaltwerk wieder in die Ausgangslage zurückstellt.
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Der Aufwand für solche Regelanordnungen ist außerordentlich groß,
weshalb sie aus wirtschaftlichen Gründen auch nur da verwendet werden, wo eine feinstufige
Regelung der Blindleistung unbedingt notwendig ist. In vielen Fällen ist jedoch
grundsätzlich eine grobstufige Regelung in nur wenigen Stufen völlig ausreichend
oder wegen des nur geringen induktiven Blindleistungsverbrauches eine zwar relativ
feinstufige Regelung, aber diese auch nur in wenigen Stufen. Da der Aufwand für
Regler der oben beschriebenen Bauarten auch bei wesentlicher Verringerung der Regel-Stufenzahl
nur unwesentlich geringer wird, ist die Verwendung dieser Regler für geringere Anforderungen,
vom wirtschaftlichen Gesichtspunkt aus betrachtet, nicht zu vertreten.
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Es sind nun mehrere Regelanordnungen für den obenerwähnten Zweck bekannt,
bei denen der Aufwand zwar schon bedeutend geringer ist, bei denen aber verschiedene
Nachteile mit in Kauf genommen werden müssen. So ist es beispielsweise bekannt,
die Schaltschütze der einzelnen Blindwiderstandsgruppen
direkt über
die Kontakte von Blindleistungsrelais einzuschalten. Zur Speisung dieser Blindleistungsrelais
sind teuere Spezialmeßwandler erforderlich. Die bekannte Anordnung kann so ausgebildet
sein, daß die Ansprechwerte der verschiedenen Blindleistungsrelais gestaffelt sind
oder so, daß die Ansprechwerte aller Blindleistungsrelais gleich groß sind, wobei
dann aber die Schaltschütze über eigene Hilfskontakte gegenseitig verriegelt werden
müssen. Die Nachteile der ersten Anordnung sind verschiedenartige Bemessung der
Blindleistungsrelais, und die Nachteile der zweiten Anordnung bestehen in der Verriegelungsschaltung,
die ein einwandfreies Arbeiten der ganzen Anordnung bei Ausfall eines Schützes unmöglich
macht. Um bei kurzzeitigen Belastungsstößen ein sofortiges Zu- bzw. Abschalten der
Blindwiderstandsgruppen zu unterbinden, müssen Zeitrelais vorgesehen sein oder die
Blindleistungsrelais selbst zeitverzögert ausgelegt werden.
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Bei einer anderen bekannten Anordnung ist für die Zu- und für die
Abschaltung der Schaltschütze je ein Blindleistungsrelais vorgesehen, das jeweils
über Hilfskontakte der ebenfalls in Verriegelungsschaltung arbeitenden Schaltschütze
gesteuert wird; je Schaltschütz sind außerdem zwei Zeitrelais erforderlich. Der
Aufwand für diese Anordnung und ihre Nachteile sind keinesfalls geringer als die
der vorerwähnten Anordnung.
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Bei einer ebenfalls bekannten anderen Anordnung wird als Meßglied
ein Blindarbeitsmeßwerk verwendet, das bei überschreiten der Ansprechwerte über
ein Nockenschaltwerk mit Quecksilberkippschaltröhren nacheinander die Schaltschütze
betätigt. Bei Ausfall der Betriebsspannung wird in bekannter Weise über den Kontakt
eines Nullspannungsrelais die Stromzuführung der Schaltschütze unterbrochen, und
es wird gleichzeitig ein Wiedereinschalten dieses Relais verhindert, solange das
Nockenschaltwerk nicht in der Ausgangsstellung steht. Die Rückstellung des Nockenschaltwerkes
erfolgt von Hand, weshalb zwischen Triebwerkswelle des Blindarbeitsmeßwerkes und
der Nockenkontakt-Schaltwelle eine Rutschkupplung eingebaut ist.
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Bei einer mit größerem Aufwand vervollständigten Ausführung dieser
Regelanordnung wird der Nachteil der Hand-Rückstellung vermieden, indem durch das
Eigengewicht der Nockenkontakte, die als Quecksilberschaltröhren ausgebildet sind,
die Nockenschaltwelle in die Ausgangslage zurückgestellt wird, nachdem diese zuvor
von der Triebwerkswelle bzw. von der Welle eines zwischengeschalteten Getriebes
entkuppelt ist. Die Entkupplung wird automatisch mit Hilfe einer eingebauten elektromagnetischen
Kupplung durchgeführt, die über einen Arbeitskontakt des Nullspannungsrelais gespeist
ist. Obwohl diese Anordnung gegenüber den anderen bekannten Anordnungen schon wesentliche
Vorteile aufweist, ist dennoch der Aufwand zu groß, um die Anschaffungskosten solcher
Regler wesentlich zu verringern.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Regelanordnung, die bei geringstem
Aufwand nicht nur zur grob-, sondern auch zur feinstufigen Kompensation der Blindleistung
in Ein- oder Mehrphasennetzen geeignet ist. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung
verstellt in an sich bekannter Weise ein Blindarbeitsmeßwerk direkt oder unter Zwischenschaltung
eines Getriebes eine ringförmige Kontaktvorrichtung, über deren Kontakte Schaltschütze
für die Zu- bzw. Ab-Schaltung von Blindwiderstandsgruppen betätigt werden. Erfindungsgemäß
weist die Kontaktvorrichtung je Blindwiderstandsgruppe in an sich bekannter Weise
einen Arbeitskontakt auf, über den die Speisespannung der Spule des der betreffenden
Blindwiderstandsgruppe zugeordneten Schaltschützes direkt zugeführt wird, und ferner
einen Ruhekontakt, über den die Speisespannung der Spule unter Zwischenschaltung
eines Selbsthaltekontaktes des Schaltschützes zugeführt wird; alle diese Kontakte
sind in der Schaltebene derart räumlich gegeneinander versetzt angeordnet, daß bei
Verstellung der Kontaktvorrichtung in der einen Drehrichtung alle Arbeitskontakte
nacheinander geschlossen werden, wobei alle Ruhekontakte mindestens so lange geschlossen
bleiben, bis alle Arbeitskontakte geschlossen sind, während bei Verstellung der
Kontaktvorrichtung in der anderen Drehrichtung alle Ruhekontakte nacheinander in
der umgekehrten Reihenfolge geöffnet werden.
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Gemäß der weiteren Erfindung sind alle Kontakte der Kontakteinrichtung
vorzugsweise in einer gemeinsamen Quecksilber-Ringschaltröhre angeordnet. was die
Herstellungskosten der Kontaktvorrichtung wesentlich verringert. Gleichzeitig hat
diese Kontakteinrichtung den großen Vorteil, daß die Kraft der Rückstellfeder des
Blindarbeitsmeßwerkes dazu ausgenutzt werden kann, die Kontaktvorrichtung bei Ausfall
der Betriebsspannung in ihre Ausgangslage zurückzustellen. Ein weiterer wesentlicher
Vorteil besteht darin, daß ein Nullspannungsrelais überflüssig wird. Auch die Forderung,
daß eine Zu- bzw. Abschaltung der Blindwiderstandsgruppen bei kurzzeitigen Blindlaststößen
unterdrückt wird, ist infolge der allgemein als vorteilhaft bekannten Verwendung
eines Blindarbeitsmeßwerkes in Verbindung mit einem Übersetzungsgetriebe erfüllt.
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Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Regelanordnung ist in
der Zeichnung dargestellt.
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Mit 1 ist das Blindarbeitsmeßwerk bezeichnet, das über ein Getriebe
2 die Kontaktvorrichtung 3 verstellt. Alle Kontakte dieser Vorrichtung sind im Ausführungsbeispiel
in einer Quecksilber-Ringschaltröhre 4 angeordnet. Jedem Schütz S1, S@
. . S" ist je ein Arbeitskontakt s1, s, . . . s" zugeordnet, der direkt mit
der zugehörigen Schützspule verbunden ist; je ein Ruhekontakt s1', s.'
. . . sn ist über je einen Selbsthaltekontakt hl, h2 . . . h" der
Schütze S1, S#,. . . . S"
ebenfalls mit den Spulen der zugeordneten chütze
verbunden. In der gezeichneten Ausgangsstellung der Kontaktvorrichtung sind alle
Haltekontakte hl ... h" über die Kontaktes,'. . . s"' mit dem spannungsführenden
Kontakt k1 leitend verbunden. Bei einer Verdrehung der Quecksilber-Ringschaltröhre
4 im Uhrzeigersinn bleiben die Haltekontakte hl . . . h"
spannungsführend,
da beim Auftauchen des Kontaktes k1 aus der Quecksilberflüssigkeit der Kontakt k.
dessen Aufgabe übernimmt. Nacheinander werden bei der Verstellung der Kontaktvorrichtung
alle Schütze S1 . . . S" eingeschaltet, bis die Blindleistung des Netzes
durch Zuschaltung der Blindwiderstandsgruppen BI ... B" kompensiert
ist. Bei Abnahme der induktiven Verbraucherlast verstellt das Blindarbeitsmeßwerk
1 die Kontaktvorrichtung 3
im Gegenuhrzeigersinn; dabei wird zunächst
der direkte Stromkreis der bisher eingeschalteten Schütze unterbrochen; die Schütze
können jedoch nicht abfallen, da sie zunächst noch über ihre Haltekontakte gehalten
werden. Bei weiterer Verstellung der Kontaktvorrichtung
3 in derselben
Drehrichtung werden die Kontakte s' in der Reihenfolge s.' . . . s,', s1'
wieder geöffnet, so daß die Haltekontakte der Schütze nacheinander von der Speisespannung
abgeschaltet werden. Es fällt somit zunächst das zuletzt eingeschaltete Schütz ab,
dann das vorgeschaltete usw., bis die Blindleistung des Netzes wieder kompensiert
ist.
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Bei Ausfall der Betriebsspannung infolge einer Netzstörung fallen
alle bisher eingeschalteten Schaltschütze S sofort ab. Da gleichzeitig die der Rückstellfederkraft
das Gleichgewicht haltende Antriebskraft des Blindarbeitsmeßwerkes fortfällt, wird
das Meßwerk mitsamt der Kontaktvorrichtung in die Ausgangsstellung zurückgestellt.
Eine sofortige Wiedereinschaltung der Blindwiderstandsgruppen nach Behebung der
Betriebsstörung ist somit unterbunden.