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Einrichtung zur meßtechnischen Erfassung der Differenz von blindstrombedingten
Übertragungsverlusten in elektrischen Energieübertragungsanlagen In elektrischen
Energieübertragungsanlagen sucht man häufig die durch induktiven Blindstrom verursachte
Verlustleistung durch Einbau von Kondensatoren möglichst weitgehend zu vermindern.
Die erforderliche Größe der Kapazität der Kondensatoren, die zur Anpassung an Lastschwankungen
auch vorteilhaft stufenweise geregelt wird, kann beispielsweise aus einem Diagramm
für Wirk- und Blindlast rechnerisch ermittelt werden. Wegen des hohen Aufwandes
an Rechenarbeit bei Lastschwankungen begnügt man sich jedoch meistens mit Näherungswerten,
die abgeschätzt werden. Es hat schon lange das Bedürfnis bestanden, eine Einrichtung
zur meßtechnischen Erfassung der Differenz von blindstrombedingten Übertragungsverlusten
in elektrischen Energieübertragungsanlagen bei durch Phasenschieber mindestens teilweise
kompensierter und unkompensierter Blindlast zu schaffen. Erst mit der Erfindung
wird eine Einrichtung geschaffen, die diese Aufgabe löst.
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Diese erfindungsgemäße Einrichtung ist vorteilhaft in der Weise ausgeführt,
daß in einem Leiter der Übertragungsleitung ein an sich bekannter A2h-Zähler angeordnet
ist, zu dem die Sekundärwicklung eines Hilfstransformators parallel liegt, dessen
Primärwicklung in Reihe mit einer vorzugsweise regelbaren Impedanz an eine Spannung
angeschlossen ist, die in Verbindung mit der Impedanz eine 18O0-Phasenverschiebung
zwischen dem Sekundärwicklungsstrom und der Blindkomponente des Übertragungsstromes
des den Zähler enthaltenden Leiters erzeugt. Mit der Einrichtung wird dem Leitungsstrom,
der durch den A2h-Zähler fließt, ein Zusatzstrom überlagert, welcher der Blindkomponente
des Leitungsstromes entgegengerichtet ist. Der Zähler mißt somit einen A2h-Wert,
der auftreten würde, wenn die Blindkomponente des Leitungsstromes um die Größe des
Zusatzstromes vermindert würde. Mit dieser Einrichtung kann in einfacher Weise vor
der Anschaffung einer Kondensatoranlage die Verlustarbeit ermittelt werden, die
unter Berücksichtigung der Lastschwankungen durch Einbau eines Kondensators von
angenommener Größe erspart werden kann. Auf diese Weise kann unter mehreren angenommenen
Größen die wirtschaftlich günstigste ausgewählt und eingebaut werden.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung sind in der Zeichnung zwei
Ausführungsbeispiele solcher Einrichtungen und ein Stromdiagramm dargestellt. In
Fig. 1 ist eine Einrichtung mit einem Zähler für eine Drehstrom-Niederspannungsleitung
veranschaulicht; Fig. 2 zeigt das Vektordiagramm der drei Ströme; Fig. 3 zeigt ein
Ausführungsbeispiel für eine weitere Ausgestaltung der Einrichtung nach der vorliegenden
Erfindung mit in Abhängigkeit von der Blindleistung automatisch geregelten Zusatzstrom.
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In Fig. list ein A4h-Zähler 2 an eine Drehstromleitung mit den Phasen
R, S und T angeschlossen.
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Sein Meßwerk ist in die Phase R eingeschaltet.
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Diesem Zähler ist die Sekundärwicklung eines Hilfstransformators 3
parallel geschaltet, dessen Primärwicklung in Reihe mit einem veränderbaren Widerstand
4 an die Phasen S und T angeschlossen ist. Über den Hilfstransformator 3 wird dem
Strom 11. der Phase R ein Zusatzstrom 1. überlagert, der an einem mit der Sekundärwicklung
des Transformators 3 in Reihe liegenden Strommeßgerät 5 abgelesen und dessen Größe
mit dem Widerstand4 verändert werden kann. Der Zusatzstrom 12 liegt mit der Spannung
ST in Phase und ist somit der Blindkomponente des Phasenstromes 11 entgegengerichtet.
Ist der Verbrauch der Leitung über eine vorbestimmte Zeit, beispielsweise einen
Tag, bekannt, so kann mit dieser Einrichtung die durch Einbau eines Kondensators,
dessen Strom dem eingestellten Zusatzstrom 1., gleich ist, ersparte Blindverlustarbeit
in einfacher Weise durch Subtraktion der vom Zähler 2 angezeigten Arbeit von der
bekannten Arbeit ermittelt werden. Eine solche Einrichtung kann auch für eine Einphasenleitung
verwendet werden. Es müßte dann zur Phasendrehung des Zusatzstromes 12 gegenüber
dem Phasenstromlt an Steile des ohmschen Widerstandes 4 ein Kondensator oder eine
Induktionsspule vorgesehen werden.
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Die Größe des aus dem Leitungsstrom 1l und dem Zusatzstrom 12 resultierenden
Zählerstromes 13 ergibt
sich durch vektorielle Addition, wie aus
dem Diagramm der Fig. 3 zu ersehen ist. Der Zusatzstrom 12 eilt der Sternspannung
UMR der Phase R um 900 voraus und ist der Blindkomponente des Leitungsstromes, entgegengerichtet.
Die Blindkomponente des resultierenden Stromes 13 wird dementsprechend gegenüber
der Blindkomponente des Leitungsstromes Ii um den Betrag des Zusatzstromes 12X der
dem Kompensationsstrom der zu installierenden Kondensatoranlage entspricht, vermindert.
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Fig. 3 zeigt eine Einrichtung für ein Drehstrom-Hochspannungsnetz
mit automatischer Änderung des Zusatzstromes 12 in Abhängigkeit von der Blindleistung.
Zwei A2h-Zähler 12 bzw. 13 sind in Reihe mit einem Blindleistungreglerl4 über einen
Stromwandler 15 an die Phase R einer Drehstrom-Hochspannungsleitung mit den Phasen
R, S, T angeschlossen. Der Blindleistungsregler 14 dient zur Verstellung eines veränderbaren
Widerstandes 16 in Abhängigkeit von der Blindleistung. Die Spannungsanschlüsse des
Blindleistungsreglers 14 wurden der Einfachheit halber in der Figur weggelassen.
Der Widerstand 16 ist in Reihe mit der Primärwicklung eines Hilfstransformators
17 über einen Spannungswandler 18 an die Phasen S und T der Drehstromleitung angeschlossen.
Die Reihenschaltung der Sekundärwicklung des Hilfstransformators 17 mit einem Strommeßgerät
19 ist der Reihenschaltung aus dem Zähler 13 und dem Blindleistungsregler 14 parallel
geschaltet. In der Sekundärwicklung des Hilfstransformators 17 wird ein zusätzlicher
Strom 12 erzeugt, der mit der verketteten Spannung UST in Phase liegt und somit
der Sternspannung UMR um 900 vorauseilt.
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Dieser Zusatzstrom 12 fließt über den Zähler 13 und den Blindleistungsregler
14 und kann durch Verstellen des Widerstandes 16 verändert werden. Der Zähler 12
mißt den A2h-Wert des Phasenstromes der Phase R. Der Zähler 13 mißt den A2h-Wert
des Summenstromes 13 aus dem Wandlerstrom 1 und dem Zusatzstrom 12 des Hilfstransformators
17. Der vom Zähler 13 gemessene A2h-Wert ist gegenüber dem
vom Zähler 12 gemessenen
A2h-Wert um einen Betrag kleiner, der durch Einbau eines Kondensators mit dem Strom
von der Größe und Richtung des Zusatzstromes 12 kompensiert würde. Somit kann bei
dieser Einrichtung die eingesparte Verlustarbeit als Differenz der Zählerergebnisse
direkt ermittelt werden.
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Die Zählerergebnisse müssen lediglich noch mit dem Widerstand der
Leitung als Proportionalitätsfaktor multipliziert werden. Bei ungleicher Phasenbelastung
des Drehstromnetzes kann für jede der drei Leitungen eine Einrichtung nach Fig.
3 vorgesehen werden.
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Mit der Einrichtung nach Fig. 3 können Änderungen der Blindleistung
des Netzes, die in dem gewählten Zeitraum, beispielsweise durch Zu- oder Abschalten
von Motoren, auftreten, durch automatische Nachstellung des Widerstandes 16 mittels
des Blindleistungreglers 14 ausgeglichen werden. Statt des regelbaren Widerstandes
16 können auch mehrere Widerstände, beispielsweise drei Widerstände, im gleichen
Größenverhältnis wie die Kondensatoren einer später zu installierenden stufenweise
regelbaren Kondensatorbatterie vorgesehen werden, die durch das Steuerorgan 14 in
Abhängigkeit von der Blindleistung zu-oder abgeschaltet werden. Die Differenz der
Zählerergebnisse für den gemessenen Zeitraum ist der durch eine regelbare Kondensatoranlage
ersparten Verlustarbeit proportional.
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Mit der Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise
für Amortisationsrechnungen durch Einstellung verschiedener Kompensationsräume und
Vergleich der Kosten für entsprechend große Kondensatoranlagen mit der eingesparten
Verlustarbeit die für eine Anlage günstigste Größe der Kondensatorleistung in einfacher
Weise vorausberechnet werden. Wird beispielsweise bei einer Netzspannung von 10
kV ein Stromwandler 15 (Fig. 3) mit einem Obersetzungsverhältnis von 800/5 Ampere
verwendet, so bildet ein Kompensationsstrom von beispielsweise 13 = 4 Ampere eine
Kondensatoranlage mit der Leistung
nach, deren Kostenaufwand mit der eingesparten Verlustarbeit verglichen werden kann.
Da die Messung mit Zählern erfolgt, kann sie über längere Zeit durchgeführt werden,
so daß auch alle Lastschwankungen berücksichtigt werden können.