DE1230126B

DE1230126B - Einrichtung zur Stabilisierung der UEbertragung von Wechselstromenergie auf grosse Entfernungen

Info

Publication number: DE1230126B
Application number: DES79721A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans Edelmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1962-06-01
Filing date: 1962-06-01
Publication date: 1966-12-08
Also published as: AT237120B; FR1357463A; CH410171A

Description

Einrichtung zur Stabilisierung der Übertragung von Wechselstromenergie auf große Entfernungen Eine stabile Energieübertragung mit Drehstrom ist ohne besondere Maßnahmen nur auf eine gewisse Entfernung möglich. Größere Entfernungen können überbrückt werden, indem man im Zuge der Leitungen sogenannte Zwischenstationen vorsieht, die mit statischen oder dynamischen Kompensationsmitteln ausgerüstet sind. Derartige Zwischenstationen verteuern die Leistungsübertragung mit Drehstrom und bedürfen meist einer dauernden Wartung, was z. B. in unbewohnten Gegenden nicht erwünscht ist.
Man ist daher dazu übergegangen, Stabilisierungsmaßnahmen an den Synchrongeneratoren selbst zu treffen. Im allgemeinen ist eine stabile Übertragung von Wirkleistung durch Synchronmaschinen nur dann möglich, wenn die bei wachsendem Gesamtpolradwinkel abgegebene Wirkleistung ebenfalls steigt. Unter dem Gesamtpolradwinkel ist dabei der Winkel zwischen dem Vektor der Polradspannung und dem Vektor der Netzspannung zu verstellen. Der Gesamtpolradwinkel setzt sich also aus dem Polradwinkel der Synchronmaschine (Winkel, zwischen dem Vektor der Klemmenspannung dem- Vektor der. Polradsparinung) und dem Winkel zwischen dem Vektor der. Klemmenspannung und, dem Vektor der Netzspannung zusammen. Dieser letztere Winkel ist bei gegebener VerbindungsleituAg von, der Entfernung zwischen der Synchronmaschine und dem Netz abhängig. Da der Gesamtpolradwinkel bei Vollpohnaschinen höchstens 901 beträgt und bei Schenkelpolmaschinen noch kleiner ist, ist die maximale# Entfernung für eine stabile-übertragung elek7 trischer Energie begrenzt,'-sof#m man keine künst-. lichen Hilfsmittel vorsieht. Die klassische Erregungs' regelung in der Synchronmaschine in Abhängigkeit vom Polradwinkel ist zwar in der Lage, eine-künst" liche Stabilisierung durch Balancierung auch über 901 hinaus zu ermöglichen. In der Nähe eines Polradwinkels von 1801 ist diese Balancierung jedoch nicht mehr wirkungsvoll, es sei denn, man kombiniert mit Phasenschieberstützpunkten, die man aber gerade vermeiden will. Mit Hilfe von Reihenkondensatoren allein ist es zwar nicht möglich, den stabilen Bereich auf Gesamtpolradwinkel über 90' auszudehnen, wohl aber den Gesamtpolradwinkel zu verkleinern.
Die Erfindung bringt eine vorteilhafte Verbesserung an einer Einrichtung zur Stabilisierung der Übertragung von Wechselstromenergie auf große Entfernungen. Gemäß der Erfindung sind in mittelbarer oder unmittelbarer Nähe des Synchrongenerators an die Leitungspole des Wechselstromnetzes, insbesondere an die Klemmen des Synchrongenerators, Blindleistungserzeuger angeschlossen, die in Steuerabhängigkeit vom Polradwinkel des Synchrongenerators stehen. Auf diese Weise ist eine Stabilisierung der Übertragung von Wechselstromenergie auch bei einem GesamtpolradwinkeI größer als 1809 möglich. Zwischenstationen sind hierbei nicht erfQrderlich.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispigld der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine Stabilisierungseinrichtung mit ruhenden Elementen in einphasiger Darstellung und F i g. 2 eine Stabilisierungseinrichtung mit Maschinen in einphasiger Darstellung.
In den beiden Figuren-ist mit 1 ein Synchrongenerator bezeichnet, der die Synchronreaktafi-zX,1 besitzt. Der Synchrongenerator ist über eine fänge Leitung , mit einem nicht dargestellten starren Netz verbunden. Gemäß der Erfindung sind in mittelbarer oder unmittelbarer Nähe des Synchrongeneratorsl an die Leifungspole 2, Blindleistungserzeuger 4 bzw. 5 angeschlossen, die in Steuerabhängigkeit vom Polradwinkel 12 des Synchrongenerators stehen, Der Polradwinkel z9 kann in an sich bekannter Weise durch eine Reaktanznachbildung mit klemmenspannungs- und klemmenstromabhängigen Komponenten meßtechnisch erfaßt wer-den. Hierbei werden Klemmenspannung und Klemmenstrom über Wandler 12 bzw. 3 einer Polradwinkelmeßeinrichtung 6 zugeführt. Der Ausgang der Polradwinkelmeßeinrichtung 6 ist vorzugsweise mit einer Regeleinrichtung 7 verbunden, die ein Regelsignal erzeugt, das der Abweichung des Polradwinkels ü von einem einstellbaren Sollwert und der Abweichung des Klemmenspannungsbetrages U von einem einstellbaren Sollwert proportional ist, wobei die Regeleinrichtung 7 mit einem Stellorgan 8 bzw. 13 für die Blindleistungserzeuger 4 bzw. 5 über die Klemmen a, b verbunden ist. Die Blindleistungserzeugung wird erhöht, wenn die Spannung zurückgeht oder der Polradwinkel wächst.
Wie in F i g. 1 dargestellt ist, können die Blindleistungserzeuger ruhende Kondensatoren9 sein, an deren Klemmen gleichstromvormagnetisierte Drosseln10 angeschlossen sind. Merbei sind die Vormagnetisierungswicklungen 11 der Drosseln 10 mit der Regeleinrichtung 7 verbunden.
Vorteilhaft ist es, in der Reäeleinrichtung 7 Mittel zur Bildung der ersten Ableitung Y des Polradwinkelsignals und dessen zweiter Ableitung Y' vorzusehen. Ferner ist es zweckmäßig, derjenigen Einheit der Regeleinrichtung, der das dem Klemmenspannungsbetrag proportionale Signal U zugeführt wird, proportional-integrales Verhalten mit Differentialeinfluß zu geben. Auf diese Weise wird die Regelgüte verbessert.
Der in F i g. 2 dargestellten Stabilisierungseinrichtung liegt ün wesentlichen derselbe Aufbau zugrunde, wie er in F i g. 1 dargestellt ist, wobei für gleiche Teile dieselben Bezugszeichen verwendet sind. Als Blindleistungserzeuger ist hier jedoch ein rotierender Phasenschieber 5 verwendet, dessen Erregerwicklung 13 über die Klemmen a und b mit der Regeleinrichtung 7 verbunden ist. Xd' bezeichnet die Synchronreaktanz des Phasenschiebers. Es ist zweckmäßig, diese Reaktanz ganz oder teilweise durch nicht dargestellte Reihenkondensatoren zu kompensieren, um den Phasenschieber enger an das Netz zu koppeln und damit seine Wirkung zu erhöhen.
Für die Energieübertragung mit Drehstrom sind Meßwertbildung und Anschaltung der Regeleinrichtung in entsprechender Weise vorzunehmen.

Claims

Patentansprüche: 1. Einrichtung zur Stabilisierung der übertragung von Wechselstromenergie auf große Entfernungen, dadurch gekennzeichnet, daß in mittelbarer oder unmittelbarer Nähe eines Synchrongenerators (1) an die Leitungspole (2) des Wechselstromnetzes, insbesondere an die Klemmen des Synchrongenerators, Blindleiäungserzeuger (4 bzw. 5), angechlossen sind, die, in Steuerabhängigkeit vom Polradwinkel des Synehrongenerators (1) stehen.
2. Einrichtung nach Änspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß eine PolradwinkelnieÜdibiiclitung (6) vorgesehen ist, deren Ausgang mit einer Regeleinrichtung (7) verbunden ist die ein Regelsignal erzeugt, das der Abweichung des Polradwinkels (5) von einem einstellbaren Sollwert und der Abweichung des Klemmenspannungsbetrages (U) von einem einstellbaren Sollwert proportional ist, und daß die Regeleinrichtung (7) mit einem Stellorgan (8 bzw. 13) für die Blindleistungserzeuger (4 bzw. 5) verbunden ist. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, da-durch gekennzeichnet, daß die tlindleistungserzeuger ruhende Kondensatoren (9) s!ind, an deren Klemmen gleichstrom-vormagnetisierte Drosseln (10) angeschlossen sind" und daß die Vormagnetisierungswicklungen (11) der Drosseln (10) mit der Regeleinrichtung (7) verbunden sind. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (7) Mittel zur Bildung der ersten (Y) und zweiten Ableitung (e") des Polradwinkelsignals (z9) enthält. 5. Einrichtung nach Ansprach 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß diejenige Einheit der Regeleinrichtung, der das dem Klemmenspannungsbetrag proportionale Signal (U) zugeführt wird, proportional-integrales Verhalten mit Differentialeinfluß hat. 6. Einrichtung nach Anspruch 1, 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Blindleistungserzeuger rotierende Phasenschieber (5) sind, deren Erregerwicklungen (13) mit der Regeleinrichtung (7) verbunden sind. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktanz (Xd) des Phasenschiebers (5) ganz oder teilweise durch Reihenkondensatoren kompensiert ist. In Betracht gezogene Druckschriften: BBC-Nachr., März 1961, S. 188; Siemens-Druckschrift »Die Stabilität von Phasenschiebern in Verbundsystemen, 500-15/225 9533 TS 15 (1953).