DE1563539A1 - Verfahren zur Blindleistungsregelung von elektrischen Netzen und Schaltung zur Ausfuehrung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

• Verfahren zur BlindZe.istungsregelung von elektrischen Netzen und Schaltung zur Ausführung dieses Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Blindleistungsregelung elektrischer Netze durch .Änderung der Öffnungsdauer von steuerbaren Ventilen, die in Reihe mit statischen Kondensatoren ans Netz angeschlossen sind. Zur Blindleistungsregelung von modernen elektrischen Netzsystemen sowie Energieversorgungsnetzen industrieller Betriebe und elektrischer Bahnen verwendet man vielfach Blind'-leistungsgeneratoren in Form von statischen Kondensatorbatterien. Der Einfluß der Kondensatorbatterie auf den Kennlinienverlauf eines Netzes bzw. Netzsystems kann erhöht und ihr Betriebsverhalten und Wirtschaftlichkeit begünstigt werden, wenn die ans Netz abgegebene Blindleistung entsprechend dem bestehenden Bedarf eingestellt wird. In dieser Hinsicht treten als aussichtsreichste Regeleinrichtungen diejenigen in Vordergrund, die unter stationären Betriebsverhältnissen eine stufenlose und in Störungsfällen eine sprunghafte Änderung der abgegebenen Blindleistung ermöglichen.

  Es-ist ein Verfahren zur Blindleistungsregelung elektrischer

  Netze mit Hilfe von Einrichtungen bekannt, d4% statische

  Kondensatoren und gegenparallel geschaltete steuerbare Ventile in einer Reihenschaltung enthälteit-. Bei solchen Schaltungen wird die abgegebene Blindleistung durch Änderung der Öffnungsdauer der steuerbaren Ventile. Hierbei treten aber starke Stromstöße auf, die zweimal innerhalb jeder Periode vorhanden sind und dadurch zustande kommen, daß der in der Einrichtung enthaltene Stromkreis mit einer Kapazität und niedrigem aktivem Widerstand in den Augenblicken ans Netz angeschlossen wird, wo die Momentanwerte der Spannung an seinen Klemmen nicht gleich Null sind. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Verfahren zur Blindleistungsregelung von elektrischen Netzen anzugeben, das eine stufenlose und verzögerungsfreie Regelung der Blindleistung ohne Stromstöße ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Öffnungsdauer von steuerbaren Ventilen durch Stromimpulse beeinflußt wird, die die statischen Phasenschieberkondensatoren über die Netzspannung nachladen, wobei der Zeitpunkt für die Abgabe der Stromimpulse zum Nachladen der Kondensatoren durch den Betriebszustand des Netzes und die erforderliche Blindleistung bestimmt wird. Dieses Verfahren kann durch eine Schaltung bzw. Einrichtung ausgeführt werden, bei der die steuerbaren Ventile und die statischen Phasenschieberkondensatoren zu zwei symmetrischen Drehstromeinheiten zusammengeschaltet sind, welche über Drehstromtransformatoren an das geregelte Netz angeschlossen werden, wobei die Schaltungsgruppen der Wicklungen dieser Drehr stromtransformatoren eine Kompensation der höheren Härmonischen der Netzspannung gewährleistet. Die Einrichtung enthält ferner einen Generator zur Erzeugung von Steuerimpulsen zur Nachladung der Phasenschieberkondensatoren der symmetrischen Drehstromeinheiten. Der Steuerimpulsgenerator enthält gemäß weiterer Ausgestaltung zwei symmetrisch aufgebaute dreiphasige Schwingkreise, von denen jeder.aus Dreiphasengruppen von Impulstranformatoren , und Dreiphasengruppen von Kondensatoren besteht und zwei Gleichspannungsquellen zur Stromversorgung der Schwingkreise und Gruppen von steuerbaren Hilfsventilen zur Stromsteuerung der Schiringkreise enthält. Ein Auaftihrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. ' Es zeigen: Fig. 1 das elektrische Einphasenprinzipschaltbild der Einrichtung, an Hand der das Regelverfahren erläutert wird Fig. 2 den Verlauf von Spannungen und Strömen in der Schaltung nach Fig. 1 sowie Steuerspannungen der Ventile Fig. 3 Prinzipschaltbild der Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens bei einem Drehstromnetz. Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, ist die Anodenspannung eines geöffneten Ventils 1 um den Betrag des geringen Unterschiedes zwischen der Netzspannung U1 und der Kondensatorapannung U2 höher als seine Katodenspannung. Dieser Spannungsunterschied tritt als Spannungsabfall am Ventil 1 auf. Das Yentil 1 läßt nur dann Strom durch, wenn die Spannungsdifferenz U1-U2 positiv ist. Deshalb läßt man zum Sperren des Ventils 1 durch eine Kondensatorbatterie z einen von einem Impulsgenerator 3 erzeugten Stromimpuls ii(1) in der Richtung des durch die Kondensatorbatterie unter der Wirkung der Spannung U1 fließenden Stromes i2(1) durch. Im Augenblick der Impulsgabe wird an der Steuerelektrode des Ventils 1 eine Sperrspannung angelegt. Unmittelbar nach Sperrung des Ventils 1 fließt durch die Kondensatorbatterie 2 kein Strom. Die Batteriespannung bleibt unveränderlich und hat den Wert, den sie im Augenblick der Ventilsperrung erreicht hatte. Im Augenblick, wo die wechselnde Netzspannung U1 auf die Spannung U2 an der Kondensatorbatterie zurückgegangen ist, wird ein Ventil 4 durch Aufhebung der Sperrspannung an seiner Steuerelektrode geöffnet. Da die Anodenspannung des Ventils 4 unmittelbar darauf höher wird als seine Katodenspannung, fließt durch die Kondensatorbatterie wieder ein Strom. Dabei wird das Öffnen des Ventils 4 von keinem Stromstoß begleitet, da die Kommutierung in dem Augenblick erfolgt, wo die Netzspannung U1 und die Batteriespannung U2 praktisch gleich sind. Der Strom i2(2) fließt durch die Kondensatorbatterie 2 bis zum Augenblick, wo der Impulsgenerator 3 seinen nächsten Impuls abgibt. Diese Arbeitsfolge der Ventile 1, 4 wiederholt sich in jeder Periode der Netzwechselspannung UI. Dabei wird die Höhe der von der Kondensatorbatterie 2 ans Netz abgegebenen Blindleistung durch die Zeit bestimmt, innerhalb welcher während jeder Periode der Kondensatorstrom i2 fließt. Diese Blindleistung läßt sich durch zeitliche Verschiebung der vom Impulsgenerator 3 erzeugten Stromimpulse i1 gegenüber dem Periodenbeginn der Netzwechselspannung erreichen. Fig. 3 zeigt das Schaltbild einer Einrichtung, die die Regelung eines Drehstromnetzes nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ermöglicht. Sie besteht grundsätzlich aus zwei'im Parallelbetrieb arbeitenden Drehstromeinheiten, die sich nur in der Schaltung der Netztransformatoren 5,6 unterscheiden. Jede Drehstromeinheit enthält eine zu einer Dreiphasengruppe geschaltete Kondensatorbatterie 7 bzwö B. Jede Batteriephase liegt in Reihe mit einer aus zwei steuerbaren Ventilen 9, 10 bestehenden gegenläufigen Parallelschaltung an einer Phasenklemme des entsprechenden Leistungs- , transformators. Die Wicklungen der Leistungstransformatoren 5,6 sind gemäß solchen Schaltgruppen verbunden, die eine Kompensation der höheren Harmonischen der Netzspannung ermöglichen. Die Wicklungen des Tranformators 5 sind als Stern-Dreieck und die des Transformators 6 als Stern-Zick-Zack geschaltet Als Steuerimpulsquelle zur Beeinflussung der Öffnungsdauer der Ventile 9, 10 bei Nachladung von Kondensatorbatterien 7, 8 dient eine Steuerimpulsquelle 11. Sie enthält die Gleichspannungsquellen 12, 13, zwei aus Kondensatoren 14, 15 und Impulstransformatoren 16, 17 bestehende dreiphasige Schwingkreise, sechs Hilfsventile 18, 19 der Anodengruppe und sechs Hilfsventile 20, 21 der Katodengruppe, wobei je eine der Wicklungen der Transformatoren 16, 17 an den Belängen der statischen Kondensatoren 7,8 angeschlossen ist. Beide Ventilgruppen dienen zur Steuerung des Stromes in den Schwingkreisen. Die Steuerung der Hilfsventile 18, 19, 20, 21 erfolgt durch eine selbsttätige Regeleinheit 22 über Steuereinheiten 23, 24, die die Zage des Öffnungszeitpunktes dieser Ventile beeinflussen. Die Ventile 9, 10 werden durch Öffnungsimpulse U3 (Fig. 2) gesteuert, welche an ihren Steuerelektroden angelegt werden. Die Dauer der Steuerimpulse U3 und ihre Verschiebung gegenüber dem Anfang jeder Halbwelle der Netz-Spannung U1 wird zu 90o e1 angenommen. Fig. 2 zeigt den Verlauf der Öffnungsspannungen U3(1) und U3(2) und ihre Phasenlage gegenüber der Netzspannung U1 und läßt erkennen, daß bei Anwendung genügend langer ÖffnungsT impulse die Ventile 9, 1.0 in den Zeitpunkten geöffnet werden, in welchen die Anodenspannung des höchstfolgenden Ventils höher als die Katodenspannung ist. Jede Phase der erfindungsgemäßen Einrichtung hat die gleiche Wirkungsweise, wie bereits bei Erläuterung des erfindungsgemäßen Regelverfahrens angegeben. Der sich als Summenstrom beider Einheiten ergebende Blindstrom hat einen Verlauf, der infolge der Kompensation der höheren Harmonischen der Netzspannung einer Sinuslinie nahekommt. Ein solcher Blindstromverlauf ist hier durch die Anwendung unterschiedlicher Schaltungsgruppen für die Transformatorenwicklungen 5, 6 erreicht, über welche die Drehstromeinheiten ans Netz angeschlossen werden. Die Formierung von Stromimpulsen, durch welche die statischen Kondensatoren 7, 8 nachgeladen werden, erfolgt im Impulsgenerator 11 bei Öffnung eines der Hilfsventile 18, 19, 20, 21.-Dabei entlädt sich einer der Kondensatoren 14, 15 im Schwingkreis der betreffenden Phase. Das geöffnete Ventil läßt die erste Halbwelle des Entladungsätromes durch und wird darauf undurchlässig. Der nun gewonnene Impulsstrom wird im Tranformator umgeformt und gelangt in die statischen Kondensatoren 7, 8 derjenigen Phase, die dem betreffenden Schwingkreis zugeordnet ist. Zwei Hilfsve4tilgruppen, die Anodengruppe 18, 19 und die Katodengruppe 20, 21, dienen zur Erzeugung von Stromimpulsen entgegengesetzter Richtungen. Die Verstellung der Öffnungszeitpunkte von Hilfsventilen 18, 19, 20, 21 wird durch die selbsttätige Regeleinheit 22 verwirklicht. Die vorliegende Einrichtung etmöglicht eine Änderung der abgegebenen Blindleistung in den drei Phasen@entweder um denselben Betrag oder um verschiedene Beträge. Im letzten Fall läßt sich die erfindungsgemäße Einrichtung zum Symmetrieren des Netzes einsetzen.

Claims (1)

1. ,1. Verfahren Zur lindl. i:;tunüsregelung elektrischer _;et@.e d@zrch l@nderuntD vffnunesdr:uer von steuerbaren Ventilen, die in Reih mit -tatisc:hen ".ondeiisatoren ans :letz an;escnlossen sind, d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n e t, dalj diese hnderung durch das ';achladen d:#Ir :3tatisciier. Kondensatoren (2) durch Stromimpulse (i1) bi;: auf eine Spannung, dir-: höher als die idetzspannung iat, durchgeführt wird. 2. .3@@ialtüng zur l:u@führung aes Verfahrens nach An- s:.ruch 1 , mit st@itischen Kondensatoren, die in Reihe reit @regE-nl@:uti@; -arallel @esciialteten steuerbaren Ventilen lie- gen, dadurch g e k e n n zeichnet, dali die at#.,u=-#rbareii '(9, I0 ) un:a diEj stati"etien Xondensato- reii 1"7,8; zu zwei :ir,:tl@troni@--inrleiten zusammen- g#@:.::t=a@t-::t un-z über -Urt--hitroratr,-:nsforrnatoren (5,6) ans ;etz -#r@;@schloss@:rl :=ind uiicz L21:f.tischen Kondensatoren der sym- metri:.@clier@ St@@uerimpulsquel- le (11) nachgel acaen sind sowie die höhere Harmonische äurch t--r der ::en der iurehtransformato- ren (5,6'o:#_ 3. .-@ rach dadurch g e - k e n n z e i c '-: r. e t, xt=.:: (ii#, .;teuerit:ipulsquelle z,.iei .@l@@ichsl;@,rlnury:=- .@.@..en z;ir :2 "ror:vc-rser@ üng und til:yrA: @er_ zur -t:#omjteuerung d@::r ..:liirirl@r:relse enti_@@1tJ, wo ce.. oder der -ing7-reis, tro:ncr--> ru: jen =zus trd:aicrr:.ta1.:rirL und