DE2106451B2 - Elektrisches hochspannungsnetz - Google Patents

Description

TeD des Wechselstromnetzes, der in elektrischer zur Folge hat, bedeutet dies eine veränderte Über"

Hinsicht der Stromrichierstation am nächsten liegt, tragung der Wechselstromleistung. Diese leitet eine

an die Anzapfklemme angeschlossen ist, während die Schwingung zwischen den Maschinen ein, die durch

Stromrichterstation auf der einen Seite und der Rest Modulation der Leistung des Gleichstromglieds ge-

des Wechselstromnetzes auf der anderen Seite an 5 dämpft werden soll, was durch Steuerung der Strom-

je ein Ende der Induktivität angeschlossen sind. richterstationen 4 und 5 geschieht. Die Modulation

Die Induktivität kann aus einer Drosselspule be- der Gleichstromleistung ergibt jedoch eine Änderung

stehen, die selbst mit Anzapfungen versehen ist oder des Leistungsflusses durch die Reaktanzen X₁ und

der ein Anzapftransformator parallel geschaltet ist. X₂, was einen geänderten Spannungsfall und geänderte

Auf diese Weise schaffen die in der Drosselspule in- io Phasenwinkel in diesen Teilen zur Folge hat. Dies

duzierten Spannungen einen Ausgleich dafür, daß hat wiederum eine Änderung der Sparmungs- und

die Zusatzleistung über einen Teil der Netzreaktanz Phasenwinkelunterschiede zwischen den Enden von

übertragen wird und sich nicht mehr oder weniger X₃ zur Folge, dessen übertragene Leistung dadurch

über das ganze Wechselstromnetz ausbreitet. noch mehr geändert wird, so daß die Modulation der

Eine Drosselspule genannter Art ist an und für 15 Gleichstromleistung nicht das gewünschte Resultat

sich bereits bekannt (deutsche Patentschrift 1100 795) hat. Ähnliche Verhältnisse entstehen bei Ausfall

aber für andere Zwecke. Gemäß dei Erfindung wird oder Belastung einer der Maschinen 1 oder 2.

die Drosselspule angewandt, um die Stabilisierung F i g. 2 zeigt ein anderes Hochspannungsnetz mit

des Wechselstromnetzes zu erleichtern, und dies ist einem Wechselstromteil, der von zwei Maschinen

möglich, obwohl das Einschalten der Drosselspule 20 (oder Maschinengruppen) 6 und 7 symbolisiert wird,

eine Zunahme der Netzreaktauz zur Folge hat, was die über ein Neu mit der Reaktanz X₄ ! X_b verbunden

sonst die Stabilitätsvoraussetzungen verschlechtert. sind, worin also auch die Mascbinenreaktanzen ent-

Die Erfindung ist nachfolgend an Hand der Zeich- halten sind. Der Gleichstromteil besteht hier aus

nung näher beschrieben. In dieser zeigen einem asynchronen Gleichstromglied in Form einer

F i g. 1 und 2 Beispiele für Hochspannungsnetze 25 Gleichstromleitung 8, die über eine Stromrichter-

der interessierenden Art, station 9 an einem Punkt in der Nähe der Maschine 6

F i g. 3 und 5 die Anwendung der Erfindung bei am Wechselstromnetz angeschlossen ist. Auch wenn

einem NeU gemäß F i g. 2, die Station 9 direkt an den Klemmen der Maschine 6

F i g. 4 ein Ersatzschaltbild für F i g. 3 und angeschlossen wäre — was in der Regel unmöglich

F i g. 6 die Anwendung der Erfindung bei einem 30 ist —, wird die Reaktanz X₄ auf jeden Fall die Reak-

NeU gemäß F i g. 1. tanz der Maschine 6 enthalten. Das andere Ende der

Bei der Behandlung von Schwingungserscheinungen Gleichstromleitung 8 wird über eine andere, nicht

in einem gegebenen Wechselstromnetz muß man gezeigte Stromrichterstation an ein anderes, ebenfalls

dieses Netz analysieren und eventuell auch versuchen, nicht gezeigtes Wechselstromnetz angeschlossen, wobei

es in einem Ersatzschaltbild zu vereinfachen, das den 35 die Leistung zwischen den beiden Wechselstromnetzen wirklichen Verhältnissen einigermaßen entspricht und übertragen werden kann.

gleichzeitig übersichtlichen Berechnungen zugänglich Störungen der bei F i g. 1 beschriebenen Art haben

ist. Mit Rücksicht darauf, daß Schwingungserschei- auch in diesem Fall zur Folge, daß die eine Gruppe nungen bedingen, daß wenigstens zwei Teile im Ver- von Maschinen gebremst wird, während die andere hältnis zueinander schwingen, kann man oft mit 40 beschleunigt wird. Um diesem entgegenzuwirken, Vorteil das Netz als zwei über gewisse Übertragungs- wird die Leistung des Gleichstromgliedes moduliert, glieder mit einer bestimmten Reaktanz verbundene so daß die Maschine 6 so gebremst oder beschleunigt Teile betrachten, wobei die rotierenden Massen jedes wird, daß sie im Takt mit der Maschine 7 arbeitet. Netzteils von einer einzigen Maschine symbolisiert Auf Grund der Verteilung der Netzreaktanz über die werden. Die Figuren sind nach diesem Prinzip auf- 45 Reaktanzen X_x und X₅ wird jedoch auch der Modugebaut, und das Symbol für eine Maschine ist meistens lationseffekt des Gleichstromglieds, der positiv oder als ein Symbol für eine Gruppe rotierender Ma- negativ sein kann, zwischen den Maschinen 6 und 7 schinen, d. h. Motoren und Generatoren, aufzufassen. entsprechend der Reaktanzveneilung aufgeteilt, wenn F i g. 1 zeigt ein Hochspannungsnetz mit einem auch nicht in linearer Proportion hierzu. Dies be-Wechselstromteil, der aus zwei mit den Maschinen 50 deutet also, daß die Maschine 7 einen Leistungs-(oder Maschinengruppen) 1 und 2 symbolisierten Zuschuß in derselben Richtung wie Maschine 6 be-Teilen besteht, die über ein Netz mit Reaktanzen X kommt, weshalb der Modulationseffekt nicht ganz verbunden sind. Das Netz enthält auch einen Gleich- die berechnete dämpfende Wirkung hat. Eine verstromteil als synchrones Gleichstromglied in Form stärkte Modulation ergibt keine Verbesserung, da einer Gleichstromleitung 3, die am Wechselstromteil 55 die daraus folgende Zunahme des Leistungszuschusses über die Stromrichterslationen 4 und 5 angeschlossen ebenfalls auf die beiden Maschinen oder Maschineniiit. In F i g. 1 symbolisiert X₃ die Reaktanz des gruppen aufgeteilt wird.

Wechselstromteils, der parallel mit dem Gleichstrom- In den beiden gezeigten Fällen ist es also vvün-

glied verläuft, während X₁ und X₂ die für die paral- sehenswert, die Reaktanzen X₁, X₂ bzw. X₄ — vom lelen Gleich- und Wechselstromleitungen gemein- 60 Gleichstromglied her gesehen — zu eliminieren, und samen Reaktanzen sind, wobei X₁ und X₂ auch die gemäß der Erfindung kann dies mit Hilfe einer Drosselentsprechenden Maschinenreaktanzen einschließen, spule mit einer Anzapfung geschehen, wie in F i g. 3 kurz gesagt, die Reaktanzen, die die Leistung des gezeigt ist, die F i g. 2 entspricht. In F i g. 3 besteht Gleichstromglieds passieren muß, um die rotierenden die Anzapfdrosselspule aus einer Drosselspule mit Massen der Maschinen, die im Verhältnis zueinander 65 Reaktanz X₆, der ein Stromteiler oder Anzapftransschwingen, beeinflussen zu können. formator T parallel geschaltet ist. Die Stromrichter-Tritt eine Störung ein, z. B. durch Ausfall einer station 9 einerseits und der Netzteil mit Reaktanz X₆ Leitung im Netz, was eine Zunahme der Reaktanz X₃ und der Maschine 7 andererseits sind an je einem

Ende der Drosselspule angeschlossen, während der Netzteil mit Reaktanz X₄ und der Maschine 6 an der Anzapfklemme 12 angeschlossen sind.

Stellt man sich die Reaktanz Z₆ = η · X₄ vor und weiter, daß X₁ an der Mitte des Anzapftransformators T angeschlossen ist, kann F i g. 3 mit dem in F i g. 4 gezeigten Ersatzschaltbild abgebildet werden, in dem die Anzapfdrosselspule aus drei Zweigen mit individueller Reaktanz besteht, wie innerhalb der gestrichelten Linie abgebildet ist. Der Reaktanzwert dieser drei Zweige ist dann, wie in F i g. 4 angegeben, y · X_t, ^ · X_t und —

X₄. Dies wird am deutlichsten, wenn man die Impedanz zwischen jedem Anschlußklemmenpaar 10, 11 und der Anzapf klemme 12 betrachtet, die in F i g. 3 und 4 angegeben sind. Zwischen den Klemmen 10 und 11 ist die Reaktanz η · X_t, weshalb die beiden Zweige zwischen 10 und 11

in F i g. 4 je eine Reaktanz von γ · X₁ haben müssen.

Zwischen der Klemme 12 und jeder der Klemmen IQ und 11 in F i g. 3 ist nur die Hälfte der Reaktanz X₆ eingeschaltet, so daß die Reaktanz zwischen der Anzapfklemme 12 und jeder dieser Klemmen ^ · X_A wird. Wenn dies stimmen soll, muß jedoch die Reaktanz in dem dritten Zweig in F i g. 4, d. h. dem Anzapfungszweig, negativ sein, genauer gesagt — ~*X_t. Die Reaktanz X₄ in Verbindung mit Maschine 6 wird daher mit der Größe ^ · X₄ reduziert, und wenn π = 4 gewählt wird, fällt die Reaktanz X₁ ganz weg. Das bedeutet, daß die Verbindung zwischen Maschine 6 und dem Anschluß am Gleichstromglied ganz reaktanzfrei wild, weshalb die Verteilung des Modulationseffektes zwischen den Maschinen 6 und 7 vermieden wird. Diese Leistung wird nur den rotierenden Massen der Maschine 6 zugeführt, so daß die stabilisierende Wirkung dieser Leistung voll ausgenutzt wird.

Der Wert η = 4 würde im Prinzip einen vollständigen Ausgleich der Reaktanz Z₄ ergeben, vorausgesetzt, daß die Reaktanz X₆ streuungsfrei wäre, was jedoch niemals der Fall sein kann. Es kann deshalb motiviert sein, η größer als 4 zu wählen. In vielen

ίο Fällen ist es jedoch nicht notwendig, einen vollen Ausgleich anzustreben, da eine gute Wirkung der Erfindung auch bei niedrigerem Wert der Reaktanz X₆ erreicht werden kann. Außerdem muß die Anzapfung der Drosselspule nicht unbedingt eine Mittenanzapfung sein, sondern kann in beliebiger Richtung etwas verschoben werden. In einigen Fällen ist auch eine gewisse überkouipensation denkbar. Normalerweise wählt man η irgendwo zwischen 2 und 6.

F i g. 5 zeigt eine Variante von F i g. 3, wobei die

ao Ausgleichsdrosselspule mit Reaktanz^ die Form einer einfachen Drosselspule mit Anzapfung hat. In F i g. 5 wird außerdem ein Schalter 13 für den Kurzschluß der Reaktanz X₆ zwischen X₁ und X₆ während solcher Perioden gezeigt, in denen die Stromrichterstation 9 außer Betrieb ist. In diesem Fall hat nämlich die Reaktanz X₆ keine Funktion, sondern ist nur ein Zusatz zur Reaktanz X₄ und X₅, was die Stabilität des Netzes verschlechtert. Während dieser Perioden ist es daher vorteilhaft, die Reaktanz kurzzuschließen.

In F i g. 6 ist schließlich gezeigt, wie die Reaktanzen^ und X₆ gemäß der Erfindung ins Netz gemäß F i g. 1 eingeschaltet werden können, wobei eventuell Modulationseffekte hauptsächlich reaktanzfrei zwischen den Maschinen 1 und 2 ohne Beeinflussung der Übertragung aus dem Netz mit Reaktanz X₃ übertragen werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

synchrones Glied ist, das zwei synchron arbeitende Patentansprüche: Punkte oder Netzteile in ein und demselben Wechselstromnetz verbindet.

1. Elektrisches Hochspannungsnetz mit einem In den verschiedenen Beispielen ist gezeigt, daß das Wechselstromteil und einem Gleichstromteil, die 5 Gleichstromglied außer zum Übertragen einer gebeide über eine Stromrichterstation miteinander wissen eingestellten Leistung, der Mittelleistung, auch verbunden sind, die unter Berücksichtigung eines zum Dämpfen etwaiger auftretender Schwingungen gewünschten Leistungsaustausches zwischen beiden in dem Wechselstromnetz ausgenutzt werden kann, Netzteilen gesteuert wird und etwaige auftretende indem die übertragene Gleichstromleistung zeitweilig Schwingungen im Wechselstromteil dämpfen soll, io geändert wird. Solche Schwingungen werden von dadurch gekennzeichnet, daß die ge- Störungen beim Ein- oder Ausschalten rotierender nannte Stromrichterstation (9) über eine Induk- Maschinen oder von Netzteilen, meist unbeabsichtigt, tivität (Reaktanz Z₆) mit einer Anzapfklemme (12) z. B. auf Grund von Erdfehlern oder Kurzschlüssen, so am Wechselstromteil (Reaktanz X₁ + X₅ an- verursacht. Daraus folgt eine !Instabilität in der geschlossen ist, daß der Teil (Reaktanz Z₄) des 15 Leistungsverteilung zwischen den verschiedenen ro-Wechselstromnetzes, der in elektrischer Hinsicht tierenden Maschinen, wobei einige von diesen verder Stromrichterstation (9) am nächsten liegt, zögert und andere beschleunigt werden und somit an die Anzapfklemme (12) angeschlossen ist, eine Schwingung in der Frequenz zwischen den verwährend die Stromrichterbtaüon (9) auf der einen schicdenen Teilen des Netzes auftritt.

Seite und der Rest (Reaktanz X₅) des Wechsel- 20 Wie in den obengenannten Veröffentlichungen be-

stroniüetzes auf der anderen Seite an je ein Ende schrieben ist, können solche Schwingungen durch

der Induktivität (Reaktanz X_e) angeschlossen sind. eine Modulation der übertragenen Gleichstrom-

2. Elektrisches Hochspannungsnetz nach An- leistung gedämpft werden, wobei die oder alle rospruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die In- tierenden Maschinen, die sich in der Nähe des Anduktivität aus einer Drosselspule (Reaktanz .V₆) 25 Schlusses des Gleichstromgliedes am Wechselstrombesteht, die einem Anzapftransformator (T) par- netz befinden, beschleunigt oder gebremst werden, allel geschaltet ist (F i g. 3). so daß sie im gleichen Takt arbeiten wie die weiter

3. Elektrisches Hochspannungsnetz nach An- entfernt am Netz liegenden Maschinen.

spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel- Das Dämpfen der Schwingungen geschieht wie

spule (Reaktanz X_e) mit einem Schalter (13) zum 30 erwähnt durch Änderung der zwischen dem Gleich-

Kurzschließen der Drosselspule versehen ist, wenn Stromglied und den genannten Maschinen übertrage-

der Gleichstromteil nicht in Betrieb ist (F i g. 5). nen Leistung. Diese Zusatzleistung, die positiv oder

4. Elektrisches Hochspannungsnetz nach An- negativ sein kann, wird wie die Mittelleistung durch spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Re- die normalen elektrischen Kreise des Netzes auf das aktanz (X₉) zwischen den Enden der Induktivität 35 Netz und damit die Maschinen übertragen, während das η-fache der Kurzschlußreaktanz des Teils (,V₁) es im Prinzip rationeller wäre, die Zusatzleistung den des Wechselstromnetzes beträgt, der an der ge- rotierenden Massen, d. h. den Wellen der Maschinen, nannten Anzapfklemme (12) angeschlossen ist, direkt zuzuführen, da diese beschleunigt oder gewobei η einen Wert zwischen zwei und sechs hat. bremst werden sollen. Dies ist jedoch praktisch un-

5. Elektrisches Hochspannungsnetz nach An- 4° möglich, da die elektrische Übertragung der Zusatzspruch 1, bei dem der Gleichstromteil aus einem leistung ein von den Netzreaktanzen verursachtes Gleichstromglied besteht, das über Stromrichter- Problem bedeutet.

Stationen zwei Punkte des Wechselstromteils mit- Die Maschinen sind über elektrische Kreise zueinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß sammengeschaltet, worin nicht nur die eigentlichen der Anschluß der Stromrichterstationen (4, 5) 45 Netzreaktanzen, sondern auch die eigenen Reakan beiden genannten Punkten über Drosselspulen tanzen der Maschinen eingehen, die auch mit zu (Reaktanzen X₁, Z₈) mit Anzapfungen erfolgt den Netzreaktanzen gezählt werden müssen. Dies (F i g. 6). bedeutet, daß die Zusatzleistung, die den Maschinen-

anschlüssen zugeführt oder entnommen wird, un-

50 vermeidlich einen Teil der Reaktanz passieren muß, die zu der Verbindung der Maschinen untereinander

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches gehört. Sowohl für das synchrone als auch das asyn-Hochspannungsnetz mit einem Wechselstromteil und chrone Gleichstromglied bedeutet dies, daß es einen einem Gleichstromteil, die beide über eine Strom- Teil der Netzreaktanz zum Übertragen der Zusatzrichterstation miteinander verbunden sind, die unter 55 leistung ausnutzen muß, was gleichbedeutend ist mit Berücksichtigung eines gewünschten Leistungsaustau- einer verschlechterten Ausnutzungsmöglichkeit dieser sches zwischen den beiden Netzteilen gesteuert wird Zusatzleistung, was noch erläutert wird,
und etwaige auftretende Schwingungen im Wechsel- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine stromteil dämpfen soll. Schaltung für ein elektrisches Hochspannungsnetz der Ein solches Netz ist z. B. in der deutschen Offen- 60 eingangs genannten Art zu entwickeln, bei der die legungsschrift 1905 296 beschrieben. In dieser ist Zusatzleistung den Anschlüssen der betreffenden das fragliche Wechselstromnetz an einem zweiten Maschine oder Maschinen direkt und reaktanzfrei Wechselstromnetz über ein Gleichstromglied, ein zugeführt wird.

sogenanntes asynchrones Glied, angeschlossen, da Diese Aufgabe wird bei einem elektrischen Hoch-

die beiden Wechselstromnetze asynchron miteinander 65 Spannungsnetz der obengenannten Art erfindungs-

verbunden sind. Das Netz kann aber auch gemäß gemäß dadurch gelöst, daß die genannte Stromrichter-

der österreichischen Patentschrift 237 121 aufgebaut station über eine Induktivität mit einer Anzapfklemme

sein, wobei das Gleichstromglied ein sogenanntes so am Wechselstromteil angeschlossen ist, daß der