DE2106451C3 - Elektrisches Hochspannungsnetz - Google Patents

Description

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T,eil des - Wechseistrpnuietzes, der in elektrischer zur Folge hat, bedeutet dies eine veränderte Über"

^in^icht der StroinricUierstation am nächsten liegt, tragtmg der Wechselstromleistung.-Diese' leitet eine

ao^ die,Anzapf klemme angeschlossen iut, während die Schwingung zwischen den Maschinen ein, die durch

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

des, Wephselstromnetzes auf 4er anderen Seite an 5 dämpft werden soll, was durch Steuerung der Ström-

Je₁ 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 X₁, was einen geänderten Spannungsfall und geänderte

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

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

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

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

über das ganze Wechselstromnetz ausbreitet. hoch 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 Fig. Tzeigt ein anderes Hochspannungsnetz mit

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

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

eine Zunahme der Netzreaktanz zur Folge hat was die über ein Netz mit der Reaktanz Af₄ + Af₅ verbunden

sonst die Stabilitätsvoraussetzungen verschlechtert. sind, worin also auch die Maschinenreaktanzen 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 »5 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 Netz 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 X_t auf jeden Fall die Reak-

Netz 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 AT₄ und X₆ 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 Hochspannungsneu n?it 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 Stromrichterstationen 4 und 5 angeschlossen ebenfalls auf die beiden Maschinen oder Maschinenist. 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 wünglied verläuft, während X₁ und X₃ 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 X_e, 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 X₅ Leitung im Netz, was eine Zunahme der Reaktanz X₃ und der Maschine 7 andererseits sind an je einem

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Ende der Drosselspule angeschlossen, während der vermieden wird. Diese Leistung wird nur der ro-Netzteil mit Reaktanz^ und der Maschine 6 an der tierenden Massen der Maschine6 zugeführt, so daß Anzapfklemme 12 angeschlossen sind. die stabilisierende Wirkung dieser Leistung voll ausstellt man sich die Reaktanz X₉ = η · X₄ vor und genutzt wird.

weiter, daß X₄ an der Mitte des Anzapftransformators S Der Wert η = 4 würde im Prinzip einen vollstän- T angeschlossen ist, kann F i g. 3 mit dem in F i g. 4 digen Ausgleich der Reaktanz X₄ ergeben, vorausgezeigten Ersatzschaltbild abgebildet werden, in dem gesetzt, daß die Reaktanz X_t streuungsfrei wäre, was pie Anzapfdrosselspule aus drei Zweigen mit indi- jedoch niemals der Fall sein kann. Es kann deshalb yidueller Reaktanz besteht, wie innerhalb der ge- motiviert sein, η größer als 4 zu wählen. In vielen Strichelten Linie abgebildet ist. Der Reaktanzwert io Fällen ist es jedoch nicht notwendig, einen vollen dieser drei Zweige ist dann, wie in F i g. 4 angegeben, Ausgleich anzustreben, da eine gute Wirkung der

» ν « ν a " ν tv» ,νΛ „_m λ»,.«;μ, Erfindung auch bei niedrigerem Wert der Reaktanz.*,,

_t · X₄, j · X_t und - ₇ · X₄. Dies wird am deutlich- _ma(M ^_n ^_{n Au}|_{erdem muß die Anzapfun}|

sten,wenn man die Impedanz zwischen jedem Anschluß- der Drosselspule nicht unbedingt eine Mittenanzap-

klemmenpaar 10, 11 und der Anzapfklemme 12 be- 15 fung sein, sondern kann in beliebiger Richtung etwas

trachtet, die in F i g. 3 und 4 angegeben sind. Zwi- verschoben werden. In einigen Fällen ist auch eine

sehen den Klemmen 10 und 11 ist die Reaktanz gewisse Oberkompensation denkbar. Normalerweise

π · X₄, weshalb die beiden Zweige zwischen 10 und 11 wählt man π irgendwo zwischen 2 und 6.

._. .. . τ,,. « ν t u - ~,;^o=„ F i g. 5 zeigt eine Variante von F i g. 3, wobei die

in Fig. 4 je eine Reaktanz von _r X₄ haben müssen. _{ao Ausgl}|_ichsdr^_sselspule ^₁ Reaktanz Z₈ die Form

Zwischen der Klemme 12 und jeder der Klemmen 10 einer einfachen Drosselspule mit Anzapfung hat.

und 11 in F i g. 3 ist nur die Hälfte der Reaktanz X_t In F i g. 5 wird außerdem ein Schalter 13 für den

eingeschaltet, so daß die Reaktanz zwischen der Kurzschluß der Reaktanz Z₅ zwischen X₄ und X₆

JtetfU-.ll .* Jrt. dies» H-. }.!■.„ %ΖΆ££ΖΖΆ IS £ S-S-i

wird. Wenn dies stimmen soll, muß jedoch die Re- Fall hat nämlich die Reaktanz X₆ keine Funktion,

aktanz in dem dritten Zweig in F i g. 4, d. h. dem An- sondern ist nur ein Zusatz zur Reaktanz X₄ und X₆,

^»„sszwig, negativ sei., genauer gesagt -J.* ZSUSTmZ tSZSZSX

Die Reaktanz Z₄ in Verbindung mit Maschine 6 3" kurzzuschließen.

wird daher mit der Größe £ · X₄ reduziert, und wenn J^Jl⁸·^/*^¹/^ T* ^ *κ)'

4 tanzen X₇ und X_t gemäß der Erfindung ins Netz

η = 4 gewählt wird, fällt die Reaktanz X₄ ganz weg. gemäß F i g. 1 eingeschaltet werden können, wobei

Das bedeutet, daß die Verbindung zwischen Ma- eventuell Modulationseffekte hauptsächlich reaktanz-

schine 6 und dem Anschluß am Gleichstromglied 35 frei zwischen den Maschinen 1 und 2 ohne Beein-

ganz reaktanzfrei wird, weshalb die Verteilung des flussung der Übertragung aus dem Netz mit Reak-

Modulationseffektes zwischen den Maschinen 6 und 7 tanz X₃ übertragen werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. synchrones GUejJ ist, das zwei synchron arbeitende

   Patentansprüche: ^-Punkte oder Ne^tejüeIn ein und demselben Wechsel

   stromnetz verbindet' ■'.;.

   Hochspannungsnetz mit einem In den verschiedenen Beispielen ist gezeigt, daß das und einem Gleichstromteil, die 5 Gleichstromglied außer zum Übertragen einer ge-

   ^^^k^ös^^-«-^ v~" ·"- StrPJPrichterstatiob: miteinander wissen eingestellten Leistung, der Mittelleistung, auch Ί:■¥ S§|iW&;ΑΑρ^οη|^η sind, die unter Berücksichtigung eines zum Dämpfen etwaiger auftretender Schwingungen f^lÄll^iilfe^isc^¹¹ Leistungsaustausches zwischen beiden hin dem Wechselstromnetz ausgenutzt werden kann, HSSjpi 3S"CfilNej6leiien gesteuert wird und etwaige auftretende ; indem die übertragene Gleichstromleistung zeitweilig llcSfeÄ ^Schwingungen im Wechselstromteil da^^ wird. Solche Schwingungen werden von

   Vsfe·*^^·^»ä^d urch gekennzeichnet, daß die ge- Störungen beim Ein- oder Ausschalten rotierender i||;pi ?^^::f?|»annte Stiomrichtejstatiori^(9J über eiriejlnduk- rMaschineo„oder von Netzteilen, meist unbeabsichtigt, ^il^s;:- 4J j^: istivität (Reaktanz^Q init eiiier Xnzapfldeimrie (Ϊ2) "z.B. auf Grund von Erdfehjern oder Kurzschlüssen, SÄ*Ά"W^x&a am Wechselstoomteü (Reaktanz Jt₄ +JV₅ an- verursacht. Daraus folgt eine Unstabilität in der £^;£.iV-^_;:i;y-:i⁴igesdilos$eii ist, daß der Teil (Reaktanz JKJ des 15 Leistungsverteilung zwischen den verschiedenen ro-■;ä;-..-■':· v'^iAWechselstromnefees, der in elektrischer Hinsicht tierenden Maschinen, wobei einige von diesen ver- §g?f ._;'"■;/ V'Sid^ Stroinrichterstation(9) am nächsten liegt, zögert und andere beschleunigt werden und somit an die Anzapf klemme (12) angeschlossen ist, eine Schwingung in der Frequenz zwischen den verwährend die Stromrichterstation (9) auf der einen schiedenen Teilen des Netzes auftritt.
   Seite und der Rest (Reaktanz JV₄) des Wechsel- ao Wie in den obengenannten Veröffentlichungen bestromnetzes 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. 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 X₆) a? Schlusses des Gleichstromgliedes am Wechselstrombesteht, die einem Anzapftransformator(7) par- aetz befinden, beschleunigt oder gebremst werden, allel geschaltet ist (F i g. 3). so daß sie im gleichen Takt arbeiten wie die weiter
3. 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 übertrageder Gleichstromteil nicht in Betrieb ist (F i g. 5). nen Leistung. Diese Zusatzleistung, die positiv oder
4. 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(ÄO) zwischen den Enden der Induktivität 35 Netz und damit die Maschinen übertragen, während das η-fache der KurzschlußreaktaRZ des Teils (JV₄) 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. 5. Elektrisches Hochspannungsnetz nach An- 40 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, S) 45 Netzreaktanzen, sondern auch die eigenen Reakan beiden genannten Punkten über Drosselspulen tanzen der Maschinen eingehen, die auch mit zu (Reaktanzen X₁, X₆) 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- 6° 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 erfindungsverbunden sind. Das Netz kann aber auch gemäß gemäß dadurch gelöst, daß die genannte Stromrichterder 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