DE2131062A1

DE2131062A1 - Schaltungsanordnung zum Anschliessen eines vorgewaehlten Wechselstromgenerators an wechselstromfuehrende Hauptleitungen

Info

Publication number: DE2131062A1
Application number: DE19712131062
Authority: DE
Inventors: Hemmenway Stuart Foxhall; Turner Jun William Howard
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1970-06-24
Filing date: 1971-06-23
Publication date: 1971-12-30
Also published as: JPS471522A; ES392105A1; AR197951A1; JPS5613102B2; FR2099886A5; GB1326689A; ZA713299B; US3609388A

Description

Patenianwälie

Dr-Ing. Wilhelm Reichel DipHng. Wcli-cng" Rcichel

6 FrankiUil a. M. 1
Parksiraße 13

6676

GENERALELECTRIC COMPANY, Schenectady, N.Y., VStA

Schaltungsanordnung zum Anschließen eines vorgewählten Wechselstromgenerators an wechselstromführende Hauptleitungen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Anschließen eines vorgewählten Wechselstromgenerators an wechselstromführende Hauptleitungen.

Um in Wechselstromnetzen, beispielsweise in Hauptleitungen oder Hauptsammeischienen, Spannungsstörungen zu vermeiden, die in den elektrischen Ausrüstungen und Geräten sowohl auf der Verbraucherseite als auch auf der Generatorseite Schaden hervorrufen können, ist es bekannt, weitere Energiequellen, beispielsweise weitere Wechselstromgeneratoren, an die bereits wechselstromführenden Hauptleitungen nur anzuschalten, wenn die Spannungsdifferenz zwischen der Generatorspannung und der Hauptleitungsspannung sehr klein, vorzugsweise Null ist. Diese Bedingung ist gerätetechnisch sehr schwer zu erfüllen, wenn es sich bei den Spannungsquellen um mehrere unabhängige Mehrphasengeneratoren handelt, da die bereits an die Hauptleitungen angeschlossenen, belasteten Wechselstromgeneratoren eine andere Frequenz als die noch nicht angeschlossenen, unbelasteten Generatoren haben.

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Es sind bereits zahlreiche Anordnungen bekannt, die dazu dienen, unter Vermeidung von Netzstörungen noch unbelastete Generatoren an ein belastetes Netz anzuschließen. Hierzu werden beispielsweise Synchroscope benutzt, die die relative Phasenlage zwischen der Ausgangsspannung eines noch nicht angeschlossenen Generators und der Netzspannung anzeigen. Wenn das Synchronoscop eine minimale Phasendifferenz anzeigt, wird der anzuschließende Generator entweder von "and oder automatisch an die Hauptleitungen angekoppelt. Andere bekannte Einrichtungen verwenden Spannungsmeßgeräte, um das Anschalten bei minimalen Spannungsdifferenzen stoßfrei vorzunehmen. Weiterhin sind für den gleichen Zweck elektronische Einrichtungen und komplizierte Schaltungsanordnungen bekannt. Infolge ihrer Kompliziertheit sind diese Einrichtungen jedoch äußerst aufwendig und darüberhinaus oft unpraktisch. Weiterhin sind viele der elektronischen Einrichtungen im Vergleich zu elektromechanischen Einrichtungen weniger zuverlässig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung von üblichen elektromechanischen Bauteilen eine äußerst einfache, jedoch zuverlässige Schaltungsanordnung zu schaffen, die automatisch ein fehlerfreies Ankoppeln eines Wechselstromgenerators an bereits wechselstromführende Hauptleitungen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Anschlußleitungen des Generators über ein Schaltschütz an die Hauptleitungen anschließbar sind, daß ein erster Schalter mit einem ersten Schaltglied und mit einem zweiten Schaltglied zum Erregen des SchaltSchützes dient, daß ein erster Spannungsgeber mit einem Spannungsvergleicher eine erste, sich verändernde Spannung liefert, die der Spannungsdifferenz zwischen der Spannung an einer Anschlußleitung des anzuschließenden Generators und der Spannung an der zugeordneten Hauptleitung entspricht, daß an den ersten Spannungsgeber ein zweiter Schalter angeschlossen ist, der bei einem erste», niedrigen Spannungswert anspricht, um das erste SchaltgU ?d des ersten

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Schalters geöffnet zu halten und einen dritten Schalter an den ersten Spannungsgeber anzuschalten, daß der dritte Schalter bei einem zweiten, höheren Spannungswert anspricht, um einen vierten Schalter an einen zweiten Spannungsgeber anzuschalten, daß der vierte Schalter auf die Spannung des zweiten Spannungsgebers anspricht, um das zweite Schaltglied des ersten Schalters zu schließen, und daß der zweite Schalter abfällt, wenn die Spannung des ersten Spannungsgebers unter den ersten, niedrigen Spannungswert absinkt, so daß sich das erste Schaltglied des ersten Schalters schließt.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung handelt es sich somit um eine Selektions- oder Auswahleinrichtung, die den · vorgewählten Generator an die Hauptleitungen anschaltet, wenn sich die Spannungsdifferenz zwischen der Generatorspannung und der Hauptleitungsspannung dem Wert Null nähert. Dadurch werden beim Ankoppeln Stoßvorgänge vermieden. Sobald der neue Generator an die Hauptleitungen angeschaltet ist, teilt er gleichmäßig die Belastung mit den bereits angeschlossenen Generatoren. Die Frequenz seiner Ausgangsspannung paßt sich daher der Frequenz der Hauptleitungs- oder Netzspannung an. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kommt ohne komplizierte elektronische Schaltungseinrichtungen und elektronische Bauelemente aus. Die nach der Erfindung ausgebildete Anordnung kommt vielmehr mit einem einstufigen elektromechanischen Gerät aus, das für mehrere anzuschließende Generatoren als gemeinsame Schalteinrichtung dient.

Bei dem zweiten, dritten und vierten Schalter handelt es sich vorzugsweise um Relais. Das dem zweiten Schalter zugeordnete erste Relais ist derart angeordnet und ausgebildet, daß es anzieht, wenn die Spannungsdifferenz zwischen der Generatorspan-nung und der Hauptleitungsspannung einen vorgegebenen ersten V/ert erreicht. Dieses Relais öffnet einen ersten Kontaktsatz, der im Torsteuerkreis eines torgesteuerten Bauelements liegt, das den ersten Schalter zum Erregen des Schaltschützes bildet. Ferner schließt das erste Relais einen zweiten Kontaktsatz,

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so daß die Differenzspannung einem zweiten Relais zugeführt wird, das den dritten Schalter darstellt. Wenn die Differenzspannung auf· einen zweiten vorgegebenen Wert angestiegen ist, zieht das zweite Relais an und veranlaßt dadurch, daß sich ein drittes Relais selbst erregt, das den vierten Schalter bildet. Das dritte Relais schließt einen anderen Kontaktsatz im Torsteuerkreis des "tcrgesteuerten Schaltelemente. Wenn nun die Differenzspannung wieder abnimmt, fällt das zweite Relais ab. Infolge der Selbsterregung bleibt jedoch das dritte Relais angezogen. Bei einem weiteren Abfall der Differenzspannung fällt auch das erste Relais ab, wobei der erste Kontaktsatz geschlossen und somit der Torsteuerkreis vervollständigt wird. Daraufhin wird das torgesteuerte Bauelement durchgeschaltet und das Schaltschütz erregt, das den Generator an die Hauptleitungen anschließt. Der Abfallpunkt des ersten Relais ist derart eingestellt, daß die Zeit, die die Differenzspannung benötigt, um von dem Abfallpegel des ersten Relais auf Null abzusinken, etwa gleich derjenigen Zeitspanne ist, die erforderlich ist, um die Kontakte des Schaltschützes zu schließen. Vorzugsweise weist das Schaltschütz einen Kontaktsatz auf, der nach dem Anschalten des Generators an die Hauptleitung den ersten Schalter oder das torgesteuerte Schaltelement kurzschließt, Dadurch wird das Schaltschütz selbst erregt und seine Kontakte bleiben geschlossen, auch wenn der erste Schalter geöffnet wird. Man kann daher die gesamte Schaltungsanordnung von dem jetzt angeschlossenen Generator abschalten und für einen anderen anzuschließenden Generator verwenden.

Die erfindungsgemäße Auswahlanordnung arbeitet äußerst zuverlässig und ist äußerst einfach aufgebaut, da sie mit herkömmlichen elektromechanischen Bauelementen auskommt. Ein fehlerfreies Arbeiten wird dadurch gewährleistet, daß zunächst eine vorgegebene Spannungsdifferenz zwischen der Hauptleitungsspannung und der Generatorspannung notwendig ist, um das erste Relais vorzubereiten oder zu setzen, wobei es das zweite Relais erregt. Erst beim nachfolgenden Abfall des ersten Relais wird der Torsteuerkreis vervollständigt und der Generator an die Hauptleitungen angeschaltet. Falls irgendeines der Relais

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nicht arbeitsbereit ist, wird die erforderliche Relaisarbeitsfolge nicht durchlaufen und der Generator nicht angeschaltet. Dadurch werden Fehlanschlüsse vermieden.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand von Figuren beschrieben.

Die Fig. 1 zeigt ein Schaltbild einer einfachen Ausführungsform der Erfindung.

Die Fig. 2 erläutert an Hand eines Diagramms die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.

Die Fig. 3 zeigt ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Das in der Fig. 1 dargestellte Schaltbild einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt zwei Wechselstromgeneratoren 10 und'12. Jeder der Generatoren ist mit Anschlußleitungen I^ und Ip ausgerüstet, die wahlweise mit Hauptleitungen oder Hauptsammeischienen L₁ und L₂ verbunden werden können. Die Hauptleitungen L₁ und L₂ führen zu einem Verbraucher, (nicht gezeigt). Zwischen den Hauptleitungen und den Generatoranschlußleitungen befinden sich Schaltschützanordnungen 14 und 16. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Leitungen L₂ und I₂ direkt miteinander verbunden und führen Erdpotential. Die Spannungen an den Leitungen I₁ der Generatoren 10 und 12 sollen den gleichen Betrag haben wie die Spannung an der Leitung L₁, die im folgenden mit V^₁ bezeichnet wird, damit die noch nicht den Verbraucher speisenden Generatoren stoßfrei mit der Hauptleitung gekoppelt werden können. Zu diesem Zweck ist ein erstes Speisespannungsgerät 18 vorgesehen, das Relais A und B ansteuert. Die von diesen Relais betätigten Kontakte sind mit a, a¹ und b bezeichnet. Dabei arbeiten Relais und Kontakte mit deft gleichen Buchstabenbezeichnungen zusammen. Ferner ist ein zwei-

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tes Speisespannungsgerät 18 vorgesehen, das eine Spannung V liefert. Diese Spannung wird von der Leitung L₁ abgeleitet und dient zum Erregen des Relais C, nachdem der Kontakt b geschlossen ist. Mechanisch gekuppelte Mehrkontaktschalter S₁ bis S. dienen zum Verbinden der Selektionsoder Auswahlanordnung mit vorgewählten Generatoren. Ein Hauptschalter mit einem steuerbaren Siliciumgleichrichter 22 vervollständigt einen Stromkreis, der die Schalter S₁ und S£ sowie je nach der Stellung der gekuppelten Schalter S₁ und S₂ entweder die Relaiswicklung 24 der SchaltscJrUtzanordnung 14 oder die Relaisv/icklung 26 der Cc-haltöc/iUtzanordnung 16 enthalt. Anstelle des in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel benutzten steuerbaren Siliciumgleichrichters kann man auch andere Schalterbauelemente verwenden. So könnte man ein von den Kontakten a' und c¹ betätigtes Steuerrelais verwenden. Es wäre auch möglich die Relais A und C durch größere Relais zu ersetzen und für die Kontakte a¹ und c' größere Kontakte zu verwenden, so daß diese anstelle des steuerbaren Siliciumgleichrichters 22 den Strom zu der Relaiswicklung 24 oder 26 leiten könnten. Die Energie zum Ansteuern der Relaiswicklungen 24 und 26 wird von den Anschlüssen desjenigen Generators abgeleitet, der dem jeweiligen Relais zugeordnet.ist. Dabei wird die Generatorwechselspannung von Gleichrichteranordnungen 28 oder 30 in eine Gleichspannung umgeformt. Sofern es gewünscht wird, könnte man auch ein wechselstrombetriebenes Relais in Verbindung mit einer bidirektionalen triggerbaren Einrichtung vorsehen, die den Wechselstrom durch das Relais schicken würde. Ferner ist zwischen den Hauptleitungen L₁ und Lg ein Relais D vorgesehen, das die Kontakte d betätigt, die in Verbindung mit einem Handschalter 32 eine Schalteinrichtung darstellen, die zum Zünden des steuerbaren Siliciümgieichrichters 22 dient, wenn an der Leitung L₁ keine Spannung vorhanden ist.

Bei der jetzt folgenden Beschreibung der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Anordnung sei zunächst angenommen, daß

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mit den Hauptsammeischienen oder Hauptleitungen L₁ und L₂ noch keiner der Generatoren verbunden ist. Zuerst soll der Generator 10 an die Hauptleitungen angekoppelt werden. Wenn der Generator 10 arbeitet, gibt er eine Spannung V₁₀ an die Leitungen I₁ und I₂ ab. Die Schalter S₁ bis S^ befinden sich in einer solchen Stellung, daß sie die Kontakte S₁₀ berühren. In dieser Stellung können die Schalter der Auswahlen-' Ordnung die Schaltschützanordnung des Generators 10 betätigen.

Die an der Leitung I₁ des Generators 10 anliegende Spannung wird der Gleichrichteranordnung 28 zugeführt. Diese Spannung könnte daher durch die Relaiswicklung 24 einen Gleichstrom treiben, um die Schaltschützanordnung 14 zu betätigen. Der dazu erforderliche Stromkreis wird von den Schaltern S₁ und S₂ sowie von dem steuerbaren Siliciumgleichrichter 22 vervollständigt. Der steuerbare Siliciumgleichrichter 22 ist jedoch noch nicht im leitenden Zustand. Die Auswahlanordnung wird nämlich normalerweise von der Hauptleitung L₁ gespeist, die jedoch noch keine Spannung führt. In diesem Fall kann man den Handschalter 32 betätigen, um den Zündstromkreis des steuerbaren Siliciumgleichrichters 22 zu vervollständigen. Dadurch wird der steuerbare Siliciumgleichrichter 22 gezündet. Jetzt kann von der Gleichrichteranordnung 28 über den leitenden steuerbaren Siliciumgleichrichter 22 ein Gleichstrom durch die Erregerrelaiswicklung 24 der Schaltschutzanordnung 14 fließen. Dadurch wird die Schaltschützanordnung 14 betätigt. Der Generator 10 wird mit der Hauptleitung gekoppelt und gleichzeitig der Hilfskontakt I4^f geschlossen, der die Schalter S₁, S₂ sowie den steuerbaren Siliciumgleichrichter 22 kurzschließt, so daß der Stromkreis durch die Relaiswicklung 24 geschlossen bleibt, auch wenn die Schalter S₁ und S₂ anschließend geöffnet werden. Die jetzt an den Hauptleitungen auftretende Spannung erregt das Relais D, so daß sich die Kontakte d öffnen und der Handschalter 32 im Zündstromkreis des steuerbaren Gleichrichters 22 unwirksam wird.

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Sobald der Generator 10 an die Hauptleitung angekoppelt ist,'werden die mechanisch gekuppelten Schalter S.-S^ umgeschaltet, so daß sie jetzt die Kontakte S₁₂ berühren, die zum Betätigen der Schaltschutzanordnung 16 dienen, um den Generator 12 mit der Hauptleitung zu koppeln. Sobald an dem Schalter S^ Erdpotential liegt, steuert die Spannung V_L^ das zweite Speisespannungsgerät 20 an, so daß den Kontakten b und c, die in Reihe mit dem Relais C liegen, eine Gleichspannung V« zugeführt wird.

Um den Betrieb der Auswahlanordnung auszulösen, wird ein Hauptschalter 44 geschlossen, so daß der ersten Eingangsklemme des ersten Speisespannungsgeräts 18 die Spannung V_L1 zugeführt wird. Über den Schalter S^ wird der zweiten Eingangsklemme des Speisespannungsgeräts 18 von der Leitung des Generators 12 die Spannung V₁₁ zugeführt. Die Differenzspannung, die sich beim Subtrahieren der Spannung V₁₁ von der Spannung V_L1 ergibt, wird einer ersten Reihenschaltung mit dem Relais A und einem Potentiometer 40 und einer zweiten Reihenschaltung mit einem Potentiometer 42, dem Relais B und den Relaiskontakten a zugeführt. Wenn die Spannung (V_L1 -V₁₁), die von dem Speisespannungsgerät 18 geliefert wird, einen ersten vorgegebenen Wert erreicht, wird das Relais A betätigt, um die normalerweise offenen Kontakte a zu schließen und die normalerweise geschlossenen Kontakte a¹ zu öffnen, so daß der Zündstromkreis des steuerbaren Siliciumgleichrichters 22 nicht geschlossen werden kann. Bei geschlossenen Kontakten a wird die Differenzspannung (Vr₁ -V₁₁) der aus dem Potentiometer 42 und dem Relais B gebildeten Reihenschaltung zugeführt. Das Potentiometer 42 ist derart eingestellt, daß die Spannung Vg, die zum Betätigen des Relais B erforderlich ist, etwa der maximal möglichen Differenz spannung zwischen V-, - und V_L1 entspricht. Dieser Zustand tritt auf, wenn die vom Generator 12 gelieferte Spannung etwa in Gegenphase zur Spannung V_L1 an der Hauptleitung ist. Wenn diese maximale Spannungsdifferenz

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V_B auftritt, wird das Relais B betätigt, so daß die Kontakte b geschlossen werden, die in Reihe mit der Wicklung des Relais C liegen. Die Spannung V_c kann nun einen Strom durch die geschlossenen Kontakte b treiben, so daß das Relais C erregt wird. Durch die Betätigung des Relais C werden die normalerweise geöffneten Kontakte c und c¹ geschlossen. Die Kontakte c¹ ermöglichen es, daß ein Teil des Zündstromkreises des steuerbaren Siliciumgleichrichters 22 geschlossen wird. Das Relais C erregt sich jetzt selbst, da nun auch ein Strom über die Kontakte c und somit durch das Relais C fließen kann, selbst wenn das Relais B abfällt und die Kontakte b geöffnet sind. Bei einer Abnahme der Differenzspannung (V_L1 ""^vii) unter den Wert V_ß fällt das Relais B ab, so daß sich die Kontakte b öffnen. Bei einer weiteren Abnahme der Differenzspannung wird schließlich die Abfallspannung V. des Relais A erreicht. Wenn dies geschieht, werden die Kontakte a und a¹ betätigt. Mit dem Schließen der Kontakte a¹ wird der Zündstromkreis des steuerbaren Gleichrichters 22 vervollständigt, da die Kontakte c¹ bereits geschlossen sind. Nun kann von der Leitung I₁ des Generators 12 über die Gleichrichteranordnung 30, den Schalter S₁, den steuerbaren Gleichrichter 22 und den Schalter S~ ein Strom durch die Relaiswicklung 26 fließen, so daß die Schaltschützanordnung 16 betätigt wird. Hilfskontakte 16', die den Schaltern S₁ und S« sowie dem steuerbaren Siliciumgleichrichter 22 parallelgeschaltet sind, halten die Relaiswicklung 26 über die Gleichrichteranordnung 30 erregt, so daß die Schaltschutzanordnung 16 betätigt bleibt, selbst wenn die Auswahlanordnung abgeschaltet wird. Zum Abkoppeln des Generators 12 von den Hauptleitungen wird der Generator abgeschaltet und die normalerweise geschlossenen Kontakte 23 durch einen von Hand gesteuerten Schalter (nicht gezeigt) geöffnet, so daß die an der Gleichrichteranordnung 30 liegende Spannung verschwindet und der durch die Relaiswicklung 26 fließende Strom unterbrochen wird. Daraufhin-fällt die Schaltschützanordnung 16 ab. Daraufhin werden die Kontakte 23 wieder geschlossen, eo daß der Generator 12 unter der Steuerung der Schalter S₁, -S^ erneut den Hauptleitungen parallelgeschaltet werden kann.

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In der Fig. 2 ist die Wirkungsweise der verschiedenen Relais in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt. Die von dem ersten Speisespannungsgerät 18 abgegebene Spannungsdifferenz (Vr₁ "V-J₁) ist im unteren Teil der Figur gezeigt. Der Spannungswert V^, bei dem das Relais A anzieht, kann mit dem Potentiometer 40 derart eingestellt werden, daß dieser Wert beträchtlich unter der maximalen Differenzspannung liegt. Der Spannungswert V_ß, bei dem das Relais B anzieht, wird mit dem Potentiometer 42 derart eingestellt, daß dieser Spannungswert lediglich geringfügig unter der maximalen Differenz spannung (Vj₁ ""^vti ) liegt. Im Ruhezustand sind vor dem Betätigen der Auswahlanordnung lediglich die normalerweise geschlossenen Relaiskontakte a¹ geschlossen. Dieser Zustand wird durch die ausgezogenen Linien auf der Höhe der Bezeichnung a¹ an der senkrechten Achse der Fig. 2 angedeutet. Beim Schließen des Steuerschalters 44 zum Zeitpunkt t^ wird den Klemmen des Speisespannungsgeräts 18 die Differenzspannung (V,,, -V. .,) zugeführt. Wenn diese Spannung zum Zeitpunkt tp den Viert V. erreicht, zieht das Relais A an, so daß sich die Kontakte a' öffnen und die Kontakte a schließen. Bei geschlossenen Kontakten a wird die Spanung (V_L1 ""V₁-I-) dem Potentiometer 42 und der Wicklung des Relais B zugeführt. Sobald die Differenzspannung eine gewisse Zeit später zum Zeitpunkt t-z den Spannungswert V_ß erreicht, zieht das Relais B an, so daß sich die Kontakte b schließen und das Relais C erregt wird. Kurz danach schließen sich die Kontakte c und c'. Sobald die Differenz spannung (V* ₁ "V₁₁) unter den Spannungswert V„ abnimmt, fällt das Relais B ab, so daß sich zum Zeitpunkt t^ die Kontakte b öffnen. Infolge der Selbsterregung des Relais C fällt dieses Relais zu diesem Zeitpunkt nicht ab, sondern bleibt über die geschlossenen Kontakte c erregt, über die weiterhin Strom von dem ersten Speisespannungsgerät 20 zugeführt wird. Zu einem späteren Zeitpunkt t₅ ist die Differenzspannung (Vr₁ -V₁₁) ^derar-t weit abgesunken, daß der Spannungswert V_A erreicht wird, woraufhin das Relais A abfällt, so daß sich die Kontakte a öffnen, um das Relais B abzuschalten. Weiter-

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hin schließen sich die Kontakte a¹, so daß jetzt der Zündstromkreis für den steuerbaren Gleichrichter 22 vervollständigt ist. Damit ist auch der Stromkreis zum Erregen der Wicklung 26 der Schaltschützanordnung 16 geschlossen, so daß sich nach einer gewissen Verzögerungszeit At, die dem System eigen ist, die Schaltschutzanordnung betätigt, die Kontakte geschlossen und der Generator 12 an die Hauptleitung angekoppelt wird. Die Verzögerungszeit At besteht bei der gezeigten Ausführungsform der Erfindung nahezu ausschließlich aus der Zeit, die benötigt wird, um die verhältnismäßig schwere Schaltschützkontaktanordnung, die zum Schalten des GeneratorStroms verwendet wird, zu betätigen. Falls der steuerbare Gleichrichter 22 durch ein Steuerrelais ersetzt wird oder die Relais A und C durch grcBere und schwerere Schalteinrichtungen ersetzt werden, L'j a'iij die Kontakte a¹ und c¹ selbst anstelle des steuerbaren Gleichrichters 22 den Erregungsstrom für die Relaisspule der Schaltschutzanordnung führen können, tritt eine noch größere Verzögerungszeit At auf, und zwar infolge der dann größeren und schwereren Relais.

Für eine vorgegebene Änderungsgeschwindigkeit der Differenzspannung (Vt-j ~^vti) kann man die Spannung V_A derart wählen, daß die Schaltschützanordnung 16 eine vorgegebene Zeitspanne At erregt wird, bevor die Differenzspannung Null wird. Im Idealfall wird die Zeitspanne At derart gewählt, daß sie der Zeit entspricht, die der steuerbare Gleichrichter 22 benötigt, um die Schaltschutzanordnung zu schalten. Hierbei sei jedoch erwähnt, daß die Differenzspannung (V_L1 "V₁₁) ©ine Funktion von verschiedenen Parametern ist, beispielsweise von der Phasenbeziehung der Generatoren, der Größe des Verbrauchers usw. abhängt. Aus diesem Grunde muß man für die Spannung V» einen optimalen Wert auswählen. Vorzugsweise wird dieser Wert für den schlimmsten Fall ausgewählt, der auftritt, wenn der bereits an die Hauptleitung angekoppelte Generator oder die bereits angekoppelten Generatoren maximal belastet sind. Für einen solchen Fall ist

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der Differenzbetrag und die Differenzphase zwischen der Spannung der unbelasteten Generatoren und der Spannung der belasteten Generatoren am größten.

Wenn bei mehreren an die Hauptleitungen angekoppelten, leicht belasteten Generatoren ein weiterer Generator angekoppelt werden soll, ist die Zeitspanne At, die die Differenzspannung benötigt, um von dem V/ert "V. auf Null abzufallen, etwas größer. In diesem Falle ist jedoch die Änderung der Leitungsspannung gering, so daß beim Ankoppeln der Verbraucher nahezu keine SpannungsSchwankung bemerkt. Es sei erwähnt, daß die erfindungsgemäße auswählende Schaltungsanordnung den anzukoppelnden Generator nicht bei allen Betriebszuständen zuschaltet, wenn die Differenzspannung gerade Null ist. Die Anordnung kann jedoch zum Erzielen optimaler Ergebnisse eingestellt werden, wie es oben beschrieben ist, so daß insbesondere bei starker Belastung keine störenden Stoßvorgänge auftreten. Die bei geringen Belastungen vorkommenden Störungen sind praktisch unbedeutend und werden durch den einfachen Aufbau und die Zuverlässigkeit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mehr als aufgewogen. So wird mit nur drei Relais und einem einzigen steuerbaren Siliciumgleichrichter ein fehlerfreies Ankoppeln oder Parallelschalten ermöglicht. Weiterhin kann man die erfindungsgemäße Anordnung wahlweise für irgendeinen von mehreren noch nicht angekoppelten Generatoren benutzen und sie dann sofort abschalten, wenn der betreffende Generator angekoppelt ist. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung steht dann für den nächsten anzukoppelnden Generator zur Verfügung. Man kommt daher mit einer einzigen Ankopplungsschaltung aus.

In der Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Zwei Mehrphasengeneratoren 50 und 52 sind jeweils mit Anschlußleitungen 1^, Ig und 1, ausgerüstet, die dazu dienen, die zugeordneten Phasenwicklungen der Generatoren mit den Hauptsammeischienen oder Hauptleitungen L-j t l>2 und L-Z zu verbinden. Die elektrisch neutralen Punk-

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te der Wicklungen der Mehrphasengeneratoren sind über einen gemeinsamen Leiter 53 verbunden, der Erdpotential führt. Schaltschützanordnungen 64 und 66, die von Relaiswicklungen. 24 bzw. 26 betätigt werden, dienen zum wahlweisen Ankoppeln der Generatoren an die Hauptleitungen. Wie bereits oben beschrieben, ist an zwei der Hauptleitungen eine Relaiswicklung D angeschlossen, die die Kontakte d betätigt, um den Zündstromkreis für den steuerbaren Siliciumgleichrichter 22 zu öffnen, nachdem eine Schaltschützkontaktanordnung über den von Hand betätigbaren Schalter 32 angesteuert ist, um den ersten Generator an die Hauptleitungen anzuschließen. Mechanisch gekuppelte Mehrstellungsschalter S^-S^ dienen dazu, um die erfindungsgemäße Auswahlanordnung mit dem gewünschten anzukoppelnden Generator zu verbinden.

Der Hauptleitung L₁ entnommene Energie dient dazu, die Relaiswicklung C anzusteuern. Zu diesem Zweck ist die eine Eingangsklemme des gleichstromliefernden Speisespannunggeräts 20 an die Leitung L,, angeschlossen. Das Speisespannungsgerät 20 enthält vorzugsweise eine Diodenbrückenschaltung 21. Die andere Eingangsklemme des Speisespannungsgeräts ist über den Schalter S^ an die Leitung I₂ eines vorgewählten anzukoppelnden Generators angeschlossen. Infolge der Phasendifferenz zwischen den Spannungen Vj.,, und V₁₂ wird dem Speisespannungsgerät 20 eine Wechselspannung zugeführt, die von der Gleichrichterbrückenschaltung 21 gleichgerichtet wird. Die gleichgerichtete Spannung wird mit Hilfe eines Widerstands 33 und einer Zenerdiode 35 begrenzt und von einem Kondensator 25 geglättet. Dem Relais C und den Kontakten b und c wird daher eine geglättete, vorausbestimmbare Gleichspannung zugeführt.

In ähnlicher Weise dient das erste Speisespannungsgerät 18 zum Zuführen einer Speisespannung zu den Relais A und B. Das Speisespannungsgerät 18 enthält eine Diodenbrückenschal-

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tung 17 und einen Transformator 19, dessen Sekundärwicklung an die Brückenschaltung 17 angeschlossen ist. Die Primärwicklung des Transformators 19 ist mit der Hauptleitung L^ und mit der Anschlußleitung I₁ des anzukoppelden Generators verbunden. Der durch die Primärwicklung des Transformators 19 fließende Strom hängt daher von der Differenzspannung (V_L1 ~^vii) zwischen den Leitungen L^ und I^ ab. Den Relaiswicklungen A und B sind Kondensatoren 27 und 29 parallelgeschaltet, um Kontaktprellungen zu vermeiden. Eine Diode 37 ist mit der Relaiswicklung A in Reihe geschaltet. Ferner ist eine Diode 31 der Relaiswicklung A parallelgeschaltet. Die Diode 37 sorgt dafür, daß das Relais A beim Erreichen eines vorgegebenen Spannungspegels sehr schnell anspricht. Das Relais A ist zu diesem Zweck derart ausgelegt, daß es beim Vorwärtsspannungsabfall der Diode anspricht. Die Diode 31 verhindert, daß an dem Relais Überspannungen auftreten. Mit einem von Hand betätigten Steuerschalter 44 kann man die Primärwicklung des Transformators mit der Hauptleitung L«, verbinden, wenn man die gesamte Schaltungsanordnung in Gang setzen will.

Wie bei der Ausführungsform nach der Fig. 1 stellt der steuerbare Siliciumgleichrichter 22 eine Schalteinrichtung dar, die den Erregerkreis für die Schaltschützanordnungen 64 oder 66 vervollständigt, um den Generator 50 oder 52 an die Hauptleitungen anzukoppeln. Eine RC-Schaltung aus einem Kondensator 62 und einem Widerstand 63 schützt den steuerbaren Siliciumgleichrichter 22 gegenüber einer unbeabsichtigten Zündung, beispielsweise durch Spannungsstoße in den Schaltungsanordnungen der Schaltschütze.

Die Arbeitsweise der in der Fig. 3 dargestellten Schal-* tungsanordnung steimmt grundsätzlich mit der Betriebsweise der in der Fig. 1 gezeigten Schaltungsanordnung über ein. Da Jedoch bei der zweiten Ausfuhrungsfisrm der Erfindung Mehrphasengeneratoren verwendet werden, ist es

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zweckmäßig zum Erregen des zweiten Speisespannungsgeräts 20 die Spannung zwischen zwei Phasen zu verwenden. Dadurch wird die Zuverlässigkeit des gesamten Systems erhöht, do riunraohr mindestens zwei Phasenspannungen eines Generators vorhanden sein müssen, bevor der Generator an die Hauptleitungen angeschaltet werden kann.

Als erstes wird eine von der Differenzspannung (V^₁ -V,«) zeleLzete Gleichspannung über das Relais C an die noch geöffne -er. 7lzr.za.Kze b und c gelegt. Sobald der Steuerschalter 44 geschlossen wird, liegt an der Primärwicklung des Transformators 19 die Differenzspannung (V_L1 -V₁₁) an. Der sich dadurch ergebende Strom wird gleichgerichtet und der aus dem Potentiometer 40 und der Wicklung des Relais A bestehenden Reihenschaltung zugeführt. Bei zunehmender Differenzspannung spricht das Relais A an, so daß die Kontakte a und a¹ betätigt werden. Jetzt wird auch die Differenzspannung dem Potentiometer 42 und der Wicklung des Relais B zugeführt. Sobald das Relais B anspricht, schließen sich die Kontakte b, so daß das Relais C anspricht. Dadurch schließen sich wiederum die Kontakte c und c'. Das Relais C erregt sich nun über die geschlossenen Kontakte c selbst. Darüberhinaus wird ein erster Abschnitt der Zündschaltung des steuerbaren Siliciumgleichrichters 22 geschlossen. Wenn nun die Differenzspannung absinkt, fallen die Relais B und A ab. Dabei öffnen sich die Kontakte b und a und die Kontakte a¹ schließen sich. Dabei wird der Zünstromkreis für den steuerbaren Siliciumgleichrichter 22 geschlossen. Es kann nun über die Gleichrichterschaltung 28 oder 30 ein Strom zu der Relaiswicklung 24 oder 26 fließen. Dies hängt von der Stellung der Schalter S₁ und S₂ ab. Die Folge davon ist, daß die Generatoranschlußleitungen I₁ bis 1, des ausgewählten Generators mit den Hauptleitungen L₁ bis L, verbunden werden. Ferner werden der Schalter S₂, der steuerbare Siliciumgleichrichter 22 und der Schalter S₁ durch die Hilfskontakte 64' oder 66^f kurzgeschlossen. Die Auswahlschalter S₁ bis S^ kann man nun in eine andere Stellung schalten, um einen an deren, noch nicht angekoppelten Generator an die Hauptleitungen anzuschalten. Beim Umschalten der Schalter S_ und S. wird

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die Stromzufuhr zu der Auswahlanordnung unterbrochen, so daß das Relais C abfällt.

Nach der Erfindung wird somit eine Auswahlanordnung zum Ankoppeln eines Generators an Hauptleitungen vorgesehen, die
die Differenzspannung zwischen der Spannung an der Hauptleitung und der Spannung des anzukoppelnden Generators benutzt, um zuerst eine elektromechanische Schalteinrichtung vorzubereiten und dann zu erregen.

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Claims

Patentansprüche

/1.J Schaltungsanordnung zum Anschließen eines vorgewählten Wechselstromgenerators an wechselstromführende Hauptleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußleitungen (I₁,I₂) des Generators (10,12) über ein Schaltschütz (14,16) an die Hauptleitungen (L₁,!^) anschließbar sind, daß ein erster Schalter mit einem ersten Schaltglied (a¹) und mit einem zweiten Schaltglied (c¹) zum Erregen des Schaltschützes (14,16) dient, daß ein erster Spannungsgeber (18) mit einem Spannungsvergleicher eine erste, sich ändernde Spannung liefert, die der Spannungsdifferenz zwischen der Spannung an einer Anschlußleitung (1-j) des anzuschließenden Generators und der Spannung' an der zugeordneten Hauptleitung (L₁) entspricht, daß an den ersten Spannungsgeber (18) ein zweiter Schalter (A) angeschlossen ist,· der bei einem ersten, niedrigen Spannungswert (V.) anspricht, um das erste Schaltglied (a·) des ersten Schalters geöffnet zu halten und einen dritten Schalter (B) an den ersten Spannungsgeber (18) anzuschalten, daß der dritte Schalter (B) bei einem zweiten, höheren Spannungswert (V_ß) anspricht, um einen vierten Schalter (C) an einen zweiten Spannungsgeber (20) anzuschalten, daß der vierte Schalter (C) auf die Spannung des zweiten Spannungsgebers (20) anspricht, um das zweite Schaltglied (c¹) des ersten Schalters zu schließen, und daß der zweite Schalter (A) abfällt, wenn die Spannung des ersten Spannungsgebers (18) unter den ersten, niedrigen Spannungswert (V^) absinkt, so daß sich das erste Schaltglied (a¹) des ersten Schalters schließt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schalter ein torgesteuertes Schaltelement (22) aufweist, in dessen Torsteuerkreis das erste Schaltglied (a¹) und das zweite Schaltglied (c¹) angeordnet sind, und daß der erste Schalter zum Erregen des Schaltschützes durchgeschaltet wird, wenn die von dem ersten Spannungsgeber (18) gelieferte Spannung unter den. ersten, niedrigen Spannungswert (V^) ab-

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fällt, wobei sich das erste Schaltglied (a¹) im Torsteuerkreis des torgesteuerten Schaltelements schließt.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Erregen des Schaltschützes (14,16) ein Parallelschalter (14¹, 16¹) das torgesteuerte Schaltelement (22) kurzschließt und daß ein vierter Schalter (S^ bis S^) vorgesehen ist, der die Schaltungsanordnung von dem jetzt angekoppelten Generator und von dessen Schaltschütz abschaltet.
4. Schaltungsanordnung nach.einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste, zweite und dritte Schalter Relais enthalten.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das torgesteuerte Schaltelement ein steuerbarer Siliciumgleichrichter (22) ist.
6. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet., daß es sich bei den Generatoren um Mehrphasengeneratoren (50,52) handelt, und daß die Hauptleitungen (L₁,L₂,L,) ein Mehrphasennetz bilden.

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