DE2503034C3 - Verfahren zur Verminderung der mechanischen Beanspruchung von Turbosätzen bei generatornahen dreipoligen Netzkurzschlüssen - Google Patents
Verfahren zur Verminderung der mechanischen Beanspruchung von Turbosätzen bei generatornahen dreipoligen NetzkurzschlüssenInfo
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/06—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric generators; for synchronous capacitors
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verminderung der mechanischen Beanspruchung der
Welle von Turbosätzen und der mit dieser gekuppelten Generatorwelle bei generatornahen dreipoligen Netzkurzschlüssen
und bei deren Fortschaltung.
Die Untersuchung des Einflusses kraftwerksnaher Kurzschlüsse auf die Beanspruchung der Wellen der
Turbosätze führte zu dem Ergebnis, daß generatornahe dreipolige Netzkurzschlüsse und deren Fortschaltung
mit gleichzeitiger Wiederkehr der vollen Netzspannung zu sehr hohen mechanischen Beanspruchungen der
Wellen führen können. Diese Beanspruchungen übersteigen diejenigen, die während eines zweipoligen
Kurzschlusses auftreten um ein mehrfaches (ETZ-A, Bd. 95 (1974), S. 508-514) - ein Beanspruchungsfall, der
der Auslegung der Wellen zugrunde liegt —; Grund für diese Beanspruchung ist der folgende Zusammenhang:
Wenn der generatornahe Kurzschluß auftritt, dann wird der Generator entlastet: Es fließt ein induktiver
Kurzschlußstrom mit geringen Verlusten, wenn man einen lichtbogenfreien Kurzschluß unterstellt. Andererseits
entfällt durch den Spannungszusammenbruch das synchronisierende Moment, was dazu führt, daß der
Generator von der zunächst noch ungedrosselt arbeitenden Turbine beschleunigt wird, der Polradwinkel
vergrößert sich und die Maschine würde asynchron werden, wenn der Kurzschluß nicht schnell, d.h.
innerhalb von etwa 200 ms abgeschaltet würde. Die während des Kurzschlusses auftretenden mechanischen
Beanspruchungen der Welle sind verhältnismäßig klein. Wird nun der Kurzschluß durch den einen Leistungsschalter
auf der Hochspannungsseite abgeschaltet, dann tritt am Generator die phasenverschobene Netzspannung
wieder auf und es kommt zu einem synchronisierenden Moment. Dieses Moment führt abhängig von
den mechanischen Anfangsbedingungen im Augenblick der Spannungswiederkehr zu Ausgleichsschwingungen
mit verhältnismäßig großer Amplitude.
In der obengenannten Veröffentlichung ist nun vorgeschlagen worden, den Kurzschluß in allen drei
Polen nicht gleichzeitig in der Weise auszuschalten, daß zunächst ein Pol geschaltet wird, damit würde der
dreipolige Kurzschluß in einen zweipoligen überführt,
ίο und danach um eine definierte Zeit versetzt, die beiden
übrigen Pole ausgeschaltet werden. Dadurch kann die Beanspruchung beträchtlich vermindert werden. Sie
liegt jedoch immer noch über der Beanspruchung, die bisher der Bemessung der Wellen zugrunde lag.
Es ist weiterhin aus der DT-OS 23 31 615 bekannt, zum schnellen Abschalten eines Generators bei
generatomahen Kurzschlüssen einen Lastschalter mit parallel geschaltetem Synchronschalter zu verwenden.
Dem Synchronschalter ist ein Widerstand vorgeschaltet, der die Steilheit der wiederkehrenden Spannung am
Synchronschalter dämpft. Der Widerstand ist jedoch so niederohmig dimensioniert, daß durch ihn der Kurzschlußstrom
nicht merklich reduziert wird. Aus diesem Grunde wird die oben beschriebene Beanspruchung der
Generatorwelle beim Wiederanschluß ans Netz nicht vermindert.
Der voriiegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerung zu schaffen, die zu einer
Verminderung der mechanischen Beanspruchung der Welle von Turbosätzen und der mit dieser gekuppelten
Generatorwelle bei generatornahen dreipoligen Netzkurzschlüssen und bei deren Fortschaltung führt.
Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß dem Generator ein mit sehr kleiner Gesamtausschaltzeit, insbesondere
als Einperiodenschalter ausgebildeter, Generatorschalter mit parallelliegendem Widerstand zugeordnet wird,
dessen Größe der Belastung des Generators angepaßt wird, daß im Fall eines Kurzschlusses der Generatorschalter
geöfinet wird, wobei dadurch der Widerstand eingeschaltet wird, und daß nach dem Ausschalten des
Kurzschlusses durch einen nachgeordneten Schalter im Netz der Widerstand wieder überbrückt wird.
Wenn der Kurzschluß auftritt, dann wird ein sehr schneller Generatorschalter geöffnet, zu dem ein
Widerstand parallel liegt. Dieser Widerstand ist so bemessen, daß er dem Lastwiderstand vor Eintritt des
Kurzschlusses entspricht. Vom Generator aus gesehen, ist also die gefährliche Wirkung des Kurzschlusses
eliminiert: Der Generator wird von der Turbine nicht beschleunigt, damit läuft der Phasenwinkel zwischen
Generator und Netz nicht auseinander. Nun kann der Kurzschluß selektiv unterbrochen werden; damit wird
der Generator entlastet und würde beschleunigt werden. Dies wird durch Wiedereinschalten des
Generatorschalters verhindert, wobei der Parallelwiderstand überbrückt wird. Nach dem Einschalten ist
der ursprünglich vorhandene Zustand wieder hergestellt.
Die Beanspruchungen in diesem Fall übersteigen die Beanspruchungen bei einem zweipoligen Kurzschluß
nicht.
Der Parallelwiderstand kann als ein Stufenwiderstand ausgeführt werden, dessen Größe dem jeweiligen
Lastzustand des Generators angepaßt wird. Mai kann
aber auch mit einem einzigen Widerstandswert auskommen, wenn man beispielsweise einen Widerstand
entsprechend 80% des Lastwertes vorsieht und die erfinuuni;sgemäße Schutzschaltung nur bei über-
schreiten einer bestimmten Last wirksam werden läßt.
Das Überbrücken des Widerstandes kann auch anstelle des Widereinschaltens des Generatorschalters
durch einen parallel zum Generatorschaker liegenden Einschaltapparat bewirkt werden.
Es kommt auf ein schnelles Schalten des Generatorschalters an, damit Schwingungen der Welle unter dem
Einfluß des Kurzschlusses möglichst vermieden werden.
Damit wird erreicht, daß an die Leistungsschalter auf der Hochsyännungsseiie keine besonderen Anforderungen
bezüglich der Schnelligkeit gestellt werden müssen, sie können dreipolig ausgelöst werden und die
auftretenden Beanspruchungen der Welle sind unabhängig von dem Auslosezeitpunkt.
In Reihe zu dem Generatorschalter mit dem Parallelwiderstand kann ein Schalter angeordnet
werden, der den Widerslandsstrom unterbrechen kann. Mit diesem Zusatzschalter kann der Widerstand vor
einer Überlastung für den Fall geschützt werden, daß der Leistungsschalter auf der Hochspannungsseite nicht
rechtzeitig ausschaltet oder ein Kurzschluß zwischen dem Generatorschalter und dem Leistungsschalter
auftritt.
Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Verminderung der Beanspruchungen nicht nur für den Fall des
dreipoligen Kurzschlusses, sondern auch bei Fehlsynchronisierungen
und bei zweipoligen Kurzschlüssen für den Fall erreicht, daß der Generatorschalter als sehr
schneller Schalter, nämlich als Einperiodenschalter, Anwendung findet.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispieles erläutert.
Der in der Abbildung dargestellte Schaitplan läßt die
Anordnung nach der Erfindung erkennen.
Mit 1 ist der mit einem Turbinensatz T gekuppelte Geneistor bezeichnet worden. Der einstellbare Widerstand
ist mit 2 gekennzeichnet worden, der zum Generatorschalter 3 parallel liegt. Der Schalter 4 dient
zum Schutz gegen Überlastung. Mit 5 ist ein Transformator und mit 6, 7 sind Leistungsschalter
bezeichnet worden. Das Netz ist mit 8 bezeichnet. Zum Überbrücken des Widerstandes kann im Bedarfsfall ein
zum Generatorschalter parallelliegender Einschaltapparat 9 vorgesehen werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Verfahren zur Verminderung der mechanischen Beanspruchung der Welle von Turbosätzen und der
mit dieser gekuppelten Generatorwelle bei generatornahen dreipoligen Kurzschlüssen und bei deren
Fortschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß dem Generator (1) ein mit sehr kleiner
Gesamtausschaltzeit, insbesondere als Einperiodenschalter ausgebildeter, Generatorschalter (3) mit
parallel liegendem Widerstand (2) zugeordnet wird, dessen Größe der Belastung des Generators
angepaßt wird, daß im Falle eines Kurzschlusses der Generatorschalter geöffnet wird, wobei dadurch der
Widerstand eingeschaltet wird und daß nach dem Ausschalten des Kurzschlusses durch einen nachgeordneten
Schalter im Netz der Widerstand wieder überbrückt wird.
2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Parallelwiderstand als Stufenschalter ausgebildet ist.
3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Parallelwiderstand einem annähernd 80%igen Lastwert angepaßt ist.
4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum
Überbrücken des Widerstandes ein zum Generatorschalter parallelliegender Einschaltapparat vorgesehen
ist.
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2503034A DE2503034C3 (de) | 1975-01-25 | 1975-01-25 | Verfahren zur Verminderung der mechanischen Beanspruchung von Turbosätzen bei generatornahen dreipoligen Netzkurzschlüssen |
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