DE2811099C2 - Device for voltage regulation and reactive power compensation in substations and on distribution lines - Google Patents
Device for voltage regulation and reactive power compensation in substations and on distribution linesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Spannungsregelung und Blindleistungskompensation in Abspannstationen und auf strahlenförmig ausgehenden Verteilungsleitungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for voltage regulation and reactive power compensation in tensioning stations and on radially outgoing ones Distribution lines according to the preamble of claim 1.
Spannungsregelung und Blindleistungskompensation hängen zusammen, und zwar ändert sich bei einer Kompensation der Blindlast einer Verteilungsleitung deren Spannung.Voltage regulation and reactive power compensation are related, and that changes with one Compensation of the reactive load of a distribution line and its voltage.
Eine Einrichtung der eingangs genannten Art ist bekannt (CH-PS 2 21 419). Allerdings dient die bekannte Einrichtung zur Erhöhung der Übertragungsleistung über große StrecKen, weshalb die Parallel-lnduktivität und der Reihenkondensatov zur Kompensation entsprechender Parameter der Übt/tragungsleitung vorgesehen sind. Es wird also bezüglic; der kapazitiven Querleitfähigkeit und bezüglich der Längsinduktivität kompensiert. Das heißt, die Wirkungsweise der elektrischen Leitung wird verbessert. Bei der bekannten Einrichtung ist die Verwendung eines Parallelkondensators ausdrücklich als unzulässig angegeben, da dadurch die Leitung elektrisch verlängert und die Übertragungsleistung verringert werden würde.A device of the type mentioned is known (CH-PS 2 21 419). However, the familiar one is used Device to increase the transmission power over long distances, which is why the parallel inductance and the series condenser are provided to compensate for corresponding parameters of the transmission line. So it is related; the capacitive Transverse conductivity and compensated with regard to the longitudinal inductance. That is, how the electrical conduction is improved. In the case of the known device, the use of a parallel capacitor is expressly indicated as inadmissible, because it does so the line would be lengthened electrically and the transmission power would be reduced.
Auch die Verwendung einer Kondensatorbatterie und einer steuerbaren Drosselspule parallel zur Verteilungsleitung alleine (Bericht 31-08, CIGRE, 1974) erlauben keine Spannungsregelung im erforderlichen Bereich, wobei weiter die große Nennleistung der Kondensatoren und der Drosselspule nachteilig sind, die aufgrund der notwendigen Spannungserhöhung an der Last gewählt werden müssen.Also allow the use of a capacitor bank and a controllable choke coil in parallel with the distribution line alone (report 31-08, CIGRE, 1974) no voltage regulation in the required range, the large nominal power of the capacitors and the choke coil are further disadvantageous due to the necessary voltage increase at the load must be selected.
Zur Spannungsregelung allein sind mehrere Maßnahmen üblich, wie ein Transformator mit Stufenumschaltung, wobei sich dessen Spannungsregelbereich mit zunehmender Länge der Speiseleitung verlängert und weder eine Blindleistungskompensation noch eine Verringerung von Leistungsverlusten möglich sind. Zur Spannungsregelung wird weiter eine Kondensatorbatterie zur kapazitiven Reihenkompensation verwendet. Zwar wird dabei trägheitslose Spannungserhöhung proportional dem Blindstrom durch die Kondensatorbatterie sichergestellt und ein Teil des Spannungsabfalls in der Speiseleitung kompensiert. Jedoch ist die Spannungserhöhung gering bei hohem Leistungsfaktor, insbesondere bei einem Leistungsfaktor nahe Eins. Weiter ist die erforderliche Blindleistungskompensation nicht möglich und können die Leistungsverluste in der Verteilungsleitung nicht im geforderten Maße herabgesetzt werden.For voltage regulation alone, several measures are common, such as a transformer with step changeover, whereby its voltage regulation range also changes with increasing length of the feed line and neither a reactive power compensation nor a Reduction of power losses are possible. A capacitor bank for capacitive series compensation is also used to regulate the voltage. It is true that an inertia-free voltage increase proportional to the reactive current is ensured through the capacitor bank and part of the voltage drop compensated in the feed line. However, the voltage increase is small with a high power factor, especially with a power factor close to unity. Next is the necessary reactive power compensation not possible and the power losses in the distribution line cannot be reduced to the required extent.
Zur Blindleistungskompensation ist es üblich, verschiedene Blindleistungsquellen der Leitung parallel zuzuschalten wie synchrone Blindleistungsmaschinen und Nebenschluß-Kondensatorbatterien, und zwar können dadurch die Leistungsverluste vermindert, eine Spannungsregelung jedoch nicht in erforderlichem Maße sichergestellt werden. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine EinrichtungFor reactive power compensation, it is common to have different reactive power sources on the line in parallel to be switched on like synchronous reactive power machines and shunted capacitor banks, namely can thereby reduce power losses, but voltage regulation is not necessary Dimensions can be ensured. It is therefore the object of the invention to provide a device der eingangs genannten Art so auszubilden, aV.ß eine stufenlose Regelung der Spannung sowie der Blindleistung bei gleicher oder verminderter Nennleistung der Einrichtung möglich ist. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch dieof the type mentioned at the outset in such a way that aV.ß a Stepless regulation of the voltage as well as the reactive power with the same or reduced nominal power of the Establishment is possible. The object is achieved according to the invention by kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöstcharacterizing features of claim 1 solved
Bei der Erfindung wird mittels der Parallelinduktivität und des Parallelkondensators aus dem Berr' h der Überkompensation der kapazitiven Blindbeiastung herausgeführt und wird mittels eines entsprechendIn the invention, by means of the parallel inductance and the parallel capacitor from the Berr 'h the Overcompensation of the capacitive blind load and is carried out accordingly by means of a geschalteten Kondensators eine Kompensation des induktiven Blindwiderstandes der Versorgungsleitung erreicht. Durch das erfindungsgemäße Vorsehen des Parallelkondensators wird die Verteilungsleitung von einem Blindlaststrom und bezüglich der Parallelindukti-switched capacitor to compensate for the inductive reactance of the supply line achieved. By providing the parallel capacitor according to the invention, the distribution line of a reactive load current and with regard to the parallel inductance
vität entlastet, wobei weiter auch die Übertragungsleistung erhöht bzw. verbessert wird.vity is relieved, whereby the transmission performance is further increased or improved.
Auf diese Weise ermöglicht die Einrichtung zur Spannungsregelung und Blindleistungskompensation die gleichzeitige Lösung von zwei Betriebsaufgaben,In this way, the device enables voltage regulation and reactive power compensation the simultaneous solution of two operational tasks, nämlich Spannungsregelung und Blindleistungskompensation. Die Wirksamkeit der Reglung wird in einem breiten Last-Änderangsbereich mit unterschiedlichen Leistungsfaktoren (auch nahe 1) sichergestellt Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsnamely voltage regulation and reactive power compensation. The effectiveness of the regulation is in one wide load change range with different power factors (also close to 1) ensured Based on the drawing, the invention is exemplified weise näher erläutert Es zeigtwise explained in more detail It shows
F i g. 1 das Prinzipschaltbild der Einrichtung zur Spannungsregelung und Blindleistungskompensation;F i g. 1 the basic circuit diagram of the device for Voltage regulation and reactive power compensation;
Fig.2 wie Fig. 1 mit Anordnung der Kondensatorbatterien jedoch an der Hochspannungsseite desFig. 2 like Fig. 1 with the arrangement of the capacitor banks, but on the high-voltage side of the
Bei der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung I zur Spannungsreglung und Blindleistungskompensation ist der Eingang an die Niederspannungswicklung eines Transformators 2 einer Abspannstation angeschlossen.In the device I shown in Fig. 1 for Voltage regulation and reactive power compensation is the input to the low voltage winding of a Transformer 2 connected to a substation.
Die Einrichtung 1 enthält eine parallel zu einer Verteilungsleitung 3 angeschlossene Konder orbatterie 4 und eine steuerbare Drosselspule " sowie eine Kondensatorbatterie 6, die in die Vertei.uiigsleitung 3 zwischen den Anschlußstellen der KondensatorbatterieThe device 1 contains a parallel to a distribution line 3 connected Konder orbatterie 4 and a controllable choke coil "and a Capacitor battery 6, which is in the distribution line 3 between the connection points of the capacitor bank
so 4 und der steuerbare« Drosselspule 5 geschaltet ist.so 4 and the controllable choke coil 5 is connected.
Der Ausgang der Einrichtung 1 ist an Schienen 7 der Abspannstation angeschlossen, von denen strahlenförmig Verteilungsleitungen 8 zur Abnehmerspeisung abgehen. In F i g. 1 ist an einer der VerteilungsleitungenThe output of the device 1 is connected to rails 7 of the tensioning station, of which distribution lines 8 radiate out to the customer supply go off. In Fig. 1 is on one of the distribution lines 8 eine andere Einrichtung 9 zur Spannungsreglung und Blindleistungskompensation installiert, die ähnlich der Einrichtung I ist.8 another device 9 for voltage regulation and reactive power compensation installed, which is similar to that Establishment i is.
Möglich ist auch eine derartige Variante des Anschlusses der erfindungsgemäßen Einrichtung 10Such a variant of the connection of the device 10 according to the invention is also possible (Fig.2), daß die Kondensatorbalterien 4 und 6 auf der Hochspannungsseite des Transformators 2 angeschlossen sind. Der Anschluß beider Kondensatorbatterien 4 und 6 bzw. nur einer Kondensatorbatterie 4 (Nebenschlußbatterie) auf der Hochspannungsseile des Trans-(Fig.2) that the capacitor banks 4 and 6 on the High voltage side of the transformer 2 are connected. The connection of both capacitor banks 4 and 6 or only one capacitor battery 4 (shunt battery) on the high-voltage cables of the formators 2 kann sich bei der Anordnung der Kondensatorbatterien 4 und 6 aus einzelnen Kondensatoren, die untereinander in Reihe und parallel geschaltet sind, als zweckmäßig erweisen. Die Wahl der Schaltungformators 2 can be used in the arrangement of the capacitor banks 4 and 6 from individual capacitors, which are connected in series and parallel to each other prove to be appropriate. The choice of circuit
der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung 1 oder der in Fig.2 dargestellten Einrichtung 10 ist hauptsächlich vom Typ der angewendeten Kondensatoren abhängig. Die Ausführung der in Fi g, 1 dargestellten Einrichtung 1 ermöglicht, den Transformator 2 vom Lastblindstrom zu entlasten.the device 1 shown in Fig. 1 or in The device 10 shown in FIG. 2 is mainly dependent on the type of capacitors used. The design of the device 1 shown in Fi g, 1 enables the transformer 2 from the load reactive current to relieve.
Die Einrichtung 1 ermöglicht eine zentralisierte Spannungsreglung an den Schienen 7 der Abspannstation. Bei nichtübereinstimmenden Lastkennlinien der über die Verteilungsleitungen 8 gespeisten Abnehmer kann es sich als notwendig erweisen, die Einrichtung 1 der zentralisierten Reglung durch die Einrichtung 9 zur gesonderten Spannungsreglung und Blindleistungskompensation zu ergänzen, die am Empfangsende einer oder mehrerer strahlenförmig abgehender Verteilungsleitungen 8 installiert wird.The device 1 enables centralized tension regulation on the rails 7 of the guy station. If the load characteristics of the consumers fed via the distribution lines 8 do not match it may prove necessary to use the device 1 for centralized regulation by the device 9 separate voltage regulation and reactive power compensation to be added at the receiving end of an or a plurality of radiating outgoing distribution lines 8 is installed.
Schaltungs- und funktionsmäßig ist die Einrichtung 9 analog der Einrichtung 1.In terms of circuitry and function, the device 9 is analogous to the device 1.
Die Einrichtung 1 (F i g. 1) zur Spannungsreglung und Blindleistungskompensation arbeitet folgendermaßen:The device 1 (F i g. 1) for voltage regulation and Reactive power compensation works as follows:
Die Nebenschluß-Kondensatorbatterie 4 kompensiert die Blindkomponente des Stroms der speisenden Verteilungsleitung 3 und gewährleistet eine Verminderung der Leistungsverluste in der Veneilungsleitung 3 bis auf einen wirtschaftlich vertretbaren Wert sowie eine gewisse Erhöhung der Spannung im Anschlußpunkt der Kondensatorbatterie 4. Wird anstelle der Einrichtung 1 als Ganzes nur die Nebenschluß-Kondensatorbatterie 4 eingesetzt, so muß man für minimale Verluste in der Verteilungsleitung 3 bei Laständerungen die Kondensatorbatterie 4 verstellbar ausführen, d. h. als einige umschaltbare Sektionen. Bei Einsatz der Kondensatorbatterie 4 allein ist die Spannung an der Last ungenügend.The shunt capacitor battery 4 compensates for the reactive component of the current of the feeding Distribution line 3 and ensures a reduction in the power losses in the distribution line 3 except for an economically justifiable value and a certain increase in the voltage at the connection point the capacitor bank 4. Instead of the device 1 as a whole, only the shunt capacitor bank 4 is used, so one must for minimal losses in the distribution line 3 with load changes make the capacitor bank 4 adjustable, d. H. than some switchable sections. When using the capacitor bank 4 alone the tension on the load is insufficient.
Die Kondensatorbatterie 6 zur kapazitiven Reihenkompensation gewährleistet eine Spannungserhöhung an den Schienen 7 der Abspannstation, die im wesentlichen proportional der Blindkomponente des durch die Kondensatorbatterie 6 fließenden Laststroms ist. Eine Änderung der Spannungserhöhung erfolgt verzögerungsfrei bei Laständerung. Der Wert der Spannungserhöhung ist desto größer, je kleiner der Last-Leistungsfaktor ist. Benutzt man anstelle der Einrichtung 1 als Ganzes nur die Kondensatorbatterie 6 zur Reihenkompensation, so ist es im allgemeinen unmöglich, die Leistungsverluste in der Verteilungsleitung 3 auf einen optimalen Wert herabzusetzen. Außerdem ist bei einem hohen Last-Leistungsfaktor die durch die Kondensatorbatterie 6 erzeugte Spannungserhöhung ungenügend. The capacitor bank 6 for capacitive series compensation ensures a voltage increase on the rails 7 of the guy station, which is essentially proportional to the reactive component of the through the capacitor battery 6 is the load current flowing. The voltage increase is changed without delay when the load changes. The value of the voltage increase is greater, the smaller the Load power factor is. If only the capacitor battery 6 is used instead of the device 1 as a whole for series compensation, it is generally impossible to compensate for the power losses in the distribution line 3 to be reduced to an optimal value. In addition, when the load power factor is high, the The voltage increase generated by the capacitor battery 6 is insufficient.
Die steuerbare Drosselspule 5 ist zur Vergrößerung der Spannungserhöhung, die durch die Kondensatorbatterie 6 zur Reihenkompensation bei einem Reihenkompensationsgrad von über 100% erzeugt wird, suwie zur Reglung dieser Spannungserhöhung nach einem gewählten Geseiz bestimmt. Die Regelwirkung wird durch die Änderung der durch die Drosselspule 5 aufgenommenen Leistung und der Blindkomponente des durch die Kondensatorbatterie 6 fließenden Stromes erzielt. Dabei muß die Leistung der Drosselspule 5 zur Erhöhung der Spannung an den Schienen 7 erhöht werden. Die Leistungsverluste in der Leitung 3 werden dabei dank Auswahl der entsprechenden Leistung der Nebenschluß-Kondensatorbatterie 4 nicht vergrößert. Ist der Last-Leistungsfaktor nicht groß und erweist sich die Spannungserhöhung, die durch die Kondensatorbatterie 6 beim Durchfluß des Last-Blindstroms erzeugt wird, als genügend, so vermindert sich die Leistung der steuerbaren Drosselspule 5 unter der Wirkung eines automatischen Reglers (nicht gezeigt) auf einen Minimalwert. Im Betrieb maximaler Last bei einem hohen Leistungsfaktor, wenn sich die durch die Kondensatorbatterie 6 erzeugte Spannungserhöhung als ungenügend erweist, erhöht sich .litomatisch die Leistung der steuerbaren Drosselspule 5 unc proportional zu dieser steigt auch die Spannungserhöhung an. Durch entsprechende Abstimmung des Regelsystems der Drosselspule 5 kann die Ausgangsspannung der Einrichtung 1 nicht nur nach der Blind-, sondern auch nach der Wirkkomponente des Laststroms oder nach anderen Betriebsparametern geregelt werden. Benutzt man anstelle der Einrichtung 1 als Ganzes nur die Kondensatorbatterie 4 und die steuerbare Drosselspule 5, die parallel zu der Verteilungsleitung 3 angeschlossen sind, so ist die Spannungserhöhung an der Last ungenügend und vermindert sich die Größe der Spannungserhöhung mit zunehmender Leistung der steuerbaren Drosselspule 5. Die Leistung der Kondensatorbatterie 4 und der steuerbaren Drosselspule 5, die entsprechend der erforderlichen Spannung gewählt wird, ist dabei größer als die Leistung der Bauelemente der Einrichtung 1 im Ganzen. Die Änderung iler resultierenden Blindleistung der Einrichtung 1 durch stetige Reglung der Leistung der steuerbaren Drosselspule S ermöglicht, von der stufenweisen oder diskreten Reglung der Nebenschluß-Kondensatorbatterie 4 abzukommen. Benutzt man als die Drosselspule 5 eine Drosselspule, die durch Vormagnetisierung gesteuert oder mittels Thyristoren geschaltet wird, so läßt sich die Einrichtung 1 statisch, d. h. ohne bewegliche Teile, ausführen. Eine derartige Einrichtung ist betriebssicher und erfordert kein ständiges Betriebspersonal.The controllable choke coil 5 is to increase the voltage increase caused by the capacitor bank 6 is generated for series compensation with a series compensation degree of over 100%, see below for Regulation of this voltage increase determined according to a selected law. The control effect is through the change in the power consumed by the choke coil 5 and the reactive component of the through the Capacitor battery 6 achieved flowing current. The power of the inductor 5 must be used Increasing the tension on the rails 7 can be increased. The power losses in line 3 are thanks to the selection of the appropriate power of the shunt capacitor battery 4, it is not increased. If the load power factor is not great and it turns out the voltage increase caused by the capacitor bank 6 is generated during the flow of the load reactive current than sufficient, so the power of the decreases controllable choke coil 5 under the action of an automatic regulator (not shown) on one Minimum value. In operation at maximum load at a high power factor, if the through the Capacitor battery 6 generated voltage increase proves to be insufficient, increases .litomatically the Power of the controllable choke coil 5 unc proportional to this, the voltage increase also increases. By appropriate coordination of the control system of the inductor 5, the output voltage of the Device 1 not only according to the reactive, but also according to the active component of the load current or according to other operating parameters can be regulated. If instead of the device 1 as a whole, only the Capacitor battery 4 and the controllable choke coil 5 connected in parallel to the distribution line 3 are, the voltage increase at the load is insufficient and the size of the Voltage increase with increasing output of the controllable choke coil 5. The output of the capacitor bank 4 and the controllable choke coil 5, which is selected according to the required voltage is, is greater than the performance of the components of the device 1 as a whole. The change iler resulting reactive power of the device 1 by continuously regulating the power of the controllable inductor S enables the gradual or discrete regulation of the shunt capacitor battery 4 to be dispensed with. If a choke coil is used as the choke coil 5, it is controlled by bias or is switched by means of thyristors, the device 1 can be statically, i. H. without moving parts, carry out. Such a device is safe to operate and does not require permanent operating personnel.
Die Einrichtung 9 und die Einrichtung 10 (Fig.2) funktionieren ähnlich, wie oben beschrieben.The device 9 and the device 10 (FIG. 2) function similarly as described above.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OAM | Search report available | ||
| OC | Search report available | ||
| OD | Request for examination | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |