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Es ist bekannt, daß beim Betrieb von Verbrauchern elektrischer Energie
mit
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schnell wechselnder Last in einem bestimmten Häufigkeitsbereich RUckwl
rkun= gen Im Versorgungsnetz auftreten können, die zu störendem Flicker (Lichtflimmern)
führen. Flickererscheinungen ergeben sich, wenn zwischen der aufgenommenen Leistung
und der Netzkurzschlußlelstung ein ungUnstiges Verhalltnis besteht. Verbraucher,
die Flicker verursachen, sind insbesondere Lichtbogenöfen, aber auch Schweißmaschinen
und dergleichen.
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Bei Lichtbogenöfen entsteht der Flicker im wesentlichen während der
Schrott-Einschmelzphase, und zwar in der Regel kurz nach Schmelzbeginn eines jeden
Korbes, sowie zum Beginn der metallurgischen Arbeit. Obgleich Flickererscheinungen
nur während zeitlich begrenzter Betriebsphasen auftreten, verlangen die Energieversorgungsunternehmen
üblicherweise, daß der Verbraucher ständig mit einer Leistung betrieben wird, bei
der auch das Auftreten von Flicker ausgeschlossen ist. Dadurch. muß ein Lichtbogenofen
auch in den unkritischen Betriebsabsohnitten mit einer aus SicherheitsgrUnden unnötig
verringerten Leistung gefahren werden, was eine verminderte Schmeizleistung des
Aggregats zur Folge hat.
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Man kann zwar Flickererscheinungen dadurch eliminieren, daß durch
BlindleistungstcGmpensationsaniagen die aus dem Netz bezogene Blindleistung reduziert
wird. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß die Kompensationsanlagen die Schwankungen
der Leistungsaufnahme nicht schnell genug ausregeln können, Eigenverluste aufweisen
und sehr hohe Investitionskosten verursachen.
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Diese Nachteile vermeidet ein Verfahren zum Betrieb eines Lichtbogenofens,
dem die elektrische Energie in regelbarer Weise zugeführt wird, z.BO über einen
Transformator mit Stufenschalter-Steuerung, wobei die auftretenden Flickererscheinungen
mit Hilfe eines Flickermeßgerätes ständig erfaßt werden, die Meßergebnisse einem
Soll-Ist-Vergleich unterzogen werden und bei überschreiten eines oberen Sollwertes
bzw. Unterschreiten eines unteren Sollwertes während eines vorgegebenen Zeitabschnittes
die Leistungseinbringung erniedrigt bzw. erhöht wird z.B. dadurch, daß der Transformator
auf eine niedrigere bzw. höhere Sekundärspannung umgeschaltet wird.
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Dieses Verfahren besteht darin, daß innerhalb gleich langer Zeitabschnitte
jeweils die Summe der Zeiten, während derer der Sollwert des Flickerpegels überschritten
wird (Oberschreitungsdauer), ermittelt und durch die Dauer des Zeitabschnitts dividiert
wird (relative Oberschreitungsdauer), daß während eines sich über mehrere der Zeitabschnitte
erstreckenden Meßintervalls die Summe der Zeiten, während derer der Sollwert des
Flickerpegels überschritten wird, ermittelt und durch die Dauer des Meßintervalls
dividiert wird, daß die ermittelten relativen Oberschreitungsdauern mit einem hierfür
vorgegebenen zulässigen Wert (Sollwert) verglichen werden, daß die Umschaltung auf
niedrigere Leistung freigegeben wird, wenn der Sollwert während des Zeitabschnitts
überschritten wird, daß die Umschaltung auf höhere Leistung freigegeben wird, wenn
der Sollwert sowohl während des Zeitabschnitts als auch während des Meßintervalls
unterschritten wird, und daß keine änderung der Leistung erfolgt, wenn der Sollwert
während des Zeitabschnitts unterschritten und während des Meßintervalls überschritten
wird (Patentanmeldung P 30 00 996.2).
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Dieses Verfahren liefert jedoch dann keine zuverlässigen Meßwerte,
wenn in dem elektrischen Netzwerk mehrere Verbraucher von einer Einspeisung versorgt
werden. In diesem Falle ist nämlich die Rückwirkung einzelner Verbraucher nicht
mehr meßbar, weil sich die Einzelrückwirkungen gegenseitig beeinflussen und gegebenenfalls
überlagern. Dies gilt besonders für unregelmäßige änderungen der Rückwirkungen.
Beim Betrieb eines Lichtbogenofens, der in den Betriebsphasen, in denen Flickererscheinungen
auftreten, mit einer so weitgehend reduzierten Leistungsaufnahme betrieben wird,
daß die genannten Erscheinungen ein vorgegebenes Maß nicht überschreiten, soll die
Reduzierung der Leistungsaufnahme natürlich nicht durch andere Verbraucher und zu
deren Gunsten verstärkt werden. Diese Erscheinung tritt aber auf, wenn nur ein flickererzeugender
Verbraucher von mehreren mit einer Regelung versehen ist.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Lichtbogenofens>
dessen Leistungsaufnahme regelbar ist und der zusammen mit anderen Verbrauchern
in einem von einer Einspeisung versorgten elektrischen Netzwerk angeordnet ist,
wobei die auftretenden Flickererscheinungen mit Hilfe eines Flickermeßgerätes ständig
erfaßt werden und die Meßergebnisse einem Soll-Ist Wert unterzogen werden.
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Die Aufgabe 9 die durch die Erfindung gelöst wird, besteht darin,
das genannte Verfahren so zu gestalten, daß die RUckwirkung auf das Versorgungsnetz
für einen bestimmten Verbraucher, vorzugsweise einen Lichtbogenofen, unbeeinflußt
durch die von anderen Verbrauchern auf das Netz erzeugten Rückwirkungen ermittelt
werden können, so daß dann, wenn mit Hilfe dieser Meßergebnisse die Regelung erfolgt,
der betreffende Verbraucher nur entsprechend der von ihm verursachten Rückwirkungen
geregelt wird. Diese Aufgabe wird mit Hilfe der im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches
angegebenen Maßnahmen gelost.
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Die Erfindung wird anhand der schematischen Darstellungen in Bild
1 und 2 näher erläutert.
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In Bild list U eine Spannungsquelle, die über eine Elnspeiseimpedanz
die Summe (v' = o .Oç @ aller parallel geschalteten Verbraucher mit dem Leitwert
dem Strom
versorgt.
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Die Rückwirkung eines bestimmten Verbrauchers kann nur auf indirektem
Wege bestimmt werden. Erfindungsgemäß wird hierzu zunächst eine Nachbildung der
Einspeiseimpedanz ZE (ZA) mit einer Nachbildung des Stromes Ji des Verbrauchers
Zi = 1/YL (J@) beaufschlagt, so daß auf dlese Weise ein Spannungssignal Jµ . ZA
erzeugt wird, das im Spannungsfall Ji . ZEentspricht.
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Wird diese Spannung J . ZA in entsprechende Relation zur treibenden
Spannung U gesetzt, so erhält man den Einfluß dieses Verbrauchers unter der Voraussetzung,
daß die übrigen Verbraucher (/- 1) nicht eingeschaltet sind und der Spannungsfall
J s . Z sowie die Vergleichs-Spannung U am selben Ort zeitgleich zur Verfügung stehen.
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Beide Voraussetzungen sind jedoch nicht erfüllt: im ersten Falle wäre
das Problem sonst trivial, im zweiten Falle müßten besondere Obertragungswege (für
Jµ . ZA oder vergleichsgemäß U) geschaffen werden.
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Die Lösung des Problems gelingt erfindungsgemäß mit Hilfe der in Bild
2 gezeichneten Schaltung. Die Einspeiseimpedanz Z@ (val) wird mit ei ner Nachbildung
des Summenstroms der Verbraucher
beaufschlagt, so daß aus diesem Signal
und der vergleichbaren Sammelschienenspannung U die treibende Spannung U jederzeit
ermittelt werden kann, und zwar unabhängig von dem Verhalten der einzelnen Verbraucher:
Unter Benutzung des eingangs erläuterten Spannungs-Signals sJµ , ZA , das dem Spannungsfall
Ji . Z entspricht, läßt sich die Sammelschienenspannung UE(i) darstellen, die sich
ergeben würde, wenn der Verbraucher zur alleinigen Rückwirkung beiträgt:
Es handelt sich um eine Nachbildung, z.B. eines einzelnen Lichtbogenofens, der nur
unter der Wirkung der von ihm selbst erzeugten Rückwirkungen steht.
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Wird ferner das bereits erläuterte Spannungssignal JA , Z zu verwendet,
so ist die Spannungsänderung bekannt, die sich bei alleiniger Rückwirkung des Verbrauchers
Z# ergeben würde:
Hierbei ist von besonderer Wichtigkeit, daß nicht nur der sogenannte Längs-Spannungsfall,
sondern die volle Betragsdifferenz erfaßt wird.
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Die Größen können durch Wandler gebildet werden, die ein ausreichend
betragsproportionales und ausreichend phasengleiches Signal zur Verfügung stellen.
Zweckmäßig ist es, die beiden Nachbildungen der Einspeiseimpedanz durch eine analoge
oder digitale Rechnerschaltung darzustellen) in der die Stromgrößen (ggf. nach Umsetzung
in einem Analog/Digitalwandler) eingeführt werden. Die Nachbildung kann in geeigneter
Weise den tatsächlichen Bedingungen oder entsprechend einer Sollwert-Vorgabe zeitlich
verändert werden Die Entkopplung kann sich durch entsprechende Meßwerterfassung
auf 1 bis (# - 1) 1) der Verbraucher eines Kollektive beziehen.