DE373059C - Verfahren zur Ermittlung der wirtschaftlichsten Verteilung von Wirk- und Blindstroemen auf eine beliebige Anzahl parallel arbeitender Kraftwerke - Google Patents

Verfahren zur Ermittlung der wirtschaftlichsten Verteilung von Wirk- und Blindstroemen auf eine beliebige Anzahl parallel arbeitender Kraftwerke

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DE373059C
DE373059C DEZ12922D DEZ0012922D DE373059C DE 373059 C DE373059 C DE 373059C DE Z12922 D DEZ12922 D DE Z12922D DE Z0012922 D DEZ0012922 D DE Z0012922D DE 373059 C DE373059 C DE 373059C
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
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Description

  • Verfahren zur Ermittlung der wirtschaftlichsten Verteilung von Wirk- und Blindströmen auf eine beliebige Anzahl parallel arbeitender Kraftwerke. Beim Parallelbetrieb elektrischer Kraftwerke bewirkt besonders die Verteilung der Blindleistung auf die einzelnen Werke insofern Schwierigkeiten, als die rechnerische Ermittlung der wirtschaftlich richtigen. Blindstrombelastung der einzelnen Werke bisher nur auf umständlichem Wege möglich war. Das der Erfindung zugrunde liegende Verfahren soll die rechnerische Ermittlung durch eine elektrische Messung an einem widerstandsgetreuen Modell der elektrischen Anlage ersetzen. Einleitend möge zunächst folgendes bemerkt werden: Die Verteilung der Wirkleistung in den einzelnen Werken richtet sich im allgemeinen nach der Leistungsfähigkeit der in ihnen im Betriebe befindlichen Kraftmaschinen. Sie ist also in den meisten Fällen ohne Schwierigkeit zu ermitteln; :da wirtschaftliche Grundsätze in diesem Falle nicht in Betracht kommen. Dagegen besteht in der Verteilung der Blindleistung zumeist eine ziemlich weit-.gehende Freiheit, .die aber verschwindet, wenn man die Blindströme so verteilt, daß die durch sie in den Widerständen der Anlage erzeugte Wärme den kleinstmöglichen Wert erreicht. Die Bedingungen für diese wirtschaftlich richtige Verteilung der Blindströme sollen an einem einfachen Beispiel entwickelt werden: Nach Abb. i sind die beiden Kraftwerke A und B durch eine Leitung finit Elen Teilwiderständen r, und i-, verbwilden. Bei C befindet sich eine Stroinabnahniestelle. die den Blindstrom J aufnehmen soll: dann liefert fia-z Kraftwerk .1 den BlinAstromanteil i-, und h den Anteil i_. Die jouleschen LeitLingsverluste besitzen die Größe t" - irl -f- i 2 r.`.
  • Führt man in diese Gleichung für i.= den Wert J-i, ein, so wird l = irrt' @,l-it)@y..
  • Um den kleinsten Wert von I' zu finden. bildet man den Differentialquotienten `eil und setzt diesen gleich -Null. Hieraus findet man die Bedingung für die wirtschaftliche Blindstroinverteilung, die durch die Gleichung dargestellt ;wird.
  • Dieses Ergebnis kann matt nun (furch eine einfache elektrische Messung nach Ab:b. i erlangen. Hier stellen r, und r, die Widerstände der beiden Abteilungen der Kupplungsieitttng dar. Die Kraftwerke A und B sind durch zwei Stromzuleitungskleminen ersetzt. die durch eine möglichst widerstandslose Leitung in mit der Stromquelle S in Verbindung stehen. Bei C ist ein Regelwiderstand angeschlossen, dessen Schleifkontakt mit dein anderen Pol der Stromquelle in Verbindung stellt. Dieser Regelwiderstand wird so eingestellt, daß der Strommesser c einen Strom anzeigt, der (lein in der wirklichen Anlage bei C-` entnommenen Blindstrom proportional ist. Dann fließen der Stelle C nach den bekannten Gesetzen der Stromverz;;-eigung die beiden Teilströme i, und i= zu, die im Verhältnis stellen, und die all den Strommessern a und h abgelesen ;werden können.
  • Ganz allgemein gilt für Jede beliebige Wi-@lerstandsverzweigun-, die all beliebigen Punkten mit einer Stromquelle in Verbindung steht, daß die in ihr auftretende Verteilunder Ströme stets so erfolgt, daß der Stromwärineverlust den kleinstmöglichen. Wert besitzt. Dieser Grundsatz ist in den Meßanordnungen benutzt, die in Abb. 2 und 3 dargestellt sind.
  • In Abb. 2 stellen r,, r,, rn die Widerstände der Kupplungsleitung zwischen den Kraftwerken A und B dar. Auf die Sammelschienen von :1 arbeiten Maschinen und Transformatoren mit den auf die Verteilungsspannung reduzierten Widerständen j-, und r-; und auf ;iie Sammelschienen des Kraftwerkes B Maschinen und Transformatoren finit den entsprechenden Widerständen r,;, r;, r. Die Stromabnahmen bei a, b, c, d ;;-erden durch die regelbaren Widerstände R,, R.,, R@, R, eingestellt, und die entsprechenden Stri)nie ;;-erden durch die Strommesser a, b, t-, d gemessen, während die von den Kraftwerken zti erzeugenden Striyme durch die Strommesser f und g angezeigt werden. Die Stromquelle .S' ist durch die möglichst widerstandslosen 7.tileitttngen in und ir mit der :\leßani)rflnung verbunden.
  • In Abb. 3, die nach dem bisher Gesagten keiner Erläuterung mehr bedarf, sind die drei Kraftwerke _1, B, C durch Leitungen in, irr miteinander gekuppelt. Die Stroinabiiahmestellen a, b tis;v. bis g sind durch Regelwiderstände an die Leitung i2 angeschlossen, die mit dein einen Pole der Stromquelle S in Verbindung steht, deren anderer Pol an dir Speisepunkte A, B, C gelegt ist. Die voll rle:i Krafwerken.1, B, C zu liefernden Ströme @-verden durch die Strommesserli,i,k angezeigt. Die Widerstände r,, r,, r.; stellen ;wieder die inneren Widerstände vier Kraftwerke dar, wälirend, die Widerstände r." r5, r,; usw. bis r-", die Widerstände der Kupplungsleitungen darstellen. Fs ist übrigens nicht nötig, sämtliche Strornabnallinestellen in einem derartigen Widerstandsmodell mit Strommessern zu versehen. vielmehr kann man auch einen einzigen -#troinmesser nebst dem finit ihm in Reihe geschalteten Regelwiderstand der Reitle nach all die einzelnen Stromabnahmestellen iegeii, und die Stromanteile, welche die Kraftwerke für die Speisung der einzelnen Stromabnahniestellen liefern, nacheinander messen turn dann die auf die einzelnen Kraftwerke entfallenden Teilströme zusammenzählen.
  • In gleicher Weise ;wie hier beschrieben. kann auch die wirtschaftlich richtige Verteilung der Wirkströme ermittelt werden. Au: den. auf die einzelmen Kraftwerke entfallenden Wirk- und Blinrlströine kann die in den Kraftwerken einzuhaltende Phasenverschiebung berechnet ;;-erden. Dabei kann lie Meßvorrichtung für den praktischen Gebrauch itt der Richtung aasgestaltet ;werden, dall Vorrichtungen vorgesehen ;werden, durch ;welch: die erforderlichen Rechnungen mechanisch ausgeführt ;;-erden.
  • Sollte die Messung an dem Widerstan dsmorlell eine Stromverteilung ergeben, der das eine orler andere der parallelarbeiten-len Kraftwerke wegen beschränkter Leistungsfähigkeit nicht entsprechen kann, so läßt sich dieseln Umstande dadurch Rechnung tragen, daß man bei gegebener Einstellung der abgenommenen Ströme im Widerstandsmodell einen in die Verbindungsleitung zwischen Stromquelle und dem überlasteten Kraftwerk eingeschalteten Widerstand so weit vergrößert, bis der aus der Stromquelle dem Kraftwerk zufließende Speisestrom die zulässige Größe besitzt; dann stellen sich die auf die anderen Kraftwerke entfallenden Ströme so ein, daß deren Verteilung dem Gesetz der geringsten Verluste entspricht.
  • Hinsichtlich der Bemessung der Leitungs-, Maschinen- und Transformatorwiderstände möge noch bemerkt werden, daß .es nicht nötig ist, diese im Modell mit ihren wirklichen Werten ,anzuordnen, vielmehr brauchen die Modellwiderstände zu den wirklichen Widerständen nur in einem bestimmten Verhältnis zu stehen. Es läßt sich ferner auch dem Umstande, daß das eine oder das andere Kraftwerk unwirtschaftlicher arbeitet als die Übrigen, dadurch Rechnung tragen, daß man die Modellwiderstände des betreffenden Werkes der geringerenWirtschaftlichkeit entsprechend höher bemißt.
  • In der beschriebenen Meßanordnung ist die Kapazität der Leitungen nicht berücksichtigt, die aber bei Verwendung hoher Leitungsspannungen von großer Bedeutung ist. Die für die Ladung dieser Leitungskapazitäten erforderlichen Blindströme sind gegenüber den induktiven Belastungs'blindäträmen um z8o° versetzt. Sie besitzen ferner für die Längeneinheit des Verteilungsnetzes einen von der Belastung praktisch unabhängigen Wert. Durch die Ladeströme tritt teilweise ein Ausgleich der induktiven Blindströme ein. Man kann nun diese Wirkung in einem Netzmodell der vorher beschriebenen Art nach Abb. q. folgendermaßen berücksichtigen: Die zwischen den Kraftwerken A und B liegende Kupplungsleitung mit den Teilwiderständen r1, r2, r3, r4 besitzt die Stromabnah@mestellen b, c und d, deren induktiver Blindstromverbrauch durch die Strolnquell-eSi, deren Pole mit p und q bezeichnet sind, geliefert und durch die regelbar en Widerstände R1,. R", R3 eingestellt wird. Durch die möglichst widerstandslose Leitung n werden die Punkte A und B auf gleiches Potential gebracht. In gleichen Abständen sind ferner von der Leitung A-B die Widerstände w, w2 usw. bis wll _ abgezweigt, die einerseits durch die Leitung o, andererseits durch die Leitung A-B mit einer zweiten Stromquelle S=, deren Pole mit s und t bezeichnet sind, in Verbindung stehen. Die Spannung von S, und die Größe der Widerstände w ist so gewählt, daß der Leitung A-B ein deren Lade-Strom proportionaler Strom zufließt. Dieser aus den einzelnen Teilströmen sich zusammensetzende Ladestrom fließt teilweise über B und r nach S;, teilweise über A und ia nach r und S.=. Er mischt sich in Leitung A-B mit den ihm entgegengerichteten von S1 teilweise über B teilweise über n und: A von S1 in die Leitung A-B eintretenden: und von S1 gelieferten induktiven Blindströmen, so daß in den einzelnen Abteilungen, dieser Leitung nur die jeweilige Differenz der beiden Stromanteile fließt. Die Verteilung der resultierenden Ströme in dien einzelnen Leitungsabteilungen erfolgt nun wieder so, daß die :gesamten Wärmeverluste in der Leitung den geringstmöglichen Wert erreichen. An: den Strommessern a und f werden .die auf die Kraftwerke entfallenden Blindstromanteile,deren Voreilung oder Nacheilung durch die Ausschlagrichtung der Meßgeräte festgestellt -%verden kann, abgelesen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: r. Verfahren zur Ermittlung der wirtschaftlichsten Verteilung von Wirk- und Blindströmen auf eine beliebige Anzahl parallelarbeitender Kraftwerke bei beliebigem Belastungszustand der Anlage, dadurch gekennzeichnet, daß in einem widerstandsgetreuen oder widerstandsähnlichen Modell der Gesamtanlage die den Kraftwerken entsprechenden Punkte an den einen Pol einer Stromquelle angeschlossen werden, während die den Stromabnahmestellen entsprechenden Netzpunkte durch einstellbare Widerstände mit dem anderen Pol der Stromquelle verbunden werden, wobei die Verteilung -der diesen Stromabnahmestellen entnommenen und den der wirklichen Anlage entnommenen Blind-oder Wirkströmen proportionalen Ströme auf die Kraftwerke durch in die Zuleitungen zu den den Kraftwerken entsprechenden Punkten .des Widerstandsmodells eingeschaltete Strommesser ermittelt werden kann. , a. Verfahren nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß den die Netzleitungen darstellenden Widerständen aus einer zweiten Stromquelle über parallel geschaltete Widerstände den Netzladeströmen proportionale Teilströme zugeführt werden, so daß in den einzelnen Abteilungen des Widerstandsmodells nur :die der Differenz der induktiven und kapazitiven Blindströme entsprechenden Meßströme fließen.
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