DE4101821A1 - Einrichtung zum synchronisieren von generatoren auf ein netz stark schwankender frequenz - Google Patents

Einrichtung zum synchronisieren von generatoren auf ein netz stark schwankender frequenz

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DE4101821A1 DE19914101821 DE4101821A DE4101821A1 DE 4101821 A1 DE4101821 A1 DE 4101821A1 DE 19914101821 DE19914101821 DE 19914101821 DE 4101821 A DE4101821 A DE 4101821A DE 4101821 A1 DE4101821 A1 DE 4101821A1
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/40Synchronising a generator for connection to a network or to another generator

Description

Stand der Technik
Seit etwa 100 Jahren, seitdem Synchrongeneratoren in technischem Maßstab zur Erzeugung elektrischer Energie angewendet werden, stellt sich das Problem, Generatoren zum Netz zuzuschalten, ohne dieses im Betrieb zu stören.
Dazu ist es erforderlich, den neu zuzuschaltenden Generator zu "synchronisieren", d. h. seine Klemmenspannung muß zu jedem Zeitpunkt gleich der Netzspannung sein. Im einzelnen gelten für das störungsfreie Zuschalten des Generators folgende Bedingungen:
  • - Gleiche Phasenfolge (Anschlußreihenfolge der Zuleitungen bzw. Drehrichtung des Antriebsmotors),
  • - Gleiche Frequenz (wird über die Antriebsdrehzahl eingestellt),
  • - Gleiche Phasenlage (abwarten bei kleiner Differenzdrehzahl),
  • - Gleiche Spannung (wird über Erregerstrom eingestellt),
  • - Gleiche Spannungskurvenform (von Wicklung bestimmt).
Wenn alle diese Bedingungen gleichzeitig erfüllt sind, dann fließt beim Schließen des Generatorschalters kein Strom, d. h. es finden keinerlei Ausgleichsvorgänge statt.
Das apparatetechnisch einfachste Synchronisieren wird von Hand durchgeführt. Hierzu sind parallel zu jedem Kontakt des Gene­ ratorschalters Lampen angebracht. Sind alle drei Lampen gleich­ zeitig dunkel, dann ist die Spannung über den Kontakten näherungsweise Null, der Schalter kann ohne Ausgleichsvorgang geschlossen werden.
Ein erfahrener Betriebsingenieur kann mit einer solchen Einrich­ tung unter normalen Umständen einwandfrei synchronisieren. Bei einer Fehlbedienung können jedoch große Schäden entstehen. Beim Schalten in Phasenopposition auf ein starres Netz wie etwa den europäischen Verbund, treten Stoßkurzschlußströme vom doppelten des generatortypischen Wertes auf. Durch die damit verbundenen Stromkräfte sind die Generatorwicklungen unmittelbar gefährdet, die Schaltgeräte werden extrem beansprucht. Beim Schalten bei ca. 120° Phasenversatz treten die größten Drehmomente auf, und zwar mit Frequenzen, die zu Drehschwingungen anregen und zum Kupplungsbruch führen können. Die Gefahr von Fehlsynchronisierungen steigt, wenn das Personal nicht qualifiziert ist oder häufig wechselt, wie dies auf Schiffen oft der Fall ist.
Zur Abhilfe gibt es Synchronisiersperren, die den Generator­ schalter erst freigeben, wenn zumindest annähernd die oben erwähnten Synchronisierbedingungen gegeben sind.
Allgemein gilt es als verträglich, bei Phasendifferenzen von etwa 30° den Generatorschalter noch zu schließen. Die dabei ab­ laufenden Ausgleichsvorgänge sind beherrschbar und der Generator fällt mit Sicherheit in Tritt. Die Forderung nach Phasengleich­ heit ist also insoweit abgeschwächt worden, daß Abweichungen um 16% des maximal möglichen als tragbar gelten.
Eine weitere Möglichkeit zur Vereinfachung des Synchronisier­ vorganges ist die sog. Grobsynchronisierung:
Hierbei werden die Generatoren zunächst über Schütze auf eine Synchronisierschiene geschaltet, an der immer nur ein Generator zur Zeit angeschlossen sein darf. Diese Schiene ist über eine Drossel an die Hauptsammelschiene angeschlossen. Diese Drossel ist so bemessen, daß der Strom beim Zuschalten eines Generators unter keinen Umständen unzulässige Werte erreicht. Das eigent­ liche "Synchronisieren" überläßt man damit der Zeit. Irgendwann ist der Generator in Tritt gefallen, der Generatorschalter kann geschlossen werden. Auch hier muß aber überwacht werden, daß der Generatorschalter nicht vor dem Abklingen der Ausgleichsvorgänge geschlossen wird. Außerdem müssen die Schütze und Drosseln der Synchronisierschiene durch Sicherungstrenner abschaltbar gemacht werden, damit Fehler in diesem Bereich nicht das gesamte Kraft­ werk außer Betrieb setzen.
Wenn eine Automation existiert, die überwacht, ob der Generator­ schalter geschlossen werden darf, dann kann liegt es nahe, sie auch den Befehl dazu geben zu lassen. Diese Anlagen zum auto­ matischen Synchronisieren müssen dann natürlich durch redundante Ausführung sicher gemacht werden.
Wird die Automation mit Hilfe eines Rechners durchgeführt, ist eine Plausibilitätsüberprüfung der Signale möglich und not­ wendig.
All dies ist seit langem Stand der Technik.
Seit etwa 1920 gibt es Drehstromanlagen auf Schiffen, die zunächst zum Antrieb dienten. Seit 1955 wird auf Handelsschiffen Drehstrom zur Versorgung der elektrischen Verbraucher verwendet. Die Generatoren wurden durch Compounderregergeräte in Harz′scher Schaltung erregt, bei denen eine Einstellung der Spannung nicht möglich ist. Nach der Forderung auf exakt gleiche Phasenlage wird nun als zweite Synchronisierbedingung die Forderung nach genauer Spannungsgleichheit aufgegeben.
Allgemein werden heute Spannungsdifferenzen von ± 10% für verträglich gehalten.
Damit findet auch beim Schließen des Generatorschalters bei Phasengleicheit ein Ausgleichsvorgang statt, der fast nur elektrischer Natur ist, und kaum Momentenschwankungen an der Welle zur Folge hat.
Bei den Generatoren mit Erregung durch Harz′sche Schaltung wurde der Parallellauf, d. h. die Blindleistungsverteilung im statio­ nären Betrieb, durch das Parallelschalten aller Erregerwicklun­ gen mittels der sog. Ausgleichsleitung erzwungen.
Mit der Weiterentwicklung des Elektromaschinenbaus entstanden bürstenlose Generatoren, deren Erregung aus Kostengründen mittels elektronischer Schaltung geregelt wird. Die Elektronik ist heute mit ausreichend driftfreien Bauteilen in der Lage, eine stabile Betriebskennlinie zu erzeugen, mit der ein Parallelbetrieb sowohl zu anderen Generatoren gleicher Größen­ ordnung, wie auch zu starren Netzen möglich ist.
Generatoren mit solchen Erregereinrichtungen sind einsetzbar in lokalen Strahlennetzen, z. B. auf Schiffen und in Notstromanlagen von Einkaufzentren, Flughäfen und Kraftwerken. In ausgedehnten Maschennetzen sind solch unflexible Erregergeräte nicht einsetz­ bar, da der Erregungszustand der Generatoren und damit die Blindleistungsabgabe genutzt wird, um die Lastaufteilung auf einzelne Maschen des Netzes optimal einzustellen.
An der Synchronisierbedingung gleicher Frequenz von Generator und Netz hat sich bisher nichts geändert.
In letzter Zeit sind neue Anforderungen an automatische Synchro­ nisiereinrichtungen formuliert worden
  • 1) Auf Schiffen werden Synchronwellengeneratoren eingesetzt, die einerseits direkt das Bordnetz speisen und andererseits über ein Getriebe starrer Übersetzung vom Propellerwellenstrang angetrieben werden. Unter Seebedingungen wird die Drehzahl dieses Generators bestimmt vom Zusammenwirken von Haupt­ maschine, deren Regler, dem Propeller und den Seegangsein­ flüssen. Die elektrische Last liegt im Bereich einiger Prozent der Hauptmaschinenleistung und hat daher keinen Einfluß auf die Drehzahl. Die Drehzahl schwankt jedoch bei schlechtem Wetter oder Zündaussetzern u. U. erheblich.
  • 2) In allen Inselnetzen besteht die Forderung, nach einem Netzausfall so schnell wie möglich wieder so viele Genera­ toren wie möglich auf′s Netz zu bekommen.
Beide Forderungen laufen darauf hinaus, bei veränderlichen Frequenzen eine Synchronisierung herbeizuführen.
An Bord von Schiffen hat man sich bisher meist dadurch geholfen, daß bei der Übergabe vom frequenzvariablen Wellengenerator auf die Hilfsdiesel diese zunächst hochgefahren, das Schiff in den Wind gedreht wurde, und dann das Umschalten über einen kurzen Blackout erfolgte. Konnte dieser nicht in Kauf genommen werden, mußte rechtzeitig vor einer Wetterverschlechterung die Last mit Hilfe konventioneller Synchronisiergeräte auf die Hilfsdiesel übergeben werden.
Auf großen, modernen Schiffen, speziell auf Schiffen mit Kühlanlagen sind die Wellengeneratoren meist für die volle Bordnetzleistung bemessen, die alternativ auch von zwei oder drei Hilfsdieseln aufgebracht werden kann. Bei solchen Schiffen muß das Synchronisieren ohne Schiffsmanöver, ohne Blackout und trotz schwankender Drehzahl möglich sein. Drehzahlschwankungen von ± 3 % sollten dabei beherrschbar sein.
Ein Sonderaufwand bei der Drehzahlregelung der Hauptmaschine sollte hier vermieden werden, weil dies zu hohen Investitions­ kosten, erhöhtem Treibstoffverbrauch und Verschleiß der Maschine führt.
Es ist also Zeit, wieder eine der liebgewordenen Synchronisier­ bedingungen aufzugeben, nämlich die Forderung nach gleicher Frequenz.
Entsprechendes folgt auch aus den bisherigen Ansätzen zur Erhöhung der Netzverfügbarkeit in Inselnetzen. Um nach einem Netzausfall möglichst schnell wieder die wichtigen Verbraucher versorgen zu können, wurden drei Konzepte verfolgt:
  • - der kleinste Generator kann alle wichtigen Verbraucher ver­ sorgen. Nach einem Netzzusammenbruch werden alle Stand-By Aggregate angefahren, der Generator, der zuerst ausreichende Spannung abgibt, übernimmt die wichtigen Verbraucher allein. Dieses Verfahren birgt große Unwägbarkeiten und führt im Betrieb nicht immer zu den gewünschten Ergebnissen.
  • - In Notstromversorgungen von Kernkraftwerken werden alle betriebsfähigen Generatoren entregt, die Generator­ schalter geschlossen und die Generatoren werden gleichzeitig erregt. Man hofft dann, daß die Maschinen sich schon irgendwie sortieren werden, was aber zu unübersichtlichen Ausgleichs­ vorgängen mit u. U. negativen Erregerströmen führen kann. Besonders schwierige Verhältnisse mit langdauernden Aus­ gleichsvorgängen finden statt, wenn sich die Polräder in Phasenopposition befinden.
  • - redundante Ausführung aller wichtigen Verbraucher, mit völliger, auch räumlicher Trennung der Energieversorgung. Dieses Verfahren ist sicher, aufwendig und teuer und findet deshalb nur bei Kriegsschiffen Anwendung.
Mit einer neuen Philosophie läßt sich auch hier ein einfacherer Ansatz finden: Die Generatoren werden schon im Hochlauf erregt und zu passender Zeit synchronisiert, so daß bei Erreichen von ca. 60% Drehzahl, und damit 60% Spannung, mehrere Generatoren parallel zur Verfügung stehen. Dies ist nur möglich, wenn es gelingt, bei sich ändernden Frequenzen zu synchronisieren.
Als Ansatz möchte ich die Frage stellen, bis zu welcher Dreh­ zahldifferenz es möglich ist, zwei Generatoren zu synchroni­ sieren. Es soll dabei zunächst vorausgesetzt werden, daß eine Einrichtung zur Verfügung steht, die bei Erkennung gleicher Phasenlage unverzüglich den Generator mit dem Netz verbindet. Ob und wie das möglich ist, soll später noch betrachtet werden. Da eine solche Einrichtung noch nicht existiert, waren uns Messungen nicht möglich. Daher wurden Simulationsrechnungen durchgeführt, deren Ziel nicht die möglichst genaue Beschreibung einer konkreten Anlage war, sondern die für eine möglichst ungünstige Konstellation allgemeingültige Ergebnisse liefern sollte. Vorausgesetzt wurden:
  • - starres Netz,
  • - Generator mit Synchronerregermaschine; auf Leerlauf erregt, kein Einfluß eines Spannungsreglers,
  • - Generatordatensatz einer typischen Bordnetzmaschine. Eine Variation des Datensatzes ermöglicht die Untersuchung des Einflusses verschiedener Generatortypen
  • - kein Einfluß des Drehzahlreglers. Es wurden Kontrollrechnungen mit idealisierten Reglern und einer realistischen Begrenzung des Drehmomentes durchgeführt.
Ein starres Netz, d. h. feste Spannung, Frequenz und Phasenlage hinter dem Generatorschalter stellt die ungünstigste Kon­ stellation von Bedingungen dar. Sie ermöglicht gleichzeitig, die Synchronmaschine in Park′scher Transformation zu rechnen. Die Erregermaschine wird als Spannungsquelle mit induktivem Innenwiderstand nachgebildet, da bei Ausgleichsvorgängen die magnetischen Vorgänge wesentlich mehr eingehen, als z. B. die Erregerspannung.
Unter diesen worst-case-Bedingungen wurden für folgende Fälle Rechnungen durchgeführt:
a) Überspannung
Hierbei ergeben sich Ausgleichsvorgänge mit einem Verlauf wie beim Kurzschluß, die Ströme sind entsprechend der Spannungs­ differenz kleiner.
b) Synchronisieren bei Phasenwinkel 30°
Die Ausgleichsvorgänge haben etwa die gleiche Amplitude wie bei einer Spannungsabweichung um 50%! Bei normaler Hand­ synchronisierung wäre solch ein Phasenfehler gerade erkenn­ bar, d. h. die Synchronisierleuchten würden gerade noch bzw. wieder glimmen. Üblicherweise hält man einen Stromscheitel­ wert vom dreifachen des Scheitelwertes im Nennbetrieb für erträglich: Das wäre in diesem Falle noch gegeben. Im Luftspalt greift in diesem Falle etwa das dreifache Nennmoment an. Bei starrer Kupplung teilen sich die Drehmomente auf Gene­ rator und Motor auf wie die Massenträgheitsmomente. Die Kupplung muß also nur einen Teil des Luftspaltmomentes übernehmen. Bei elastischen Kupplungen ist eine Dreh­ schwingungsrechnung erforderlich.
c) Synchronisieren mit delta Omega = 10%
Die hierbei auftretenden Ströme und Momente sind geringer, als diejenigen beim Synchronisieren mit Phasendifferenz. Die sehr große Drehzahldifferenz hat keine unzulässigen Ströme oder Momente zur Folge! Die Schwierigkeit in diesem Betriebs­ zustand liegt darin, daß mit der Differenzfrequenz von 10%, also mit 6 Hz, Phasenopposition und Phasenwinkel Null miteinander abwechseln. Entsprechend schnell und genau müssen die Automation und die Schaltorgane der Synchronisiereinrich­ tung arbeiten.
d) Synchronisieren mit 10% Drehzahlunterschied und 30° Phasen­ winkel
Wenn die Synchronisierung bei Drehzahldifferenz und zusätzlich nicht genauer Phasengleichheit erfolgt, dann überlagern sich die dazugehörigen Ausgleichsvorgänge fast ungestört. Die Ströme und Drehmomente reichen hier an die allgemein anerkannten Belastungsgrenzen heran. Eine Ver­ ringerung der Drehzahlabweichung bringt jedoch nur eine geringe Reduzierung der Momente und Ströme.
Im folgenden soll untersucht werden, unter welchen Vorausset­ zungen und Randbedingungen es möglich ist, bei Drehzahldifferenz zu synchronisieren.
Ich möchte hier als Bedingungen für das erfolgreiche Synchroni­ sieren folgende Verhältnisse ansetzen:
  • - Ein in-Tritt-Fallen des Generators scheint bei einer sehr hohen Drehzahldifferenz von 10% problemlos gewährleistet, auch wenn
  • - die Phasendifferenz bis zu 30° beträgt.
Das bedeutet, daß für die Entscheidung, ob die Synchronisier­ bedingungen erfüllt sind, oder nicht, 60 Grad elektrischer Winkel zur Verfügung stehen. Diese 60 Grad werden bei 10% Drehzahldifferenz in knapp 28 msec durchlaufen. Dabei sollte die Synchronisiergenauigkeit, also die von der Automation benötigte Toleranz der Phasenabweichung so klein wie möglich sein, weil aus großen Phasenwinkeln große Belastungen folgen.
Die Phasenwinkelmessung wird zu einem echten Problem:
in vorhandenen Synchronisiereinrichtungen werden meist die Synchronisierlampen elektronisch nachgebildet:
Die Spannungen über den Schalterkontakten werden durch Subtrak­ tion der Spannungen vor und hinter dem Schalter ermittelt, und gleichgerichtet. Üblicherweise muß dieses Signal noch gefiltert werden und gibt damit nicht mehr verzögerungsfrei den Verlauf des Betrages der Differenzspannung wieder. Trotzdem sollte sich aus dem Verlauf dieser gleichgerichteten Spannung auch bei 10% Drehzahldifferenz der Zeitpunkt für Phasenwinkel Null erkennen lassen. Dies gilt jedenfalls für konstante Frequenzen von Netz und Generator, dann besteht hinreichend Zeit, den Signalverlauf zu analysieren und das Auftreten des nächsten Nullpunktes vor­ herzusagen.
Schwieriger wird die Aufgabe schon, wenn man die Kennlinien der üblichen Erregergeräte zugrunde legt: Bei konstantem Verhältnis U/f bedeuten 10% Drehzahldifferenz auch 10% Span­ nungsdifferenz, und damit hat die Gleichspannung am Ausgang der Phasenwinkelerkennung keine Nullberührungen mehr. Die Entschei­ dung, wann der optimale Zeitpunkt zum Zuschalten erreicht ist, erfordert dann wesentlich ausgefeiltere Kriterien.
Endgültig scheitern dürfte dieses Verfahren, wenn eine der beiden Drehzahlen schnelle Änderungen durchmacht, wie dies z. B. bei Wellengeneratoranlagen bei Schlechtwetter vorkommt. Der Zeitpunkt der Phasengleichheit kann dann nicht mehr aus der Vergangenheit für die Zukunft prognostiziert werden, sondern muß unmittelbar erkannt werden.
Eine recht elegante Schaltung zur Feinmessung des Phasenwinkels läßt sich unter Verwendung von drei Multiplizierern aufbauen: Man multipliziert jeweils zwei um neunzig Grad phasenverschobene Signale miteinander. z. B.
F = UR,Netz * UST,Gen + US,Netz * UTR,Gen + UT,Netz * URS,Gen.
Ist die Summe dieser beiden Produkte Null, kann zugeschaltet werden. Dieses Signal bedarf keiner Glättung und ist unabhängig von der Spannungsamplitude bei Phasengleichheit genau Null. Damit besteht die Möglichkeit zu einer ausreichend genauen Erkennung.
Selbstverständlich müßte eine solche Schaltung überwacht werden, um Fehler durch Phasenausfall, Ausfall eines Multiplizierers oder andere Defekte zu erkennen. Dies ist z. B. mit Hilfe der althergebrachten Schaltungen möglich, die vor dem Zuschalt­ befehl eine Plausibilitätsprüfung durchführen und im Fehlerfalle die Befehlsweitergabe blockieren.
Eine weitere Komponente der Synchronisiereinrichtung ist der eigentliche Schalter. Üblicherweise handelt es sich hier um motorbetriebene Leistungsschalter, die typisch etwa 80 msec vom elektrischen Einschaltbefehl bis zum Schließen der Kontakte benötigen.
In dem hier gezeigten Beispiel müßte der Einschaltbefehl also bei Phasenopposition gegeben werden, eine Reaktion auf Drehzahl­ änderungen bleibt danach völlig ausgeschlossen. Außerdem vari­ iert die zum Einschalten benötigte Zeit eines Leistungsschalters je nach Alter, Temperatur, Erschütterungen und Netzspannung um schätzungsweise ± 20 msec. Damit ist ein Synchronisieren nur bis etwa 3 Hz Differenzfrequenz theoretisch überhaupt möglich.
Strebt man größere Drehzahldifferenzen bzw. kleinere Differenz­ winkel an, sind schnellere bzw. weniger streuende Schalter erforderlich. Hier bieten sich z. B. Schütze an. Ein mittelgroßer Leistungsschütz hat nach unseren Messungen eine typische Anzugszeit von 20 msec. Diese Anzugszeit wird stark beeinflußt vom Phasenwinkel der Versorgungsspannung im Einschaltaugen­ blick, und vom Betrag der Netzspannung.
Der Streubereich der Anzugszeit allein aufgrund dieser Parameter liegt, wie hier zu sehen ist, bei etwa ± 6 msec, unter Berück­ sichtigung weiterer Einflußgrößen wird man mit ± 10 msec rechnen müssen. Damit ist unter den oben gemachten Voraussetzungen ein Synchronisieren möglich, wenn der Nulldurchgang des Phasen­ winkels um 20 msec vorhergesagt werden kann und ein Aufschalten bei ± 30° zugelassen wird.
Kritik zum Stand der Technik
Zur Schonung der Maschine, bzw. um die Sicherheit zu erhöhen, ist eine Schaltung anzustreben, die vom Prinzip her keinen Phasenfehler einkalkuliert. Dafür werden Schalter benötigt, die ohne Streuung in der Einschaltverzögerung und am besten völlig ohne Einschaltverzögerung auskommen. Für die hier betrachteten Zeiten und Ströme kann man handelsübliche Leistungsthyristoren als solch ideale Schalter betrachten. Wegen des Aufwandes sowohl für die Bauelemente, wie auch für die Auslöse-Elektronik empfiehlt sich eine Schaltung wie sie auf dem Bild gezeigt wird:
Diese Schaltung geht in ihren Ansätzen auf eine Patentanmeldung von Thamm von der Universität Rostock zurück.
Erfindungsmäßig wird folgende Anordnung vorgeschlagen: Mittels Schützen wird die zu synchronisierende Maschine auf die Synchronisierschiene geschaltet. Als schneller Schalter dient hier eine Schaltung aus drei Thyristoren und drei Dioden. Die drei Dioden sperren den Strom solange, bis die Thyristoren gezündet werden. Nach der Zündung ist zu jedem Zeitpunkt von jedem der drei Paare ein Ventil leitend. Die Zeit, die ein gewöhnlicher Netzthyristor zum Zünden braucht, kann für die hier betrachteten Vorgänge vernachlässigt werden. Die Thyristoren sind mit Drosselspulen in Reihe geschaltet, die den Strom unter worst-case-Bedingungen so begrenzen, daß die Thyristoren unbeschädigt bleiben. Die Thyristoren sollten dabei so dimensioniert sein, daß sie etwa den dreifachen Maschinen­ nennstrom für mindestens 100 msec führen können. Der Nennstrom dieser Thyristoren müßte also in der Größenordnung des Nenn­ stromes des größten Generators liegen. Die Drosseln sollten dann eine Reaktanz etwa 5 *xd′′ des Generators haben. Die im Bild eingezeichneten Sicherungen sind nur als Trennstellen für eine Abschaltung im Falle eines Fehlers in der Anlage zu verstehen. Da die Teile dieser Schaltung nur vom Synchronisierbefehl bis zum Einschalten der Leistungsschalter Strom führen (maximal 100 msec), können sie sehr klein dimensioniert werden. Sollte das Schließen des Leistungsschalters fehlschlagen, können unschädlich die Zündimpulse nach 100 msec gesperrt werden, so daß die Anlage in keinem Falle überlastet wird. Gleichzeitig mit dem Zündimpuls für die Thyristoren muß dann der Leistungsschalter seinen Steuerbefehl erhalten, so daß die Thyristoren möglichst bald überbrückt werden. Kombiniert man die oben beschriebene Multiplizierer-Schaltung mit der schnellen Schaltfähigkeit von Halbleiterschaltern, so scheint ein Zuschalten bei mehr als 10% Drehzahldifferenz möglich, mit einer sogar geringeren Belastung des Generators gegenüber dem Fall, daß bei gleicher Frequenz um 30° "daneben­ synchronisiert" wird. Damit ist es durchaus realistisch, z. B. bei Ausfall der Haupt­ maschine den Wellengenerator bei sinkender Drehzahl des Propel­ lers einige Sekunden weiterzubetreiben, und die Bordnetzlast vom ersten hochlaufenden Diesel übernehmen zu lassen. Das Übergeben von Last vom durch Seegangseinflüsse drehzahl­ veränderlichen Wellengenerator auf die Hilfsdiesel ist für diese Einrichtung kein Problem.

Claims (3)

1. Einrichtung zum Synchronisieren von Generatoren auf ein Netz stark schwankender Frequenz, dadurch gekennzeichnet, daß jeder einzelne Generator parallel zu seinem Leistungs­ schalter und der Sammelschiene über ein Schaltschütz oder ein Schaltgerät vergleichbarer Konstruktion mit einer Hilfsschiene verbunden ist, wobei die Schaltschütze so gegeneinander verriegelt sind, daß nur jeweils ein Generator auf die Hilfsschiene schaltbar ist und daß zwischen der Hilfsschiene und der Sammelschiene die Serienschaltung aus einer Drosselspule und aus einer Stromrichterschaltung angeordnet ist, wobei die Stromrichterschaltung vorzugsweise aus einer dreisträngigen Antiparallelschaltung von Thyristoren oder einer dreistängigen Antiparallelschaltung von drei Thyristoren und Dioden besteht.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zündeinrichtung für die Thyristoren vorgesehen ist, die auf die Thyristoren gleichzeitig im Sinne des Einschaltens wirkt.
3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktanz der Drosselspule so bemessen ist, daß sie Kurzschlußströme in der Anordnung nach Anspruch 1 durch innere und äußere Fehler auf Werte begrenzt, die durch die Schaltschützen oder durch Sicherungen abgeschaltet werden können und daß ihre Strombelastbarkeit so bemessen ist, daß sie den dreifachen Nennstrom für 0,1 s führen können.
DE19914101821 1991-01-23 1991-01-23 Einrichtung zum synchronisieren von generatoren auf ein netz stark schwankender frequenz Withdrawn DE4101821A1 (de)

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