DE422560C

DE422560C - Process for the operation of electrical power generation systems with several locally separated power plants

Info

Publication number: DE422560C
Application number: DEA37560D
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1922-04-16
Filing date: 1922-04-16
Publication date: 1925-12-04

Description

Verfahren zum Betriebe von elektrischen Krafterzeugungsanlagen mit mehreren örtlich getrennten Kraftwerken. Es sind elektrische Kraftanlagen bekannt geworden, deren Netz aus einem Hauptwerk und je nach dem Belastungszustand aus weiteren, vom Hauptwerk örtlich getrennten Nebenkraftwerken gespeist wird und bei denen die Nebenkraftwerke ohne jede Bedienung sind und vom Hauptwerk aus selbsttätig in und außer Betrieb gesetzt werden. Soll das Hauptwerk entlastet werden, so wird dort die Speiseleitung des Nebenkraftwerks unter Spannung gesetzt; dadurch kommen zunächst die Primärmaschinen in Betrieb, und die mit ihnen gekuppelten Synchrongeneratoren werden entweder unerregt unmittelbar oder erregt über große Drosselspulen an das Netz angeschlossen, wo sie allmählich oder plötzlich in den Synchronismus hineingerissen werden. Im ersteren Falle läßt man sie asynchron anlaufen und gibt bei annäherndem Synchronismus die Erregung darauf, im letzteren Falle wird der beim falschen Parallelschalten entstehende Ausgleichstrom durch die Drosselspulen auf einen praktisch zulässigen Wert vermindert. Beide Arten der Parallelschaltung haben bedeutende Nachteile. Die erste verlangt besonders gebaute Maschinen, die einen weit schlechteren Wirkungsgrad besitzen als die normalen Synchronmaschinen. Bei der zweiten Art werden die Maschinen sehr ungünstig beansprucht, da sehr große mechanische Stöße auftreten, die für Wellen, Läger und Wicklungen gefährlich werden können; außerdem sind große unwirtschaftliche Drosselspulen und große Schaltapparate erforderlich: Nach der Erfindung liegen diese Nachteile nicht vor, indem das mehr oder weniger- gewaltsame Synchronisieren der Generatoren des Nebenkraftwerks vermieden und durch eine einwandfreie Synchronisiermethode mittels einer besonderen Parallclschsltvorrichtung ersetzt wird, wie sie bereits in selbsttätigen Umformerstationen bekannt geworden ist. Eine solche Synchronisierung wird erfindungsgemäß kombiniert mit einer selbsttätigen Beeinflussung des Reglers der Primärmaschine derart, daß die Drehzahl der letzteren wiederholt langsam durch den Synchronpunkt pendelt, und zwar so lange, bis die Parallelschaltung des elektrischen Generators erfolgt ist.Process for the operation of electrical power generation systems with several locally separated power plants. Electrical power plants are known whose network consists of a main plant and, depending on the load condition, of further, from the main plant locally separated auxiliary power plants is fed and where the Ancillary power plants without any operation are automatically in and from the main plant be taken out of service. If the main plant is to be relieved, there will be the feed line of the auxiliary power plant is energized; thereby come first the primary machines in operation and the synchronous generators coupled to them are either directly unexcited or excited via large inductors to the Connected to the network, where it is gradually or suddenly dragged into synchronism will. In the former case, they are allowed to start asynchronously, and in the case of approximate Synchronism the excitation on it, in the latter case that of the wrong parallel connection resulting equalizing current through the choke coils to a practically permissible Decreased value. Both types of parallel connection have significant disadvantages. the first requires specially built machines that are far inferior in efficiency than the normal synchronous machines. The second type is the machines very unfavorably stressed, as very large mechanical shocks occur, which for shafts, Bearings and windings can be dangerous; besides, they are large uneconomical Choke coils and large switchgear required: According to the invention, these are Disadvantages do not have to be made by the more or less violent Synchronize of the generators of the auxiliary power plant avoided and by a perfect synchronization method is replaced by a special parallel locking device, as it is already has become known in automatic converter stations. Such a synchronization is combined according to the invention with an automatic influencing of the controller the primary machine in such a way that the speed of the latter is repeated slowly by the synchronization point oscillates until the parallel connection of the electrical Generator is done.

In dem auf der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel eines hydroelektrischen Nebenkraftwerkes ist eine Parallelschaltvorichtung nach Patent 3o8263 verwendet, die sich durch Einfachheit und einstellbare Empfindlichkeit auszeichnet. An Hand dieser Zeichnung soll nunmehr die Wirkungsweise der Einrichtung beschrieben werden.In the embodiment shown in the drawing of a hydroelectric Secondary power station, a parallel switching device according to patent 3o8263 is used, which is characterized by simplicity and adjustable sensitivity. Based This drawing will now describe the operation of the device.

Das Kraftwerk sei zunächst ausgeschaltet, w_e es il dzr Zeichnung veranschaulicht ist. Zu seiner Inbetriebsetzung wird im Hauptkraftwerk d:e Fernleitung i durch Schließung des zugehörigen Schalters an Spannung gelegt. Dadurch erhält zunächst lediglich die Einschaltspule 2 der Turbine 3 Strom und stellt den Steuerschieber 4 um, so daß nunmehr der hydraulische Servomotor 5 den Turbinenschieber 6 öffnet. Gleichzeug wird durch öffnen des Kontaktes 7 die Einschaltspule 2 stromlos, während -der im Stromkreis der Ausschaltspule $ liegende Kontakt g geschlossen wird. Die Turbine 3 läuft nun an, und der Generator r o wird durch seine selbsterregte Erregermaschine i x auf Spannung gebracht. Gleichzeitig gibt die gleichfalls von der Turbine 3 angetriebene Tachometerdynamo 12 Spannung. Ist die Drehzahl der Turbine nahezu normal, so reicht die Spannung der Tachometerdynamo aus, um das Relais 13 zum Ansprechen zu bringen, welches den selbsttätigen Parallelschaltapparat 15 in Tätigkeit setzt. Alsbald wird die Spannung des Generators r o vom Schnellregler 1 ¢ konstant gehalten. Zugleich beginnt der Parallelschaltapparat 15 zu pendeln und schließt bei Synchronismus zwischen Netz 1 und Maschine ro von genügender Zeitdauer über das im Apparat enthaltene Zeitrelais 16 den Stromkreis des Einschaltmagneten 17 und damit den Hauptschalter r8. Dabei werden zugleich die Kontakte ig und 20 geöffnet und der Stromkreis der beiden Relais r3 und 21 unterbrochen, die beide von der Tachometerdynamo gespeist wurden, nach erfolgter Parallelschaltung aber nicht mehr gebraucht werden.The power plant is initially switched off, as shown in the drawing is illustrated. In order to put it into operation, the main power plant d: e pipeline i applied voltage by closing the associated switch. This gets initially only the switch-on coil 2 of the turbine 3 current and sets the control slide 4 um, so that now the hydraulic servomotor 5 opens the turbine valve 6. At the same time, the closing coil 2 is de-energized by opening the contact 7, while -the contact g in the circuit of the opening coil $ is closed. the Turbine 3 now starts up and the generator r o is powered by its self-excited exciter i x put on tension. At the same time there is also the turbine 3 driven Speedometer dynamo 12 voltage. If the speed of the turbine is almost normal, it is enough the voltage of the speedometer dynamo to make the relay 13 respond, which sets the automatic parallel switching apparatus 15 in action. Soon it will the voltage of the generator r o kept constant by the rapid regulator 1 ¢. Simultaneously the parallel switching device 15 begins to oscillate and closes between synchronism Network 1 and machine ro of sufficient duration via the time relay contained in the apparatus 16 the circuit of the switch-on magnet 17 and thus the main switch r8. Included the contacts ig and 20 are opened at the same time and the circuit of the two relays r3 and 21 interrupted, both of which were fed by the tachometer dynamo but are no longer needed after a parallel connection.

Das Relais 21 dient dazu, vor erfolgter Parallelschaltung der beiden Kraftwerke die Turbine ro immer wieder durch den Synchronismus laufen zu lassen. Zu diesem Zweck ist ein kleiner Induktionsmotor 22 vorgesehen, der den Regler 23 und damit über die Regeldüse 24 den Wasserzufluß zur Turbine 3 beeinfiußt. Der Motor treibt über ein Zahnradvorgelege 25 die Schraubenspindel 26 an, deren Wandermutter den Fixpunkt des Reglerhebels 27 verstellt, und zwar bei unerregtem Relais 21 im öffnungssinne der Düse, so daß sich die Turbine beschleunigt. Bei einer bestimmten, etwas übernormalen Geschwindigkeit der Turbine 3 zieht das Relais 21 seinen Kern an und schaltet damit den Motor 22 um, so daß nunmehr allmählich die Düse 24 geschlossen wird; die Spannung der Tachometerdynamo sinkt infolge Rückgangs ihrer Drehzahl so lange, bis das Relais 21 seinen Anker wieder los'_äßt und den Motor 22 wieder umsteuert usf. Jedesmal durchläuft der Tur-U_neng:--nerator ro den Synchronismus, und es ist wahrscheinlich, daß mind--stens beim zweitenmal die Parallelschaltung erfolgt. Wie erwähnt, wird gleichzeitig mit dem Einlegen des Hauptschalters 18 der Stromkreis d--s Relais 21 bei 2o unterbrochen. Der Motor 22 läuft zunächst weiter und führt die Wandermutter in diejenige Endstellung, in der die Düse 24 ganz geöffnet ist und der Motor 22 mittels Schl3paschalters 28 ausgeschaltet wi_-d, worauf der Regler 23 allein die Geschwindigkeitsregelung übernimmt.The relay 21 is used before the two are connected in parallel Power plants to let the turbine ro run again and again through the synchronism. For this purpose, a small induction motor 22 is provided which controls the controller 23 and thus influences the water inflow to the turbine 3 via the control nozzle 24. The motor drives the screw spindle 26 via a gear train 25, its traveling nut the fixed point of the regulator lever 27 is adjusted, with the relay 21 in the de-energized state opening direction of the nozzle, so that the turbine accelerates. At a certain Somewhat above normal speed of the turbine 3, the relay 21 pulls its core on and thus switches over the motor 22, so that the nozzle 24 is now gradually closed will; the voltage of the speedometer dynamo drops as a result of the decrease in its speed long until the relay 21 releases its armature again and reverses the motor 22 again etc. Each time the Tur-U_neng: - nerator ro runs through the synchronism, and it is it is likely that the parallel connection will take place at least the second time. As mentioned, is simultaneously with the insertion of the main switch 18 of the circuit d - s relay 21 interrupted at 2o. The motor 22 initially continues to run and leads the traveling nut in that end position in which the nozzle 24 is fully open and the motor 22 is switched off by means of Schl3paschalters 28, whereupon the controller 23 alone takes over the cruise control.

In der aus Deutlichkeitsgründen gezeichneten Mittelstellung kann der Schleppschalter a8 betriebsmäßig niemals stehenbleiben. Wird die Zentrale abgeschaltet, so kommt der Motor 22 ebenfalls zum Stillstand, und zwar in der Stellung, in der der Drehzahlregler 23 für die höchste Drehzahl., entsprechend Vollastbeaufschlagung, eingestellt ist: Wird die Zentrale wieder angelassen, so braucht der Hilfsmotor 22 zunächst nicht anzulaufen. Erst wenn die Drehzahl den Synchronwert überschritten hat und das Relais 21 zum Ansprechen kommt, läuft der Motor an und verstellt den Drehzahlregler langsam im Sinne einer Drehzahlabnahme. Darauf tritt das obenerwähnte, langsame Pendeln ein, bis die Parallelschaltung erfolgt ist und der Motor den Drehzahlregler wieder auf die Vollastbeaufschlagung einstellt. Der Schleppschalter 28 schaltet dann wiederum den Motor ab und bereitet ihn für die Gegendrehrichtung vor.In the middle position drawn for the sake of clarity, the Drag switch a8 never stops during operation. If the control center is switched off, so the motor 22 also comes to a standstill, in the position in which the speed controller 23 for the highest speed., corresponding to full load, is set: If the control center is started again, the auxiliary motor needs 22 initially not to start. Only when the speed exceeds the synchronous value has and the relay 21 comes to response, the motor starts and adjusts the Speed controller slow in the sense of a speed decrease. This is followed by the above-mentioned Slow oscillation until the parallel connection is made and the motor controls the speed controller adjusts to full load application again. The tow switch 28 switches then turn off the motor and prepare it for the opposite direction of rotation.

Die Wiederausschaltung des Nebenwerkes erfolgt über das Sicherheitsrelais 29, durch dessen Ansprechen der Stromkreis der Ausschaltspule 8 mittels Kontakt 3o geschlossen, der . Steuerschieber 4 umgelegt und so der Servomotor 5 zum Schließen des Turbinenschiebers 6 veranlaßt wird. Mit dem Relais 29 muß gleichzeitig eine Vorrichtung zum öffnen des Hauptschalters i g verbunden sein, die in der Zeichnung nicht angegeben ist, um die Übersichtlichkeit d°s Schaubildes nicht noch weiter zu beeinträchtigen.The auxiliary plant is switched off again via the safety relay 29, through the response of which the circuit of the opening coil 8 by means of contact 3o closed that. Control slide 4 turned over and so the servomotor 5 to close of the turbine valve 6 is caused. With the relay 29 must be at the same time Device for opening the main switch i g connected to the in is not specified in the drawing for the sake of clarity of the diagram to affect even further.

Aus dem gleichen Grunde sind sämtliche übrigen Sicherheitsapparate, Auslösevorrichtungen und Verriegelungen, die der Betrieb eines Kraftwerkes erfordert, weggclissen. Dazu gehören Höchststromrelais, Null--pannungsrelais, Rückwattrelais, Temperaturrelais für Wicklungen und Lager, evtl. Schutzregler zur Verhütung der Überlastung des Nebenkraftwerks, ferner ein Mindeststromzeitrelais, das nach einer gewissen Zeit das Nebenkraftwerk selbsttätig ausschaltet, wenn entweder der betreffende Schalter im Hauptwerk geöffnet wird oder wenn die Belastung des Nebenwerkes ,unter einen gewissen Wert sinkt, sein Betrieb also nicht mehr erforderlich ist. Auch ein Wassermangelrelais kann vorgesehen werdon.For the same reason, all other security devices Tripping devices and interlocks required for the operation of a power plant, removed. These include high current relays, zero voltage relays, reverse power relays, Temperature relay for windings and bearings, possibly protective regulator to prevent the Overload of the auxiliary power plant, also a minimum current time relay, which after a the auxiliary power plant switches off automatically for a certain time, if either the relevant one Switch in the main plant is opened or if the load on the auxiliary plant, below decreases a certain value, so its operation is no longer necessary. Also a Low water relay can be provided.

Ein großer Teil der genannten Apparate kann das Sicherheitsrela'_s 29 mitbenutzen, d. h. ihr Ansprechen würde das Relais 29 in Wirkung setzen. Dieses Relais kann so eingerichtet werden, daß nach erfolgtem Ansprechen der Stromkreis der Einschaltspule 2 am Kontakt 3 i unterbrochen bleibt, daß also eine selbsttätige Wiedereinschaltung dzs Nebenkra ftwerks so lange unmöglich gemacht wird, bis das Relais von Hand wieder in seine Normalstellung gebracht worden ist. Diese Verriegelung der Einschaltspule 2 erfolgt aber nur, wenn eine Störung innerhalb d°s Kraftwerks vorliegt, nicht, wenn sie im Netz stattfindet.A large part of the devices mentioned can be the safety relay 29 share, d. H. their response would set the relay 29 in effect. This Relay can be set up in such a way that after it has responded, the circuit the closing coil 2 at contact 3 i remains interrupted, so that an automatic Reconnection of the auxiliary power plant is made impossible until the Relay has been returned to its normal position by hand. This lock the closing coil 2 only takes place if there is a fault within the power plant is present, not if it takes place in the network.

Wie erwähnt, dient die beschriebene Schaltung nur als Ausführungsbeispiel für die Erfindung. Der hydraulische Servomotor 5 könnte durch einen elektrischen mit elektrischer Steuerung ersetzt werden. Ebenso könnte an die Stelle der elektrischen Regulierverstellvorrichtung 22, 28 eine hydraulische treten.As mentioned, the circuit described serves only as an exemplary embodiment for the invention. The hydraulic servo motor 5 could by an electric can be replaced with electrical controls. Likewise could take the place of the electrical Regulating adjustment device 22, 28 a hydraulic step.

Das geschilderte Verfahren ist unter Vornahme der entsprechenden Änderungen an den erforderlichen Einrichtungen auch bei Kraftwerken mit anderen Kraftmaschinen, wie Verbrennungsmaschinen, Dampfmaschinen usw., verwendbar. Auch lassen sich nach dem gleichen Prinzip mehrere Einheiten in dem gleichen Nebenkraftwerk zugleich oder nach Bedarf hintereinander selbsttätig zu- und abschalten. Auch mehrere Nebenkraftwerke können auf diese Weise zu- und abgeschaltet werden.The procedure outlined is with making the appropriate changes at the necessary facilities also in power plants with other power machines, such as combustion engines, steam engines, etc., can be used. Also let up the same principle several units in the same auxiliary power plant at the same time or automatically switch on and off one after the other as required. Also several auxiliary power plants can be switched on and off in this way.

Ferner lassen sich Einrichtungen treffen, die bewirken, daß das Zu- und Abschalten des Nebenwerks vollkommen selbsttätig, z. B. in Abhängigkeit von der Netzbelastung, erfolgt.Furthermore, institutions can be set up to ensure that the access and shutdown of the auxiliary work completely automatically, z. B. depending on the network load.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Procedure for the operation of electrical power generation systems with several locally separated power plants, in which the auxiliary power plants without every operator is and including its primary machines and those coupled with them Synchronous generators by means of a remote switch or depending on the network load are automatically put into operation, characterized in that after commissioning of the primary machine whose controller is automatically influenced in such a way that it is switched to parallel the speed of the primary machine for repeated slow oscillation by the synchronous. point causes and that thereby the synchronous machine by means of a special parallel switching device is switched to the network in a manner known per se.

2. Order to exercise of the method according to claim i, characterized in that both the parallel switching device the synchronous generator and the pendulum device according to claim q. through the Voltage of a tachometer dynamo driven by the primary machine in effect is set.

3. Arrangement for exercising the method n2 ch claim i, characterized characterized in that the parallel switching device by a special, of the The relay (i3) depending on the speed and the position of the main switch is switched on and off will. ¢.

Method according to claim i, characterized in that small safety devices, which respond themselves in the event of malfunctions in the auxiliary plant, an automatic ZVi; @ dereinschaltz # n completely prevent the work, at least after a certain period of time, while the reclosing device is not locked in the event of faults in the network.

5. A method for shutting down the secondary power plant according to claim i, characterized characterized in that it is switched off in the main plant, whereupon a zero-current time relay the main switch of the auxiliary plant opens and the power supplies: supply to the primary machine blocks if there is no load for a certain time when the main switch is closed.