DE4339340A1 - Schaltung zur Minimierung des Blindleistungsaustauschs an der Kupplung zwischen Fremd- und Eigennetz bei Vorhandensein eines eigenen Generators - Google Patents
Schaltung zur Minimierung des Blindleistungsaustauschs an der Kupplung zwischen Fremd- und Eigennetz bei Vorhandensein eines eigenen GeneratorsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Minimierung
des Blindleistungsaustauschs zwischen Fremd- und
Eigennetz mit einem Generator mit Spannungsregler im
Eigennetz, wobei eine Stabilisierungseinrichtung vor
gesehen ist.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Eigen
netze, die mit einem öffentlichen Netz gekuppelt
sind, wobei in den Eigennetzen Generatoren betrieben
werden und Stromverbraucher installiert sind, mit
stark schwankendem Blindleistungsbedarf, wie er z. B.
bei Stromrichterantrieben für Fördermaschinen und
Walzwerke auftritt.
Blindstrom leistet zwar keine Arbeit, verursacht aber
in Generatoren, Kabeln, Freileitungen und Transfor
matoren Verluste, die im Kraftwerk als Wirkleistung
erzeugt werden müssen. Aus diesem Grunde und weil
diese Verluste von der Phasenlage des Stromes
unabhängig sind, haben die Elektrizitätswerke ein
Interesse daran, daß die Verbraucher die Leistung mit
einem möglichst kleinen Phasenwinkel (cos ϕ ca. 1)
abnehmen, d. h. ihre Blindstromentnahme durch Konden
satoren oder übererregte Synchronmaschinen kompen
sieren. Bei überhöhtem Blindstrombezug müssen größere
Verbraucher im allgemeinen die Blindarbeit nach einem
besonderen Tarif bezahlen.
Auch die Lieferung von Blindarbeit aus dem eigenen
ins öffentliche Netz ist unwirtschaftlich, da sie in
den eigenen Generatoren und im eigenen Netz Verluste
erzeugt, die vom Energieversorgungsunternehmen hier
wiederum nicht bezahlt werden.
Hieraus folgt, daß der Blindstromaustausch zwischen
Verbraucher und Energieversorgungsunternehmen mög
lichst gering sein sollte.
Generatoren, die mit weiteren Generatoren oder mit
Fremdnetzen parallel arbeiten sollen, müssen eine
Stabilisierungseinrichtung ("Statik") besitzen, ohne
die ein Parallelbetrieb nicht möglich wäre. Der Grund
dafür ist folgender:
Jeder Generator hat einen Spannungsregler, der dafür
sorgt, daß die Spannung im Netz nicht nennenswert vom
vorgegebenen Sollwert abweicht. Ein solcher Regler
besitzt meist Integralverhalten.
Es ist aber nicht möglich, die Soll-Spannungen für
solche Spannungsregler zweier Generatoren genau auf
gleiche Werte, bzw. auf die vom Fremdnetz meist sehr
starr vorgegebenen Spannung einzustellen. Die Folge
ist, daß ein Spannungsregler z. B. eine zu niedrige
Spannung sieht und deshalb den Generator stärker
erregt, ohne die Spannung wesentlich beeinflussen zu
können. Das führt dazu, daß der Generator stetig mehr
Blindstrom erzeugt und schließlich durch Überlast
abgeschaltet wird.
Sieht der Spannungsregler dagegen eine zu hohe
Spannung, so wird er die Generatorerregung laufend
verringern, ebenfalls ohne wesentlichen Einfluß auf
die Netzspannung, der Generator reduziert zuerst
seine Blindstromerzeugung bis auf Null und bezieht
schließlich soviel Blindstrom, daß er wieder durch
Überlast abgeschaltet wird. Evtl. fällt er bereits
vorher "außer Tritt" und wird wegen des dann auf
tretenden kurzschlußartigen Stromes ebenfalls abge
schaltet werden.
Festzuhalten ist, daß der Zusatzstrom bei Über- oder
Untererregung stets ein Blindstrom ist.
Eine aus dem Stand der Technik bekannte Stabilisie
rungseinrichtung schafft hier Abhilfe wie folgt (Fig.
1.):
Es wurde gezeigt, daß bei Höhererregung ein Generator
mehr, bei Aberregung aber weniger Blindstrom erzeugt.
Durch die Stabilisierungseinrichtung (Statik) wird
zum eigentlichen Spannungs-Istwert (2) der Spannungs
abfall an einem Widerstand (4) addiert, der von einem
dem Generatorstrom proportionalen Strom (über Strom
wandler 1) durchflossen wird (Fig. 1).
Ströme und Spannungen werden so ausgewählt, daß sie
bei reiner Wirkstromerzeugung des Generators in der
Phase um 90° gegeneinander verdreht sind, oder anders
ausgedrückt, bei reiner Blindstromerzeugung liegen
sie in Phase.
Der Sinn der "Statik" ist, daß der Spannungsregler,
wenn er eine höhere Spannung fordert, der Generator
sie aber nicht erreichen kann, weil das Netz zu starr
ist oder der zweite Generator-Spannungsregler seinen.
Generator zum Gegensteuern veranlaßt, zufrieden ist,
wenn statt einer Spannungserhöhung der Generator
einen größeren Blindstrom liefert. Andererseits
akzeptiert der Spannungsregler statt einer - nicht
erreichbaren - Spannungsabsenkung eine Verringerung
der Blindstromerzeugung des Generators.
Zur Stabilisierung des Spannungsreglers ist bekannt,
zum Spannungsistwert eine Spannung zu addieren, die
aus dem Spannungsabfall des Generatorstroms an einem
Widerstand gewonnen wird. Hierdurch wird erreicht,
daß bei begrenzter Möglichkeit zur Spannungsbeein
flussung statt z. B. einer Spannungserhöhung eine
Vergrößerung der Blindstromerzeugung aus dem Genera
tor vom Spannungsregler akzeptiert wird.
Stand der Technik ist es weiterhin, dem Spannungs
regler mit Statik einen cos ϕ-Regler nachzuschalten.
Hierbei wird dem cos ϕ-Regler die Generatorspannung
und der Strom des Netzstromwandlers auf geschaltet.
Hiermit beeinflußt er den Spannungsregler. Eine
derartige Schaltung ist überaus kompliziert und teuer
und hat wegen integrierter Meßumformer und Stell
widerstände eine große Zeitkonstante.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schal
tung der eingangs genannten Art bereit zustellen, die
schneller, genauer und mit geringerem Aufwand in der
Lage ist, auf Blindleistungsspitzen zu reagieren, mit
dem Ziel, den Blindleistungsaustausch zu minimieren.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
der Strom für die Stabilisierungseinrichtung an dem
Übergabepunkt zwischen Fremd- und Eigennetz entnommen
wird.
Hierbei weist der Übergabepunkt einen Stromwandler
auf, dem der Strom für die Stabilisierung entnommen
wird.
Nach einem Merkmal der Erfindung besitzt der Genera
tor einen Stromwandler, wobei bei Inselbetrieb der
Generator der Spannungsregler des Generators den
Strom für die Stabilisierung dem Generatorstromwand
ler entnimmt.
Im Gegensatz dazu wird im Netzbetrieb der Strom für
die Stabilisierungseinrichtung dem Netzstromwandler
entnommen.
Bei Kurzschluß im Eigennetz ist vorgesehen, daß trotz
weiterer Verbindung mit dem Fremdnetz der Spannungs
regler den Strom für die Stabilisierung dem Genera
torstromwandler entnimmt.
Die Regelung der Übergabeblindleistung erfolgt der
art, daß parallel zur Sekundärseite des Stromwandlers
im Übergabepunkt ein Zusatzwiderstand geschaltet ist,
wobei bei Netzbetrieb der Spannungsabfall an dem
Widerstand zur Spannung des Generatorspannungswand
lers addiert wird und die Summe als Spannungsistwert
mit dem Spannungssollwert des Spannungsreglers ver
glichen wird.
Bei Netzbetrieb erfolgt die Regelung der Übergabe
blindleistung derart, daß durch eine Vergrößerung des
Blindstrombezuges eine Spannungsabsenkung vorge
täuscht wird, auf die der Spannungsregler mit einer
stärkeren Erregung reagiert und somit eine erhöhte
Blindstromproduktion des Generators erfolgt, die das
vorher eingetretene Blindstromdefizit ausgleicht.
Bei Inselbetrieb wird für die Stabilisierungsein
richtung der Spannungsabfall des Generatorstroms
(Generatorstromwandler) am Statikwiderstand zum
Spannungsistwert addiert und die Summe mit dem
Spannungssollwert des Spannungsreglers verglichen.
Durch eine Veränderung des Widerstandswertes kann die
Empfindlichkeit der Regelung beeinflußt und eine
gegebenenfalls vorhandene Schwingungsneigung des
Systems beseitigt werden.
Mit einer solchen Einrichtung wurde in einem Netz mit
ca. 15 MW Verbrauch, wovon 10 MW aus Eigenerzeugung
stammen, sowie einem Stromrichterantrieb, der alle 70
Sekunden eine Blindverbrauchspitze von 3,5 MvAr
zieht, ein cos ϕ von besser als 0,99 im Monatsmittel
erreicht.
Fig. 1 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte
Schaltung zur Stabilisierung des Spannungsreg
lers;
Fig. 2 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte
Schaltung zur Regelung des Blindleistungsaus
tauschs mit dem Fremdnetz;
Fig. 3 zeigt den cos ϕ-Regler gemäß Fig. 2;
Fig. 4 zeigt die erfindungsgemäße Schaltung;
Fig. 5 zeigt die Schaltung gemäß Fig. 4 in verein
fachter Darstellung ohne Generator.
Fig. 1 zeigt die Schaltung zur Stabilisierung des
Spannungsreglers; hierbei wird zum Spannungsistwert
eine Spannung addiert, die aus dem Spannungsabfall
des Generatorstroms (Stromwandler 1) im Widerstand
(4) gewonnen wird. Hierdurch wird erreicht, daß bei
begrenzter Möglichkeit zur Spannungsbeeinflussung
statt z. B. einer Spannungserhöhung eine Vergrößerung
der Blindstromerzeugung aus dem Generator (5) vom
Spannungsregler (3) akzeptiert wird.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Schaltung zur Regelung
des Blindleistungsaustauschs ist ein cos ϕ-Regler
(8) dem Spannungsregler (3) mit Statik nachgeschal
tet.
Die komplizierte und teure Schaltung des cos ϕ-Reg
lers (3) selbst ergibt sich aus Fig. 3.
Die erfindungsgemäße Schaltung (Fig. 4) unterscheidet
sich von der Schaltung nach dem Stand der Technik im
wesentlichen dadurch, daß hier ein cos ϕ-Regler
entfällt und statt dessen ein mit dem Stellwiderstand
(4) in Reihe geschalteter Zusatzwiderstand (9) vor
gesehen ist, der mit dem Netzstromwandler (7) in
Verbindung steht. Bei Inselbetrieb wird der Wider
stand (9) kurzgeschlossen, was im einzelnen dadurch
geschieht, daß der Schalter parallel zum Zusatzwider
stand (9) geschlossen wird; in diesem Fall findet
keine Beeinflussung der Blindleistungsschwankung
statt. Demgegenüber wird bei Netzbetrieb der Wider
stand (4) kurzgeschlossen, wobei hierdurch die Über
gabeblindleistung geregelt wird. Die Regelung der
Übergabeblindleistung erfolgt derart, daß durch eine
Verringerung der Blindstromerzeugung bzw. eine Ver
größerung des Blindstrombezuges eine Spannungsab
senkung vorgetäuscht wird, auf die der Spannungsreg
ler mit einer stärkeren Erregung reagiert und somit
eine erhöhte Blindstromproduktion erfolgt. Wenn nun
für die Statik, bei der Ströme und Spannungen so
gewählt werden, daß sie bei reiner Wirkstromerzeugung
des Generators in der Phase um 90° gegeneinander ver
dreht sind, nicht der Generatorstrom, sondern der
Strom am Übergabepunkt genutzt wird, reagiert der
Spannungsregler auf einen erhöhten Bezug an Blind
strom mit einer Erhöhung der Generatorerregung, d. h.
die Blindstromerzeugung wird-soweit erhöht, daß sie
den vorher erhöhten Bezug an Blindstrom kompensiert.
Aus Fig. 5 ergibt sich im einzelnen die parallele
Schaltung des Statikwiderstands (4) zum Generator
stromwandler (1) bei Schaltungszustand "Inselbetrieb
wirksam", bzw. die parallele Schaltung des Netzstrom
wandlers (7) mit dem Statikwiderstand (9) bei Schal
tungszustand "Netzbetrieb wirksam".
Bei Netzbetrieb sind Wandler (1) und Widerstand (4)
kurzgeschlossen und damit unwirksam; die Statik hängt
jetzt nur vom Netzstrom ab. Hierbei wird der Span
nungsabfall am Widerstand (9) zur Spannung des Gene
ratorspannungswandlers (2) addiert und die Summe als
Spannungsistwert mit dem Spannungssollwert des Span
nungsreglers verglichen.
Es wird durch Vergrößerung des Blindstrombezuges eine
Spannungsabsenkung vorgetäuscht, auf die der Span
nungsregler (3) mit einer stärkeren Erregung reagiert
und somit eine erhöhte Blindstromproduktion des Gene
rators hervorgerufen wird, die das vorher eingetrete
ne Blindstromdefizit ausgleicht.
Bei Inselbetrieb sind Stromwandler (7) und Widerstand
(9) kurzgeschlossen, hingegen Stromwandler (1) und
Widerstand (4) offen. Hierbei wird für die Statik der
Spannungsabfall des Generatorstroms am Widerstand (4)
zur Spannung des Generatorspannungswandlers (2)
addiert und die Summe als Istwert mit dem Spannungs
sollwert des Spannungsreglers verglichen.
Claims (8)
1. Schaltung zur Minimierung des Blindleistungs
austauschs zwischen Fremd- und Eigennetz bei
Vorhandensein eines Generators mit Spannungs
regler, wobei eine Stabilisierungseinrichtung für
den Spannungsregler vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Strom für die
Stabilisierungseinrichtung an dem Übergabepunkt
zwischen Fremd- und Eigennetz entnommen wird.
2. Schaltung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Übergabepunkt
einen Stromwandler (7) aufweist, dem der Strom
für die Stabilisierung entnommen wird.
3. Schaltung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (5)
einen Stromwandler (1) besitzt, wobei bei
Inselbetrieb der Spannungsregler (3) des Gene
rators (5) den Strom für die Stabilisierung dem
Generatorstromwandler (1) entnimmt.
4. Schaltung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß bei Kurzschluß im
Eigennetz trotz weiterer Verbindung mit dem
Fremdnetz der Spannungsregler (3) den Strom für
die Stabilisierung dem Generatorstromwandler (1)
entnimmt.
5. Schaltung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß durch ein Überstrom
relais am Generator (5) trotz Parallelbetriebs
mit dem Netz und an sich gewünschter Blindstrom
regelung im Falle von Generator-Überstrom auf
normale
Statik umgeschaltet wird, damit der Generator
nicht durch Auferregung zusätzlich thermisch be
lastet wird.
6. Schaltung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Sekun
därseite des Stromwandlers (7) im Übergabepunkt
ein Widerstand (9) geschaltet ist, wobei bei
Netzbetrieb der Spannungsabfall an dem Widerstand
(9) zur Spannung (Generatorspannungswandler (2))
addiert wird und die Summe als Spannungsistwert
mit dem Spannungssollwert des Spannungsreglers
(3) verglichen wird.
7. Schaltung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß bei Inselbetrieb für
die Stabilisierungseinrichtung der Spannungsab
fall des Generatorstroms (Generatorstromwandler
1) am Widerstand (4) zum Spannungsistwert (2)
addiert wird und die Summe mit dem Spannungssoll
wert des Spannungsreglers (3) verglichen wird.
8. Schaltung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (9)
ein Stellwiderstand ist, mit dessen Hilfe die
Empfindlichkeit der Regelung und ihre Schwin
gungsneigung optimierbar ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4339340A DE4339340C2 (de) | 1993-11-18 | 1993-11-18 | Schaltung zur Minimierung des Blindleistungsaustauschs zwischen Fremd- und parallelem Eigennetz bei Vorhandensein eines Generators |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4339340A DE4339340C2 (de) | 1993-11-18 | 1993-11-18 | Schaltung zur Minimierung des Blindleistungsaustauschs zwischen Fremd- und parallelem Eigennetz bei Vorhandensein eines Generators |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE4339340A1 true DE4339340A1 (de) | 1995-06-01 |
DE4339340C2 DE4339340C2 (de) | 1997-01-23 |
Family
ID=6502869
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE4339340A Expired - Lifetime DE4339340C2 (de) | 1993-11-18 | 1993-11-18 | Schaltung zur Minimierung des Blindleistungsaustauschs zwischen Fremd- und parallelem Eigennetz bei Vorhandensein eines Generators |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4339340C2 (de) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3833719C1 (de) * | 1988-07-01 | 1989-10-19 | Loher Ag, 8399 Ruhstorf, De |
-
1993
- 1993-11-18 DE DE4339340A patent/DE4339340C2/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3833719C1 (de) * | 1988-07-01 | 1989-10-19 | Loher Ag, 8399 Ruhstorf, De |
Non-Patent Citations (6)
Title |
---|
Buchhold/Happoldt: Elektrische Kraftwerke und Netze. 4. Aufl., Springer-Verlag Berlin/Göttingen /Heidelberg f1963, S. 89-95 * |
R. Müller: Kondensatorenzu- und -abschaltung mit Blindleistungsregler: First in - first out. In: EET 4/93, S. 30-34 * |
S. Föllmi: Technische Voraussetzungen und Bedingungen für Energieerzeugungsanlagen im Parallelbetrieb mit dem Netz. In: Bull. SEV/VSE 74 (1983)4, 19. Februar, S. 175-178 * |
T. Bödefeld, H. Sequenz: Elektrische Maschinen. Wien, Springer-Verlag, 1962, 6. Aufl., S. 398 u. 399 * |
W. Leonhard: Regelung in der elektrischen Energie-versorgung. B.G. Teubner Stuttgart 1980, S. 98-117 * |
W. Schober: Parallelbetrieb kleiner gewerblicher und industrieller Wasserkraftwerke mit dem öffentlichen Netz. In: Elektrizitätswirtschaft, H. 6 vom 20. März 1959, S. 178-180 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4339340C2 (de) | 1997-01-23 |
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