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Verfahren zur Regelung der Leistungsverteilung auf mehrere miteinander
gekuppelte Kraftwerke für Wechsel- oder 1Kehrphasenstrom Die fortschreitende Entwicklung
der Technik bedingt einen immer größeren Verbrauch an elektrischer Energie. Dieser
Umstand hat zur Folge, daß entweder neue elektrische Kraftwerke gebaut oder die
bereits gebauten erweitert oder mit anderen Kraftwerken zusammengeschlossen werden
müssen, auch wenn diese räumlich entfernt voneinander liegen. Eine solche Kupplung
von entfernt liegenden Kraftwerken ist sogar unter Umständen vorteilhaft, wenn hierdurch
eine kostspielige Erweiterung eines bestehenden Kraftwerkes vermieden wird oder
wenn das entfernt gelegene nicht voll ausgenutzt ist, Ist ein solcher Zusammenschluß
von mehreren Kraftwerken einmal erfolgt, so ist die richtige Verteilung der Belastung
auf die einzelnen Kraftwerke eine wirtschaftliche und technische Notwendigkeit.
Diese Verteilung könnte man wohl durch Vertrag der einzelnen Gesellschaften untereinander
regeln; jedoch ergeben sich bei der praktischen Ausführung des Vertrages große Schwierigkeiten,
insbesondere wegen der richtigen Verteilung der Blindströme. Es können nämlich die
Ausgleichsleistungen zwischen den einzelnen Kraftwerken mit starken Strömen von
sehr schlechtem Leistungsfaktor belastet werden. Bisher begnügte man sich zur Regelung
der Belastungsverteilung mit der Errichtung einer bestimmten, zentral gelegenen
Kommandostelle, bei der telephonisch die =Meldungen über die zur Zeit vorhandene
Belastungsverteilung einlaufen. Von dieser Kommandostelle wurden telephonisch die
Befehle zur Regelung der Belastungsverteilung nach den einzelnen Kraftwerken hin
gegeben. Es versteht sich von selbst, daß dieses Verfahren mühselig und kostspielig
ist und den Anforderungen des Betriebes selten genügt.
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Erfindungsgemäß wird nun der Betrieb von mehreren miteinander gekuppelten
Wechsel- oder Mehrphasenstromkraftwerken so geregelt, daß einzelne hierzu bestimmte
Werke den wechselnden Watt- und Blindleistungsbedarf bestimmter ihnen zugeordneter
Verbraucher selbsttätig übernehmen. Hierbei können sowohl die Anteile der Wattbelastung
als auch der Blindleistung in bestimmten Grenzen vorgeschrieben sein. Die selbsttätige
Regelung läßt sich auch durchführen, wenn bei einem Verteilungsnetz jedes Kraftwerk
die Belastung einer bestimmten Gruppe von Verbrauchern decken und ein bestimmtes
Kraftwerk gleichzeitig die Blindleistung für die übertragungsleitung liefern muß.
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In welcher Weise das Verfahren gemäß der Erfindung durchgeführt werden
kann, ist
in der Zeichnung dargestellt. Abb. i bedeutet hierbei
ein grundsätzliches Schema, ebenso wie Abb. 3, während Abb. 2 eine bis ins einzelne
gehende Ausführung für Abb. i darstellt.
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In Abb. i sind die Kraftwerke i, 2, 3 durch eine gemeinsame Hochspannungsleitung
4 mit den Unterwerken 5 und 6 verbunden, an welche die Verbraucher angeschlossen
sind. Es wird angenommen, daß Kraftwerke und Unterwerke verschiedenen Gesellschaften
angehören. Kraftwerk i und 2 sowie Unterwerk 5 sollen beispielsweise einer Gesellschaft
(A), Kraftwerk 3 nebst dem Unterwerk 6 einer anderen Gesellschaft (B) angehören.
Demgemäß müssen die Kraftwerke i und 2 die Belastung des Unterwerkes 5 und Kraftwerk
3 die Belastung des Unterwerkes 6 decken. Wenn nun Kraftwerk i einen niedrigen Belastungsfaktor
hat, wenn es in der Lage ist, mit größerer Wirtschaftlichkeit zu arbeiten oder wenn
es das einzige Kraftwerk ist, welches aus der Zusammenschaltung der Kraftwerke Vorteile
erzielt, so kann der Gesellschaft, die dieses Kraftwerk betreibt, auferlegt werden,
die Blindleistung der Übertragungsleitung bei allen Belastungen zu liefern.
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Die Blindkomponente der durch das Kraftwerk 3 gelieferten Leistung
wird nun mittels des Differentialrelais io (z. B. nach Art einer elektrodynamischen
Waage nach Lord K e 1 v i n) mit der Blindkomponente des dem genannten Kraftwerk
zugeteilten Unterwerks 6 verglichen. Der Ausschlag der Waage wird dazu benutzt,
um einen Drehtransformator 12 zu steuern, der. in die vom Kraftwerk i ausgehende
Anschlußleitung zur Übertragungsleitung geschaltet ist.
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In ähnlicher Weise können in einer weiteren Waage 9 die Wattkomponenten
der Belastung des Kraftwerks 3 und des Unterwerks 6 miteinander verglichen und die
Waage dazu benutzt werden, um den Kraftzufluß der Antriebsmaschine im Kraftwerk
3 zu steuern und so irgendein gewünschtes Verhältnis der Belastung einzuregeln,
das außerdem auch noch durch entsprechende Meßinstrumente 13, 14 zum Ausdruck gebracht
werden kann.
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In Abb. 2 sind an die dreiphasige Übertragungsleitung 4 an den entsprechenden
Punkten die Generatoren i und 3 über Transformatoren 2o und 21 und die Unterwerke
5 und 6 über Transformatoren 22 und 23 angeschlossen. Der Generator 3 wird durch
eine Turbine 25 angetrieben, die durch ein Ventil 26 gesteuert wird, das seinerseits
mittels der Waage 9 durch einen Hilfsmotor 27 beeinflußt wird. Die Kraft- und Blindkomponenten
der Belastung des Generators 3 werden durch die Instrumente 13 und 33, diejenigen
der Belastung des Unterwerks 6 durch die Instrumente 34 und 35 gemessen. Die weiterhin
im Kraftwerk 3 vorgesehenen Instrumente 36 und 14 sind als registrierende Instrumente
ausgebildet und zeigen die Watt-bzw. die Blindleistung des Unterwerks 6 an.
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Wegen der Entfernung des Unterwerks 6 vom Kraftwerk 3 ist eine Fernübertragung
der Momentanwerte der Belastung notwendig. Hierzu dienen zunächst die nach der Art
der Ihduktionsmotorzähler gebauten Instrumente 34 und 35 bzw. 33 und 13,
deren Anker 4o aus einem Unterbrecher besteht. Die Zahl der Umdrehungen dieser zählerartigen
Instrumente ist proportional dem ihnen zugeführten Strom; diesem ebenfalls proportional
ist daher die Zahl der Unterbrechungen pro Sekunde. Die Unterbrecher 40 schalten
einen Gleichstromkreis mit der Primärwicklung 41 eines Transformators 42. Die Gleichstromimpulse
werden durch die Sekundärwicklung 44 des Transformators 42 auf das Impulsrelais
43 übertragen. Ein Hilfsrelais 45 wird mit Hilfe des Impulsrelais 43 erregt und
dient als Steuerrelais für ein Empfangsrelais 46 am anderen Ende der Hilfsleitung
B.
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Um eine Mehrzahl von Impulsen über einen Hilfsdraht zu übertragen,
wird ein synchron umlaufender Schalter 47 an jedem Ende der Leitung benutzt. Der
Schalter 47 wird durch einen Synchronmotor 48 angetrieben, der an das Wechselstromnetz
angeschlossen ist. Das Drehen des Schalters 47 schaltet abwechselnd jedes Relais
46 über die Hilfsleitung 8 in Reihe mit jedem Relais 45. Wenn das Impulsrelais 43
durch das zugehörige Meßinstrument erregt wird, so bleibt es durch einen Stromkreis
verriegelt, in dem seine eigene Wicklung, sein- rechter Kontaktanker und der normalerweise
Kontakt machende Anker des Relais 45 liegen. Sobald Relais 45 in Reihe mit Relais
46 am entgegengesetzten Ende der Hilfsleitung erregt ist, wird der Gleichstromkreis
des Relais 43 unterbrochen. Wenn jedoch Relais 43 in dem Augenblicke, wo die Schalter
47 die zugehörigen Relais 45 und 46 in Reihe schalten, nicht erregt wird, so wird
das Empfangsrelais 46 ebenfalls nicht erregt, da der Stromkreis durch den linken
Kontakt des Relais 43 unterbrochen ist.
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Die Schalter 47 drehen sich mit so großer Geschwindigkeit; daß die
Relais 45 und 46 durch die Hilfsleitung 8 häufiger verbunden werden, als das Relais
43 infolge der Spitzenbelastung arbeitet. Die Relais 46 werden daher periodisch
entsprechend den Impulsen des Relais 43 erregt, und diese entsprechen der Größe
entweder der Watt- oder der Blindkomponenten der Belastung des Unterwerks 6.
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Die Impulsrelais 46 sind mit zwei Kontaktankern versehen, an die ein
Kondensator so
angeschlossen ist. Eine Batterie 51 oder eine andere
Stromquelle konstanter Spannung ist in Reihe mit den Kontaktankern der Relais 46,
den Waagen 9 bzw. io und den Instrumenten 14 bzw. 36 geschaltet. Bei jeder Bewegung
der Relaisanker 46 wird der zugehörige Kondensator 5o geladen, und der Ladestrom
des Kondensators geht durch die Wicklungen der Waagen 9 bz«-. io und der Instrumente
14 bzw. 36.
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Die Instrumente 13 und 33 sind mit ähnlichen Impulsrelais 55 versehen,
die auf den anderen Teil der Waagen 9 und io arbeiten. Wird das Gleichgewicht z.
B. des Differentialrelais 9 gestört, so hat dies zur Folge, daß Motor 27 bewegt
und die von der Kraftmaschine 25 zugeführte Leistung geändert wird. In ähnlicher
Weise steuert Differentialrelais io den Drehtransformator 12 für Generator i. Unter
diesen Bedingungen liefert Generator i bei allen Belastungen selbsttätig die Blindleistung
für die übertragungsleitung .4 und Generator 3 die Wattleistung für Unterwerk 6.
Irgendein beliebiges Verhältnis der Kraft- und Blindkomponenten kann natürlich eingestellt
werden.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt Abb. 3. Hier
befinden sich die Kraftwerke 6o und 61 an entgegengesetzten Enden der Übertragungsleitung
4. Dem Kraftwerk 6o ist das Unterwerk 62, dem Kraftwerk 61 das Unterwerk 63 zugeteilt.
Es ist hier die Aufgabe gestellt, daß das Kraftwerk 6o die Blindleistung in der
Übertragungsleitung 4 und das Kraftwerk 61 die Blindkomponente der Gesamtbelastung
der Anlage liefert. Demgemäß werden Meßinstrumente 64 und 65 vorgesehen, um die
Blindkomponenten der Belastungen der Unterwerke 62 bzw. 63 zu messen, und ferner
Meßapparate 66, um die Blindkomponenten der vom Kraftwerk 61 gelieferten Energie
zu messen. Das Differentialrelais 67 vergleicht die Blindkomponente des Kraftwerkes-
61 mit der Blindkomponente der Gesamtbelastung. Der Ausschlag des Waagebalkens steuert
hierbei einen Induktionsregler 68.
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Diese Aufgabe kann z. B. in dem Falle praktisch werden, wenn eine
Gesellschaft (A), die im Besitz der Werke 6o und 62 ist, während der Spitzenbelastungsperiode
Kraft von der die Werke 61 und 63 besitzenden Gesellschaft (B) entnehmen will. Die
Leistungsfähigkeit des Kraftwerkes 6o genügt zur Übernahme der Blindleistung nur
bei normaler Belastung. Da die Gesellschaft (B) keinen Vorteil aus dem Zusammenschluß
hat - außer der Möglichkeit, daß im Notfalle eine Reservekraftquelle da ist - so
ist es angemessen, daß die Blindleistung in der Übertragungsleitung durch das Kraftwerk
6o geliefert wird, sobald das Werk nicht überlastet ist.