DE591619C

DE591619C - Anordnung zur selbsttaetigen Spannungsregelung von Wechselstromfernleitungen

Info

Publication number: DE591619C
Application number: DES89389D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1929-01-12
Filing date: 1929-01-12
Publication date: 1934-02-19

Description

Anordnung zur selbsttätigen Spannungsregelung von Wechselstromfernleitungen Die nachstehend beschriebene Anordnung hat den Zweck, die Schwierigkeiten der Spannungsregelung bei Hochspannungsübertragungsleitungen zu beseitigen. Es ist erwünscht, auf der ganzen Leitung eine gleichmäßige Spannung, unabhängig von der Belastung der Leitung, zu halten. Die Abweichungen von dieser konstanten Spannung entstehen: Durch Ladestrom, bedingt durch die Kapazität der Leitung.
2. Durch zu- und abgeführte Blindströme in den einzelnen, längs der Leitung verteilten Stationen.
3. Infolge der Ohmschen und induktiven Spannungsabfälle der durch die Leitung fließenden Ströme.
Eine einwändfreie Spannungsregelung muß die Einflüsse dieser drei Faktoren erfassen. Erfindungsgemäß wird dies durch die nachfolgend beschriebenen Maßnahmen erreicht.
Wird eine konstante Spannung auf der ganzen Übertragungsleitung gehalten, so ist die Ladeleistung für eine gegebene Strecke der Leitung ein bestimmter Wert. Es ist also mit leichten Mitteln möglich, diese Ladeleistung durch entsprechende Blindstromverbraucher (Drosseln, untererregte Blindleistungserzeuger) zu kompensieren.
Die in den einzelnen, längs der Leitung ver= teilten Stationen zu- und abgeführten Blindströme werden an den betreffenden Abzweigen erfaßt. Zu diesem Zweck werden Strom und Spannung jedes Abzweiges gemessen, und es wird in einem Anzeigeninstrument das Produkt E # J - sin 99 gebildet. Durch diese Größe soll ein irgendwie gearteter Regler, z. B, Thomaregler, betätigt werden, welcher einen dem Blindleistungsbetrag des Abzweiges entsprechenden Wert der Kompensationseinrichtung (Drösseln, Kondensatoren, über- oder untererregte Blindleistungserzeuger) einschaltet. Dadurch wird die Fernleitung selbst von allen diesen Blindströmen befreit und dient nur zur Übertragung der Wirkströme.
Diese verursachen infolge des Ohmschen und induktiven Widerstandes der Leitung einen Spannungsabfall, welcher der Länge des zu kompensierenden Abschnittes- proportional ist. Im allgemeinen werden diese Strecken zu beiden Seiten einer Zwischenstation verschieden lang sein. Es ist daher je nach der Richtung und Größe des Wirkstromes erforderlich, verschiedene Beträge der Kompensationseinrichtung einzuschalten. Zur Erfassung der Wirkströme werden Stromwandler eingangs und ausgangs jeder Station in die Fernleitung eingebaut. Zur Berücksichtigung der verschiedenen Leitungslängen beiderseits einer jeden Station erhalten die Stromwandler verschiedene Übersetzungsverhältnisse. Durch entsprechende, an sich bekannte Maßnahmen wird erreicht, daß je nach der Richtung des Stromes der eine oder andere Stromwandler oder beide gemeinsam in Wirksamkeit treten. Mit Hilfe eines Spannungswandlers wird in einem Anzeigeinstrument das Produkt E - J # cos (p gebildet. Von dem Anzeigeinstrument wird dann ein Regler, z. B. Thomaregler, verstellt, welcher den erforderlichen Wert der Kompensationseinrichtung einstellt.
Wie bereits erwähnt, fließen bei normalem Arbeiten aller Stationen (abgesehen von den zu kompensierenden Ladeströmen der betreffenden Teilstrecken) nur Wirkströme durch die Leitung. Sollte durch irgendeine Störung eine Zwischenstation ausfallen, so fällt damit auch ihr Kompensationswert fort. Es werden daher dann durch die Fernleitung diejenigen Blindströme fließen, die in riormalem Zustande durch die ausgefallene Zwischenstation kompensiert wurden. Diese Blindströme werden jetzt eine bestimmte Spannungsabweichung der Fernleitung und veränderte Blindstromverteilung auf ihr hervorrufen. Für diesen Fall können noch besondere Anzeigeinstrumente in die beiderseitigen Leitungsabschnitte jeder Zwischenstation eingebaut werden, welche auf stärkere Spannungsabweichung der Fernleitung -oder veränderte Blindstromverteilung auf ihr ansprechen und, wie oben näher beschrieben, über entsprechende Regler, z. B. Thomaregler, eine oder mehrere der übrigen Kompensationseinrichtungen zur Kompensation der infolge Ausfalles einer Station nicht mehr kompensierten Leitungsstrecke heranziehen. Durch eine entsprechende Einrichtung, z. B. durch Zeitabstufung, wird erreicht, daß zuerst die der gestörten Station zunächst gelegene Station die ausgefallene Kompensation übernimmt. Erst -wenn die Kompensationseinrichtungen deser . Station nicht ausreichen, greifen der' Reihe - nach weitere Stationen ein. Hierdurch wird auch im Störungsfalle einer Station eine unzulässige Spannungsänderung vermieden.
" Durch das Zusammenwirken -dieser Maßnahmen ist es möglich; auf einfachste Weise bei genügenden Anzahl von Zwischenstationen die Spannung auf der ganzen Leitung praktisch konstant zu halten. Es ist "selbstverständlich möglich, - alle Anzeigeinstrumente gemeinsam auf einen einzigen Regler -wirken zu lassen; dies trägt wesentlich zur Beruhigung der Regelvorgänge bei, da hierdurch ein Gegeneinanderregeln der Kompensationseinrichtungen vermieden wird.
Abb. i zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung: L sei die durch eine Station durchgehende, zu kompensierende Leitung, S seien die Sammelschienen -dieser Station, 1V sei der Netzabzweig.
Die Blindleistung der Station wird durch das Anzeigeinstrument 33 mit -Hilfe des Stromwandlers 333 und des Spannungswandlers 234 erfaßt. Der Regler 3 ist so eingerichtet, daß jedem Wert E - T - sin (p eine gewisse Reglerstellung und damit eine gewisse Einstellung des Widerstandes 3o ent= spricht, welcher in den Erregerstromkreis des Synchronphasenschiebers i eingeschaltet ist.
Den Wirkleistungseinfluß auf der Fernleitung berücksichtigt der Regler 2 mit seinem Anzeigeinstrument 22. Dieses wird beeinflußt von" dem Stromwandler 224 bzw. 225 und vom Spannungswandler 23q". Der Regler ist wieder so eingerichtet, daß jedem Wert E - -i. cos (p eine gewisse Reglerstellung und damit eine gewisse Einstellung des Widerstandes 2o entspricht. Die Richtungsrelais 222 und 223 sind dazu bestimmt, immer nur den auf die Station zu fließenden Wirkstrom auf das Anzeigeinstrument wirken zu lassen. Ebenso könnte natürlich auch der von der Station fort .fließende -Wirkstrom auf das Anzeigeinstrument einwirken.' Der Widerstand 2o ist ebenfalls -in, den Erregerstromkreis des Synchronphasenschiebers i,`ürid zwar inReihe zu dem Widerstand 3o, eingeschaltet.
Die Verhältnisse bei Ausfall einer der Stationen soll der Regler 4 mit dem Anzeigeinstrument 44 erfassen. Das Anzeigeinstrument 44 Wird- erregt.» durch den Spannungswandler 23q.. Der Regler q. verstellt den Widerstand 40 entsprechend der Größe der Spannungsabweichung. Da dieser Regler nach erfolgtem Ausregulieren der Spannungsabweichung-wieder in seine Ausgangsstellung zurückläuft und damit die Einstellung am Widerstand 4o wieder rückgängig machen würde, muß durch eine entsprechende Entkuppltingsvorrichtung 4i dafür gesorgt werden, daß der Regler allein zurückfällt und den Widerstand 4o erst -beim nächsten Ausschlag neuerdings "verstellt. Der Widerstand 40 ist in Reihe zu den Widerständen 30 und. 2o. in den Erregerstromkreis des Synchron-"phasenschiebers i -eingeschaltet. Man kann das Anzeigeinstrument 44 auch von der Differenz der in den Stromwandlern 224 und 22g fließenden Ströme abhängig machen.
Arbeiten sämtliche Stationen vorschriftsmäßig und befinden sich -die Regler in den .Stationen in der Nullstellung, so ist die Erregung des 'Synchronphasenschiebers i gerade so eingestellt, daß er die Ladeströme des betreffenden leer laufenden Fernleitungsabschnittes deckt. -Damit beim Ausfall einer Station der Regler 4 der benachbarten Stationen zuerst anspricht, mufl das Ansprechen der Regler 4 'zeitlich abgestuft werden, Zu -diesem Zweck ist eine Zeitrelaiseinrichtung, bestehend aus je zwei Zeitrelais 444, angeordnet. Die Zeitstufung wird am -besten in Abhängigkeit von der Richtung der -Blindströme in gegenläufiger zeitlicher Staffelung längs der ganzen Fernleitung gewählt.
Abb. 2 zeigt in ganz einfacher Darstellung, daß an Stelle der drei Regler 2, 3 und .4 mit ihren Anzeigeinstrumenten 22, 33 und 44 ein einziger Regler 5 treten kann, auf welchen die Anzeigeinstrumente 22, 33 und qq. gemeinsam einwirken. Der Regler 5 verstellt die Widerstände 50 und 6o, den letzteren wieder über die Entkupplungsvorrichtung 41. Diese ist erforderlich, da der Ausschlag des Anzeigeinstrumentes 44 nicht erhalten bleibt. Die Widerstandsstufen der einzelnen Widerstände 20, 30, 40 in Abb. i wählt man zweckmäßig nicht gleichmäßig, sondern nach einer Funktion, die der gewünschten Widerstandsänderung unter Berücksichtigung der auf die Antriebsvorrichtung wirkenden Steuereinrichtungen angepaßt ist, da die Spannungsabfälle sich nicht genau proportional mit dem Wirkstrom ändern.

Claims

PATrNTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur selbsttätigen Spannungsregelung von Wechselstromfernleitungen, vorzugsweise auf konstante Spannung in den einzelnen Punkten der Leitung, mittels längs der Leitung verteilten Kompensationseinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationseinrichtungen einerseits vom Wirkstrom bzw. der Wirkleistung der Fernleitung, andererseits vom Blindstrom bzw. der Blindleistung des am Ort der Kompensationseinrichtung angeschlossenen Netzzweiges geregelt werden.
2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausfall einer Kompensationseinrichtung durch die dadurch eintretende stärkere Spannungsabweichung der Fernleitung oder durch die veränderte Blindstromverteilung auf ihr zwischen benachbarten Kompensationseinrichtungen eine weitere Einwirkung auf eine oder mehrere der übrigen Kompensationseinrichtungen der Leitung stattfindet.
3. Anordnung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausfall einer Kompensationseinrichtung die weitere Einwirkung auf die übrigen Kompensationseinrichtungen der Leitung so erfolgt, daß die Kompensationseinrichtungen zeitlich nacheinander, beginnend mit der der ausgefallenen Kompensationseinrichtung nächstliegenden, beeinflußt werden. q..
Anordnung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Kompensationseinrichtungen bei Ausfall einer Kompensationseinrichtung über je zwei Zeitrelais erfolgt, die längs der Leitung in gegenläufiger Staffelung angeordnet sind und entsprechend der Blindstromrichtung ansprechen.
5. Anordnung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ausfall einer Kompensationseinrichtung eine oder mehrere der übrigen Kompensationseinrichtungen in Abhängigkeit von der stärkeren Spannungsabweichung über eine Entkupplungsvorrichtung von dem betreffenden Regler verstellt werden.
6. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Kompensationseinrichtung durch Veränderung eines Widerstandes im Erregerkreis eines Synchronphasenschiebers erfolgt.
7. Anordnung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß drei in Reihe geschaltete Widerstände vorgesehen sind, deren Veränderung durch drei Regler erfolgt, von denen der erste von der Wirkleistung der Fernleitung, der zweite von der Blindleistung des Netzzweiges und der dritte von der Spannung der Fernleitung oder der Blindstromverteilung auf dieser beeinflußt wird. B. Anordnung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung der zur Regelung der Kompensierungseinrichtung dienenden Widerstände von einem einzigen Regler erfolgt, der von der Wirkleistung der Fernleitung, der Blindleitung des Netzzweiges und der Spannung der Fernleitung oder der Blindstromverteilung auf dieser beeinflußt wird. g. Anordnung nach Anspruch i und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die verstellbaren Widerstände in Widerstandsstufen unterteilt sind, welche nach einer der gewünschten Widerstandsänderung angepaßten Funktion gewählt sind.