DE595124C - Process for synchronizing synchronous generators and synchronous motors, which are connected to the network with a series of inductors or ohmic resistors with weak excitation - Google Patents

Process for synchronizing synchronous generators and synchronous motors, which are connected to the network with a series of inductors or ohmic resistors with weak excitation

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DE595124C
DE595124C DES82299D DES0082299D DE595124C DE 595124 C DE595124 C DE 595124C DE S82299 D DES82299 D DE S82299D DE S0082299 D DES0082299 D DE S0082299D DE 595124 C DE595124 C DE 595124C
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Und Dr-Ing E H Reinhold Dr-Ing
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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    • 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
    • H02J3/42Synchronising a generator for connection to a network or to another generator with automatic parallel connection when synchronisation is achieved

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor And Converter Starters (AREA)

Description

Verfahren zur Synchronisierung von Synchrongeneratoren und Synchronmotoren, die unter Vorschaltung von Drosselspulen oder Ohmschen Widerständen mit schwacher Erregung an das Netz angeschlossen werden Zur schnellen Inbetriebnahme von Synchronmaschinen, wie sie beispielsweise bei der Einsetzung von Maschinen zur Deckung von Spitzenleistungen, im Netz erforderlich ist, hat man Synchronisierungseinrichtungen geschaffen, bei denen die Synchronmaschine, nachdem sie eine der Netzfrequenz annähernd entsprechende Drehzahl erlangt hat, unter Vorschaltung von. Drosselspulen oder Ohmschen Widerständen unmitte@bar anääs°Nez angeschlossen wird. Die Erregung der Synchronmaschine ist dabei auf den Wert eingestellt, der etwa io bis 2o % der normalen Erregung beträgt. Die Maschine synchronisiert sich dann mit einer der Erregungsverminderung entsprechenden großen Eigenschwingungsdauer, wobei sich der Statorstrom unter Pendelungen allmählich auf den der großen Untererregung entsprechenden erheblichen Strom, welcher vorwiegend Blindstrom ist, einstellt.Method for synchronizing synchronous generators and synchronous motors, which are connected to the network with inductive coils or ohmic resistors connected to the network with weak excitation synchronization means provided in which the synchronous machine, after it has acquired the network frequency approximately corresponding speed, unte r of prescreening. Choke coils or ohmic resistances are connected in the middle @ bar anääs ° Nez. The excitation of the synchronous machine is set to the value that is approximately 10 to 20% of the normal excitation. The machine then synchronizes itself with a long natural oscillation period corresponding to the reduction in excitation, the stator current gradually adjusting to the considerable current corresponding to the large underexcitation, which is predominantly reactive current, with oscillations.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, bei dem diese Eigenschwingungspendelungen der Synchronmaschine erheblich abgekürzt werden und bei dem außerdem die für das Netz schädliche Blindstromaufnahme der Synchronmaschine auf ein Minimum reduziert wird. Erfindungsgemäß wird unmittelbar nach dem Schließen des Hauptschalters und vor dem Ausschalten der Drosselspulen bzw. Widerstände die Erregung der Synchronmaschine allmählich und zweckmäßig selbsttätig derart verstärkt, daß sie bereits vor Beendigung des Einschwingungsvorganges der Synchronmaschine mindestens annähernd den betriebsmäßigen Wert besitzt. Durch diese Verstärkung der Erregung wird das synchronisierende Moment der einschwingenden Maschine erhöht, so daß die Einschwingzeit der Synchronmaschine während des Synchronisierens erheblich abgekürzt wird. Die .Verstärkung der Erregung ist besonders dann wichtig, wenn bei Vorhandensein eines Kraftmomentes im übersynchronen Lauf synchronisiert werden soll bzw. im untersynchronen Lauf bei Vorhandensein eines Lastmomentes. Mit der Verstärkung der Erregung nach dem Einlegen des Hauptschalters sinkt, trotzdem die Synchronmaschine noch Schwingungen ausführt, auch die aufgenommene Blindleistung. Man kann nun diese Verminderung des die vorgeschalteten Drosselspulen oder Ohmschen Widerstände durchfließenden Blindstromes bei Unterschreitung eines bestimmten Wertes zur selbsttätigen Ausschaltung der Drosselspulen oder Ohmschen Widerstände z. B. durch Schließen eines Kurzschlüßschalters, benutzen. Dadurch wird die Zeitdauer des gesamten Synchronisierungsvorganges weiterhin abgekürzt.The invention relates to a method in which these natural oscillation oscillations of the synchronous machine can be shortened considerably and in which the Grid-damaging reactive power consumption of the synchronous machine reduced to a minimum will. According to the invention, immediately after closing the main switch and before switching off the choke coils or resistors, excitation of the synchronous machine gradually and expediently automatically amplified in such a way that they already exist before termination the settling process of the synchronous machine at least approximately the operational one Owns value. It is through this amplification of arousal that the synchronizing moment becomes the settling machine increases, so that the settling time of the synchronous machine is significantly shortened during synchronization. The increase in excitement is particularly important when there is a moment of force in the oversynchronous Run is to be synchronized or in the subsynchronous run if one is available Load torque. With the amplification of the excitation after turning on the main switch sinks, despite the fact that the synchronous machine still carries out vibrations, including the recorded ones Reactive power. One can now do this reduction of the upstream choke coils or ohmic resistances reactive current flowing through when falling below a certain value automatic switch-off of the choke coils or ohmic resistances e.g. B. by closing a short circuit switch, use. This further shortens the duration of the entire synchronization process.

Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Der Synchrongenerator i soll über den Transformator -- und den Hauptschalter 3 an das Drehstromnetz q. angeschlossen werden. 5. ist die mit dem Synchrongenerator gekuppelte eigenerregte Erregermaschine, die den Erregerstromkreis 6 des Generators speist. 7 ist ein Ohmscher Widerstand in diesem, Erregerstromkreis, der bei voller Einschaltung die Erregung der Maschine i auf etwa zo bis 2o °/o der normalen Erregung herabsetzt. 8 ist ein in Abhängigkeit von dem Schalter 3 stehendes Relais, das den Widerstand 7 beim Schließen des Schalters 3 kurzschließt. 9 sind der Synchronmaschine vorgeschaltete Drosselspulen. Der Synchronisierungsvorgang vollzieht sich nun folgendermaßen: Der beispielsweise mit einer Wasserturbine gekuppelte Generator i wird zunächst auf annähernd synchrone Drehzahl gebracht, wobei seine Erregung infolge der Einschaltung des Widerstandes 7 auf den genannten Betrag vermindert ist. Hierauf wird der Schalter 3 geschlossen, so daß die Maschine i unter Pendelungen in den synchronen Zustand übergeht. Gleichzeitig mit dem Schließen des Schalters 3 wird nun durch die Kurzschließung des Widerstandes 7 auch die Erregung der Maschine i gestärkt. Diese Verstärkung tritt nicht momentan ein, sondern in Abhängigkeit von einer Zeitkonstante, die im wesentlichen durch die Induktivität und den OhmschenWiderstand des Erregerkreises gegeben ist. Je nach der Größe des ausgeschalteten Widerstandes 7 kann das allmähliche Anwachsen der Erregung in weiten Grenzen beeinflußt werden. Wesentlich ist jedoch, daß vor Beendigung des Einschwingvorganges der Synchronmaschine die Erregung mindestens annähernd ihren betriebsmäßigen Wert erreicht. Nähere Untersuchungen haben ergeben, daß bei den üblichen Anfangserregungen von io bis 2o0/, die Zeitkonstante, gemäß der die Erregung nach dem: Schließen des Hauptschalters anwächst, etwa den doppelten Wert der Eigenschwingungsdauer der Synchronmaschine haben soll, wobei für diese Eigen-. schwingungsdauer volle Erregung vorausgesetzt ist. In diesem Fall wird der Statorpendelstrom im weiteren Verlauf der Pendelung von seinem Anfangswert, der sich bei einer Drossel in den Grenzen I bis 43 mal Normalstrom je nach der Größe der Ankerrückwirkung der betreffenden Maschine hält, schnell heruntergedrückt, und es werden besonders schon die ersten Amplituden des Polradwinkels, welche die Stabilität der Maschine beeinflussen, stark vermindert.The invention is explained on the basis of the drawing using an exemplary embodiment. The synchronous generator i should be connected to the three-phase network q via the transformer and the main switch 3. be connected. 5. is the self-excited exciter that is coupled to the synchronous generator and feeds the exciter circuit 6 of the generator. 7 is an ohmic resistance in this excitation circuit which, when fully switched on, reduces the excitation of the machine i to about ten to twenty per cent of the normal excitation. 8 is a relay that is dependent on the switch 3 and short-circuits the resistor 7 when the switch 3 is closed. 9 are reactors connected upstream of the synchronous machine. The synchronization process now takes place as follows: The generator i, which is coupled, for example, to a water turbine, is first brought to an approximately synchronous speed, its excitation being reduced to the stated amount as a result of the switching on of the resistor 7. The switch 3 is then closed, so that the machine i changes over to the synchronous state with oscillations. Simultaneously with the closing of the switch 3, the short-circuiting of the resistor 7 also strengthens the excitation of the machine i. This amplification does not occur instantaneously, but as a function of a time constant that is essentially given by the inductance and the ohmic resistance of the excitation circuit. Depending on the size of the switched-off resistor 7, the gradual increase in excitation can be influenced within wide limits. It is essential, however, that the excitation at least approximately reaches its operational value before the end of the transient process of the synchronous machine. Closer investigations have shown that with the usual initial excitations from io to 2o0 /, the time constant according to which the excitation increases after: closing the main switch, should have about twice the value of the natural oscillation period of the synchronous machine. period of oscillation is assumed to be full excitation. In this case, the stator pendulum current is in the further course of the pendulum from its initial value, which is in the case of a throttle within the limits of I to 43 times the normal current, depending on the size of the armature reaction of the machine in question, is quickly depressed, and the first amplitudes of the rotor angle, which influence the stability of the machine, are greatly reduced.

Zur rechtzeitigen und automatischen Ausschaltung der Drosselspulen 9 nach bzw. am Ende der Einschwingungsperiode der Maschine i ist ein Relais io vorgesehen, das von der Spannung an den Drosselspulen 9 gesteuert wird und das beim Unterschreiten eines bestimmten kleinen, für die Weiterschaltung zulässigen Spannungswertes die Drosselspulen durch Schließen eines Kurzschlußschalters ii ausschaltet. Da während der Einschwingungsperiode der die Drosselspulen 9 durchfließende Strom sich nicht kontinuierlich vermindert, sondern mit überlagerten Schwingungen, so besitzt zweckmäßig das Relais io eine Zeitverzögerungseinrichtung, die den Einfluß dieser Schwingungen ausgleicht und ein zu frühzeitiges Ansprechen bei einem durch die überlagerten Schwingungen herbeigeführten Stromminimum verhindert. Selbstverständlich könnte das Relais io statt durch die Spannung der Drosselspulen auch durch einen Stromtransformator imPrimärkreis der Maschine i gesteuert werden.For timely and automatic deactivation of the choke coils 9 after or at the end of the settling period of the machine i a relay io is provided, that is controlled by the voltage at the choke coils 9 and that when the value falls below the limit of a certain small voltage value permissible for switching the Turns off inductors by closing a short circuit switch ii. Since during the settling period of the current flowing through the choke coils 9 does not change continuously diminished, but with superimposed vibrations, so has appropriate the relay io a time delay device that controls the influence of these oscillations compensates and a too early response to one due to the superimposed vibrations induced current minimum prevented. Of course, the relay could be ok instead of through the voltage of the choke coils, also through a current transformer in the primary circuit the machine i can be controlled.

Venn der Synchronmaschine Ohmsche Widerstände vorgeschaltet sind, so ist es zweckmäßig, mit der Verstärkung der Erregung gleichzeitig auch die Größe dieser Ohmschen Widerstände, z. B. durch stufenweises Kurzschließen, zu vermindern. Geschieht dies nicht, so können unter Umständen die Ohmschen Widerstände das Synchronisierungsmoment bei steigender Erregung verkleinern. Die Kurzschließung der Widerstände kann selbsttätig mit bekannten Mitteln durchgeführt werden.If ohmic resistances are connected upstream of the synchronous machine, so it is useful to increase the excitement at the same time as the size these ohmic resistances, e.g. B. by stepwise short-circuiting to reduce. If this does not happen, the ohmic resistances can possibly be the synchronization torque decrease with increasing excitement. The resistors can be short-circuited automatically be carried out by known means.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE--. i. Verfahren zur Synchronisierung von Synchrongeneratoren und Synchronmotoren, die unter Vorschaltung von Drosselspulen oder Ohmschen Widerständen mit schwacher Erregung an das Netz angeschlossen werden, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar nach dem Schließen des Hauptschalters und vor dem Ausschalten der Drosselspulen bzw. Widerstände die Erregung der Synchronmaschine allmählich und zweckmäßig selbsttätig derart verstärkt wird, daß sie bereits vor Beendigung des Einschwingvorganges der Synchronmaschine mindestens annähernd den betriebsmäßigen Wert besitzt, PATENT CLAIMS--. i. Procedure for synchronizing synchronous generators and synchronous motors, which are connected upstream with inductors or ohmic resistors connected to the network with weak excitation, characterized in that that immediately after closing the main switch and before turning off the Choke coils or resistors gradually excite the synchronous machine expediently automatically amplified in such a way that it is already before the end of the Settling process of the synchronous machine at least approximately the operational one Possesses value 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeschalteten Drosselspulen oder Ohmschen Widerstände nach dem Schließen des Hauptschalters und nach dernunmehreintretenden Verminderung des Stromes in oder der Spannung an den Drosselspulen oder Widerständen in Abhängigkeit von der Unterschreitung dieses Stromes oder dieser Spannung unter einen bestimmten kleinen, für die Weiterschaltung zulässigen Wert, z. B. durch Schließen eines Kurzschlußschalters, ausgeschaltet werden. 2. The method according to claim i, characterized in that the upstream Choke coils or ohmic resistances after closing the main switch and after the decrease of the current in or the voltage at the Choke coils or resistors as a function from falling below this current or this voltage under a certain small, for the further switching permissible value, e.g. B. switched off by closing a short circuit switch will. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeschalteten Drosselspulen oder Ohmschen Widerstände in Abhängigkeit von der nach dem Schließen des Hauptschalters eintretenden Verminderung des Blindstromes bzw. der Blindleistung der Synchronmaschine ausgeschaltet werden. q.. 3. The method according to claim i, characterized in that the upstream Choke coils or ohmic resistances depending on the after closing of the main switch occurring reduction of the reactive current or the reactive power the synchronous machine are switched off. q .. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung des Erregerkreises, daß die Zeitkonstante, mit der das Erregerfeld nach dem Schließen des Schalters anwächst, etwa gleich ist dem doppelten Wert der Eigenschwingungsdauer der Synchronmaschine bei voller Erregung. Order to carry out the procedure according to claim i, characterized by such a design of the excitation circuit, that the time constant with which the excitation field after closing the switch increases, roughly equal to twice the value of the natural oscillation period of the synchronous machine with full excitement. 5. Verfahren nach Anspruch i unter Verwendung von der Synchronmaschine vorgeschalteten Ohmschen Widerständen, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Verstärkung der Erregung die Größe des Ohmschen Widerstandes stufenweise vermindert wird. 5. The method according to claim i using the synchronous machine upstream ohmic resistors, characterized in that with the gain the excitation the size of the ohmic resistance is gradually reduced. 6. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,, daß das die Drosselspulen oder die Ohmschen Widerstände in Abhängigkeit von ihrem Strom oder ihrer Spannung ausschaltende Relais eine Zeitverzögerungseinrichtung besitzt, so daß es auf die dem absinkenden Strom der Synchronmaschine überlagerten, durch die Pendelschwingungen verursachten Stromschwankungen nicht anspricht.6th Arrangement for carrying out the method according to claim 2, characterized in that, that the choke coils or the ohmic resistances depending on their Current or voltage switching off relays have a time delay device so that it is superimposed on the falling current of the synchronous machine, does not respond to current fluctuations caused by the pendulum oscillations.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1079186B (en) * 1954-09-10 1960-04-07 Gramme Soc Device for connecting a synchronous generator in parallel to a network

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1079186B (en) * 1954-09-10 1960-04-07 Gramme Soc Device for connecting a synchronous generator in parallel to a network

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