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.