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Verfahren und Einrichtung zum Parallelschalten eines auf einen Verbraucher
arbeitenden, mit einer Fremd- und einer Netzerregungseinrichtung versehenen Steuerumrichters
mit einem von Stromerzeugern gespeisten Netz Die Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren und eine Einrichtung zum Parallelschalten eines auf einen Verbraucher
arbeitenden, mit einer Fremd- und einer Netzerregungseinrichtung versehenen Steuerumrichters
mit einem von anderen Stromerzeugern gespeisten Netz. Dabei ist unter Steuerumrichter
eine Einrichtung zu verstehen, die unter Zuhilfenahme steuerbarer Entladungsstrecken,
insbesondere steuerbarer Gas- oder Damp-fentladungsstrecken, eine , Spannung gegebener
Frequenz in eine solche anderer Frequenz umformt. Beispielsweise kann es sich darum
handeln, einen Umrichter, der aus einem 5operiodigen Drehstromnetz einen Bahnabschnitt
zeitweilig allein mit Einphasenstrom von 162/s Perioden speist, mit einem von an:
deren Stromerzeugern gespeisten Einphasennetz von 162/s Perioden, parallel zu schalten.
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Der Umrichter wird, wenn er den Bahnabschnitt allein speist, fremd
erregt. Das bedeutet, daB seine Steuerspannungskomponente, deren verhältnisgetreues
Spiegelbild die abgegebene Umrichterspannung ist, einer besonderen Anordnung entnommen
wird. Diese sei im folgenden als Fremderregungseinrichtung bezeichnet. Sie kann
beispielsweise aus einem Synchrongenerator bestehen, 'der mit einem an das 5operiodige
Netz angeschlossenen Asynchronmotor und gegebenenfalls noch mit einem Gleichstrommotor
gekuppelt ist. Die Höhe der Steuerspannung kann durch Änderung der Erregung der
Synchronmaschine geändert werden, ihre Frequenz durch Änderung der Drehzahl der
Synchronmaschine. Arbeitet dagegen der Umrichter auf ein von anderen Generatoren
gespeistes Netz, so wird die Steuerspannungskomponente einer an dieses Netz angeschlossenen
Netzerregungseinrichtung entnommen. Soll nun der allein arbeitende Umrichter mit
dem unter Spannung stehenden Netz parallel geschaltet
werden, so:
wird erfindungsgemäß zunächst die von der Fremderregungseinrichtung gelieferte Steuerspannungskomponente
so geändert, daß sie nach Frequenz und Größe der jenigen Steuerspannungskomponente
gleich: wird, die der Netzerregungseinrichtung entnommen wird und der Netzspannung
propor-' tional ist. Damit sind Umrichterspannung und Netzspannung zur Gleichheit
gebracht. Hierauf wird erfindungsgemäß die Fremderregungseinrichtung mit der Netzerregungseinrichtung
parallel geschaltet und nach vollzogener Parallelschaltung der Kuppelschalter zwischen
dem Bahnabschnitt und dem Netz geschlossen. vor der Schließung des Kuppelschalters
kann auch zunächst die Fremderregungseinrichtung abgeschaltet werden.
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Das Parallelschaltverfahren nach der Erfindung steht damit im vorteilhaften
Gegensatz zu der bisher geübten Parallelschaltmethode: Bei dieser wird, entsprechend
dem bekannten Parallelschaltverfahren maschinengespeister Netze, unter Benutzung
einer an der Kuppelstelle gelegenen Synchronisierungseinrichtun.g die Umrichterausgängsspannung
nach Größe und Frequenz auf die Spannung des parallel zu schaltenden Netzes eingeregelt
und im Augenblick der erreichten Synchronisierung der Kuppelschalter geschlossen
sowie von Fremd- auf Netzerregung übergegangen: Der Nachteil dieses Verfahrens besteht
im Auftreten von Einschaltstößen, die den in seinem Betrieb empfindlichen Steuerumrichter
sofort außer Tritt fallen lassen; denn stets liegt zwischen dem Augenblick des Erkennens
des Synchronisierungszuständes und der Ausführung der Schalthandlung eine bestimmte
Zeitspanne, die bei schwankenden Belastungsverhältnissen im parallel zu schaltenden
Netz das Auftreten vän Einschaltstößen unvermeidbar macht. Diesem bekannten Verfahren
gegenüber arbeitet das Verfahren nach der Erfindung vollkommen betriebssicher. Es
erspart außerdem die an der Kuppelstelle liegende umfangreiche und kostspielige
Synchronisiereinrichtung. Würde man beim Parallelschaltverfahren nach der Erfindung
zusätzlich eine Synchronisiereinrichtung vorsehen, so würde diese in den Steuerkreis
zu liegen kommen und demzufolge weit kleiner auszulegen sein.
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An Hand der Zeichnung soll erläutert werden, welche Bedingungen. für
den Parallelschaltvorgang bestehen und wie dieser ausgeführt wird. Mit i ist ein
Drehstromnetz von 5o Perioden bezeichnet. An dieses ist die Primärwicklung eines
Transformators 2 angeschlossen, dessen Sekundärwicklung in an sich bekannter Weise
mit den Anoden der beiden Stromrichtergefäße 3 und 4 verbunden ist. Die Kathoden
der Stromrichtergefäße sind an die Primärwicklung des Einphasentransforinators 5
angeschlossen, deren Sternpunkt mit dem Sternpunkt der Sekundärwicklung des 'j#ransformators
2 verbunden ist. Die Sekundärwicklung des Einphasentransformators .speist den Bahnabschnitt
6, an welchen die ' ' Bahnmotoren angeschlossen sind. Im Ausführungsbeispiel ist
ein einziger Klotor 7 gezeichnet. Die Steuerspannung für den Umrichter setzt sich
aus zwei Komponenten zusammen, und zwar aus einer 5operiodigen Steuerspannung, die
über den Transformator 8 dem Netz i entnommen wird, und einer Steuerspannung die
von der als Fremderregungseinrichtung dienenden Synchronmaschine g geliefert wird.
Die Sekundärwicklung des Transformators 8 ist in an sich bekannter Weise mit den
Gittern der Umrichtergefäße verbunden. Zwischen Sternpunkt und Kathode wird die
der Synchronmaschine g entnommene Steuerspannung von 162/, Perioden eingefügt. Die
Synchronmaschine ist mit einem Asynchronmotor 1o und einem Gleichstrommotor i i
gekuppelt. Wenn der Umrichter lediglich den Bahnabschnitt 6 speist, ist der Schalter
12 geschlossen, und durch Änderung der Erregung der Synchronmaschine kann die Höhe
der Gitterspannung und damit die Höhe der Umrichterspannung geändert werden.
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16 ist das Einphasennetz von 16-/3 Perioden, welches von Stromerzeugern,
beispielsweise einem anderen Umrichter 17, gegebenenfalls aus einem anderen Drehstromnetz
ia gespeist wird. Arbeitet nun der Umrichter parallel auf das Einphasennetz, so
wird diesem über die aus dem Regler 15 und dem Transforinator 14 bestehende Netzerregungseinrichtung
eine Spannung zur Beaufschlagung der Gitter der Umrichtergefäße 3 und 4. entnommen.
Um den Bahnabschnitt 6 mit dein Netz 16 zu kuppeln, wird erfindungsgemäß zunächst
die von der Synchronmaschine g gelieferte Spannung in ihrer Frequenz und Größe so
geändert, daß sie die gleiche Frequenz und die gleiche Größe besitzt wie die Spannung,
welche dem Transformator 14 entnommen wird, wobei der Regler 15 in der Nullstellung
steht. Zur Änderung der Größe der von der Synchronmaschine gelieferten Steuerspannung
kann der Erregerwiderstand im Gleichstromkreis der Synchronmaschine geändert werden:
Zur Änderung der Frequenz kann die Drehzahl des Gleichstrommotors eingestellt werden.
Es sind im Ausführungsbeispiel ein Asynchroiimotor und ein Gleichstrommotor vorgesehen,
weil ersterer unabhängig von Schwankungen der Spannunc im Netz i die Drehzahl konstant
hält und daher bei Speisung allein des Abschnittes 6 vorteilhaft ist, während die
Gleichstrommaschine
dazu dient, auch solche Frequenzen zu erzeugen,
die über der synchronen Drehzahl liegen, falls dies durch die Frequenz des Netzes
16 notwendig sein sollte.
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Ist so die von der Synchronmaschine gelieferte Spannung in Frequenz
und Größe der dem Transformator 1,4 entnommenen Spannung gleichgemacht, so wird
der Schalter 13 geschlossen. Da es unter Umständen vorkommen kann, daß man nicht
bei Phasenübereinstimmung einschaltet, ist es zweckmäßig, wie im Ausführungsbeispiel
dargestellt, Widerstände i9 zwischen Schalter 12 und Maschine 9 zu legen oder aber
die Maschine weich zu bauen. Nachdem der Schalter 13 geschlossen ist, wird
der Kuppelschalter 18 eingelegt, und es kann jetzt durch Änderung der Stellung des
Reglers 15 die Wirk- und Blindleistungsabgabe des Umformers eingestellt werden.
Wie bereits früher erwähnt, kann man, bevor der Kuppelschalter 18 eingelegt wird,
auch den Schalter 12 öffnen. Es ist aber auch möglich, insbesondere dann, wenn die
Widerstände 19 vorhanden sind, auch im Netzkupplungsbetrieb beide Schalter 12 und
13 eingeschaltet zu lassen, wobei aber immer die vom Transformator 14. herrührende
Spannung die Aussteuerung des Umrichters bestimmt.
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Um den Streckenabschnitt 6 wieder vom Netz 16 zu trennen, wird, wenn
die Schalter 12 und 13 eingelegt sind, zunächst der Schalter i8 geöffnet und hierauf
der Schalter 13. Ist im Netzkupplungsbetrieb-, also bei geschlossenem Schalter 18,
lediglich der Schalter 13 geschlossen, so wird zur Trennung des Umrichters vom Netz
16 zunächst der Schalter 18 geöffnet und dann der Schalter 12 eingelegt und hierauf
der Schalter 13 geöffnet.
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Wenn man den beim Parallelschalten der Netzerregungseinrichtung zur
Fremderregungseinrichtung unter Umständen auftretenden Stoß vermeiden will, kann
man noch eine Synchronisiereinrichtung, wie sie für das Parallelschalten eines Generators
mit einem Netz angewendet werden, vorsehen, um im Augenblick der Phasengleichheit
zwischen der Spannung der Fremd- und der der Netzerregungseinrichtung den Schalter
13 zu schließen.