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Einrichtung für das selbsttätige Parallelschalten elektrischer Wechselstromnetze
oder Synchronmaschinen Zum selbsttätigen Parallelschalten elektrischer Wechselstromnetze
oder Synchronmaschinen sind Einrichtungen bekannt, bei denen zwei getrennte Relais
benutzt werden, die von der Schwebespannung der parallel geschalteten Netze erregt
werden, und zwar derart, daß das eine Relais bei einer höheren Schwebespannung anspricht
als das andere. Das unempfindlichere Relais ist dabei mit einer Zeitverzögerung
versehen, die derart eingestellt ist, daß die Parallelschaltung nur erfolgen kann,
wenn dieses Relais, seine Kontakte innerhalb .der Schließungszeit des empfindlicheren
Relais schließt. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß unter Umständen der
Anstoß zur Synchronisierung zu spät erfolgt, d. h. daß die Erregung der Parallelschaltspule
erst in eirierri Zeitpunkt eingeschaltet wird, in dem der Momentanwert der Schwebespannungskurve
sich bereits auf dem ansteigenden Aste dieser Kurve befindet.
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Es sind auch 'selbsttätige Parallelschaltv orrichtungen bekannt, die
einen Kondensator als Zeitelement benützen. Bei Anordnungen dieser Art wird das
Parallelschalten eingeleitet, sobald die Größe der Aufladung des Kondensators einen
bestimmten Wert überschreitet. Hierbei wird ein von der Schwebungsspannung gesteuertes
wattmetrisches Relais, z. B. ein Sinus p = Relais, verwendet, das periodisch mit
der Schlupffrequenz seinen Kontakt umschaltet, der in der einen Schaltstellung über
einen Widerstand einen Kondensator auflädt und ihn in der anderen Schaltstellung
über die Erregerwicklung des zweiten Relais entlädt, welches einen Kontakt zur Einleitung
der Parallelschaltung beherrscht.
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Derartige Vorrichtung haben jedoch den Nachteil, daß Fehlsynchronisierungen
eintreten können, da auch bei bedeutender Ungleichheit der zu synchronisierenden
Spannungen synchronisiert wird. Ferner wird der Kondensator innerhalb sehr «-eiter
Grenzen aufgeladen, so daß die Gefahr besteht, daß die Anordnung synchronisiert,
wenn der Frequenzunterschied noch unzulässig groß ist.
Demgegenüber
zeigt die Erfindung eine Anordnung, bei welcher der Anstoß zur Synchronisierung
bei einem bestimmten kleinen; Spannungsunterschied zwischen den zu kuppelnden Netzen
gegeben wird, vorausgesetzt, daß der Frequenzunterschied während einer eng bemessenen
Zeitperiode unmittelbar zuvor genügend klein ist. Die von der Schwebungspannung
gesteuerte Relaisvorrichtung, welche den Kondensator zur Rufladung bringt. besteht
erfindungsgemäß ans zwei getrennten Relais, die ihre Kontakte bei sinkender Schwebungsspannung,
jedoch bei verschiedenen Spannungswerten, unverzögert schließen und von denen das
bei der höheren Spannung ansprechende Relais den Kondensator zur Rufladung bringt,
während das andere den Kondensator auf die Parallelschaltrelais schaltet.
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Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung. a und b sind die
Spannungsrelais, die in bekannter Weise auf die Schwebungsspannung der parallel
zu schaltenden Maschinen oder Netzsysteme ansprechen. Der Kondensator C ist an den
Spannungsteiler r1, r= angeschlossen, dessen einer Teil r= auch als ein dauernd
eingeschalteter Entladewiderstand des Kondensators C dient, weil der andere Teil
r1 einen Vorschaltwiderstand bildet, der die Entladung des Kondensators verzögert.
Wenn sich das Relais b geschlossen hat, wird der Kondensator C über das Parallelschaltrelais
R entladen, wodurch der Hauptschalter für Synchronisierung eingeschaltet wird.
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Die Anordnung arbeitet nur, wenn die Schwebungsspannung sinkt und
sich dem Nullwert nähert. Der Wert Null der schwebenden Spannung entspricht der
richtigen Synchronisierlage, wenn der Phasenunterschied zwischen den-beiden Systemen
Null ist und damit Frequenz und Spannung gleich sind. Wenn die vorgenannten Bedingungen
erfüllt sind, soll die Parallelschaltung erfolgen.
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Für das richtige Parallelschatten müssen die Widerstände r1 und r.=
so gewählt werden, daß der Kondensator C verhältnismäßig langsam aufgeladen wird.
Ist die Spannung des Kondensators genügend hoch, wenn sich das Relais b schließt,
so entsteht über dem Relais ein Stromstoß, wodurch der Anker dieses Relais angezogen
und von dem direkt von der Gleichstromquelle kommenden Gleichstrom festgehalten
wird. Dieser Gleichstrom ist durch den Widerstand r1 so begrenzt, daß er nicht imstande
ist, den Anker des Relais allein anzuziehen. Die Relais a und b müssen so ausgeführt
und eingestellt werden, daß sie nur ansprechen, wenn die Spannung auf bestimmte
Werte gesunken ist, z. B. auf 15 "/a der Betriebsspannung für Relais a und to °%
für Relais b, und wieder abfallen, wenn die Spannung wieder auf etwas höhere Werte
ge-'_stiegen ist. Die Parallelschaltung erfolgt darin, wenn die Schwebungsspannung
sich langsam dem Wert Null nähert. Das Relais a schließt zuerst seinen Kontakt,
wobei die Rufladung des Kondensators C beginnt. Dann spricht das Relais b an und
schließt seinen Kontakt. War der Kondensator C genügend aufgeladen, so spricht das
Parallelschalterrelais R an und schaltet den Hauptschalter für die Synchronisierung
ein. War dagegen die Rufladung des Kondensators ungenügend, z. B. bei zu hoher Schwebungsfrequenz,
so spricht das Parallelschaltrelais R nicht an. Die Rufladung des Kondensators C
hängt also von der Zeit zwischen Einschaltung des Relais b ab, die wiederum von
der Geschwindigkeit abhängt, mit welcher die Schwebungskurve sich dem Nullwert nähert.
Falls diese Geschwindigkeit zu groß ist, hat der Kondensator C nicht genügend Zeit,
sich genü-. gend stark aufzuladen, um ein Ansprechen des Parallelschaltrelais R
hervorzurufen, bevor das Relais b anspricht. Also wird in diesem Fall keine Parallelschaltung
erfolgen. Die Parallelschaltung wird auch dann verhindert, wenn der Spannungsunterschied
auf beiden Seiten der Synchronisierstelle zu groß ist. In diesem Falle wird das
Relais b nicht ansprechen. Durch geeignete Anpassung der Ansprechspannung der Relais
a und b, der Kapazität des Kondensators C, der Widerstände r1 und r= und der Eigenschaften
des Parallelschaltrelais R kann man erreichen, daß der Anstoß für die Parallelschaltung
nur dann erfolgt, wenn die Schwebungsspannung genügend langsam auf einen gewissen
niedrigen Wert sinkt, und zwar zu einem Zeitpunkt vor dem Durchgehen der Spannungskurve
durch den -Mindestwert, damit auch der die Parallelschaltung vornehmende Schalter
genügend Zeit hat, seine Kontakte in diesem Punkt oder in der Nähe desselben zu
schließen.
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Beim Parallelschatten z. B. von Teilen eines Netzes kann es vorkommen,
daß die Spannungen von Anfang .an dauernd in Phase oder nahezu in Phase liegen.
Ist beispielsweise ein Leitungsstück in einem Ringnetz abgeschaltet und wird es
wieder an einem Ende eingeschaltet, so sprechen am anderen Ende die beiden Relais
a und b gleichzeitig an und bleiben dauernd geschlossen, wobei keine
Parallelschaltung erfolgt. In diesem Falle hatte der Kondensator C keine Zeit, sich
aufzuladen. Um aber auch in diesem Falle ein Parallelschalten herbeizuführen, wird
die Anordnung durch einen Druckknopf T ergänzt, der normalerweise geschlossen ist.
Haben die beiden
Relais a und b gleichzeitig angesprochen, so wird
der Kondensator C geladen, wenn auch der Druckknopf T gedrückt wird. In diesem Falle
ist nämlich der Stromkreis über das Parallelschaltrelais R geöffnet. Nach Wiederloslassen
des Druckknopfes wird der Häuptschalter unmittelbar eingeschaltet, vorausgesetzt,
daß das Relais b dauernd geschlossen war. Zweckmäßig wird die Anordnung mit einer
Lampe L versehen, -die anzeigt, wenn das Relais a geschlossen ist. Bei Flackern
des Lichtes wird angezeigt, daß verschiedene Periodenzahlen auf beiden Seiten der
Synchronisierstelle herrschen, und es kann damit gerechnet werden, daß bei Vorliegen
der richtigen Verhältnisse die Parallelschaltung vor sich geht. Zeigt aber die Lampe
stetiges Licht, so ist anzunehmen, daß die Spannungen dauernd in Phase liegen. In
diesem Fall rnuß vermittels des Druckknopfes T die Parallelschaltung herbeigeführt
werden.
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Ist eine unmittelbare Betätigung des Druckknopfes T nicht möglich,
so kann an Stelle des Druckknopfes T auch ein Zeitrelais verwendet werden. Zweckmäßig
wird das Zeitrelais so in .den Gleichstromkreis eingeschaltet, daß es bei dauernd
in Phase liegenden Spannungen nach einer gewissen Zeit selbsttätig den Widerstand
r1 überbrückt, wodurch das Parallelschaltrelais R zum Ansprechen gelangt.