DE724775C - Fernsteuereinrichtung bei Einphasenwechselstromnetzen - Google Patents

Description

• Fernsteuereinrichtung bei Einphasenwechselstromnetzen Von Drehstromnetzen her ist es bekannt, durch mehrfache kurzzeitige Unterbrechung eines oder mehrerer Netzleiter beliebige Kommandos bzw. Schaltbefehle an alle Punkte des Netzes zu geben. Dabei wird,-wie bekannt, so vorgegangen, daß kurzzeitig (z bis 3 Halbperioden) eine Phase des Drehstromnetzes an den Speisestellen unterbrochen wird. Eine derartige Einrichtung läßt sich auf Einphasennetze nicht ohne weiteres übertragen, vor allem deswegen nicht, weil mit Rücksicht auf den Netzbetrieb kurzzeitige Netzunterbrechungen nicht zulässig sind, ganz abgesehen davon, daß verschiedene Sicherheits- und Überwachungsorgane bei einem derartigen Verfahren in Einphasennetzen zum Ansprechen kommen würden.
• Die Phasenunterbrechung bei Drehstromnetzen bewirkt nun nicht, daß im Netz draußen irgendwo eine Spannung auf Null zusammenbricht, sondern zwischen bestimmten Phasen treten Spannungsverminderungen auf, welche spannungsempfindliche Relais zuriz Ansprechen bringen. Dabei genügt es, wenn eine der verketteten Spannungen Werte annimmt, welche kleiner oder gleich 8o °/o der Nennspannung betragen. Bei Einphasennetzen wird man vorteilhaft auch so vorgehen, daß man sich mit einer kurzzeitigen Spannungsherabsetzung begnügt. Es ist dabei ins Auge gefaßt, daB eine Herabsetzung gegenüber der Nennspannung um 2o bis 30 °/o zu einem sicheren Ansprechen der Relais ausreichend sein dürfte.
• Um nun eine derartige Spannungsherabsetzung zu erreichen, wird erfindungsgemäß mit den bekannten Tastschaltern nicht die Einphasenleitung unterbrochen, sondern kurzzeitig ein Zusatztransformator dazwischengeschaltet, welcher die gewünschte Spannungsherabsetzung bewirkt. Dieser Zusatztransformator hat dabei sowohl im Leerlauf als auch bei Belastung des Einphasennetzes die gewünschte Wirkung zu erzielen. Gerade mit Rücksicht auf den Leerlaufsfall oder auf d-2n Fall kleiner Netzbelastung, bei welchem dies mitunter besonders erwünscht sein kann, Kommandos in das Netz. hinauszugeben, ist der Einsatz einfacher Drosselspulenanordnung nicht möglich, da dieselben bei kleiner Last und im Leerlauf unwirksam sind.
• Gegenüber der Verwendung des Tastschalters, wie er in Drehstromnetzen üblich ist, bedeutet im vorliegenden Fall die Hinzunahme eines Zusatztransformators eine gewisse Verteuerung der Kommandostelle. In Einphasennetzen ist jedoch dieseVerteuerung ohne weiteres tragbar, da dieselben meistens einfache Netzgestaltung aufweisen und außerdem aus verhältnismäßig wenigen Kraftwerks- bzw. Speisestellen gespeist werden. Gedacht ist bei solchen Netzen insbesondere an Bahnnetze, z. D. an die i6'=/3- Einpliasenbahnnetze in Deutschland, sowie auch an Bahnnetze mit 50 Hz Einphasenwechselstrom, wie sie z_. B. in Ungarn vorliegen. Die gedachte Anordnung ist also nicht auf eine bestimmte Frequenz zugeschnitten.
• Trotzdem die nachstehend beschriebene Anordnung einen größeren Aufwand all Apparatur bedingt, dürfte sie gegenüber anderen Möglichkeiten, Kommandos in das ,Netz zu schicken, doch den Vorteil einer betriebssicheren. Z@'irkung aufweisen, insbesondere deshalb, weil z. B zusätzliche Überlagerungen von Oberwellen auf die Einphasenspannungswelle bei Bahnanlagen (solche Netze kommen ja hierfür in erster Linie in Frage-) keinen sicheren Erfolg versprechen, da bekanntlich die Spannungskurven in Bahnnetzen meist sowieso sehr stark verzerrt sind und außerdem in ihrer Kurvenform einem ständigen Wechsel unterliegen. Vorweg sei bemerkt, daß der Zusatztransformator, wie er nachstehend erwähnt wird, evtl. zugleich als Kurzschlußbegrenzungsdrossel Verwendung finden kann. Die Ansprechrelais in Einphasennetzen sind Relais, -welche nicht nur auf die Spannungsabsenkung und deren absoluten Betrag ansprechen, sondern in ihrem Ansprechen auch teilweise abhängig von der Änderungsgeschwindigkeit der Spannung mit der Zeit sind. Für die Fernsteuerung kommen alle die Hilfseinrichtungen in Frage, welche vom Drehstromnetz her bekannt sind, -wie Fernsteuerung, gleichzeitige Auslösung mehrerer Tastschalter, Impulsfolge und Gegenkontrolle tisw. Sollte in Bahnnetzen die Kotnmatid"-gabe auf bestimmte Teilgebiete des sich meist über weite Entfernungen erstreckenden ,Netzes beschränken, so ist gleichzeitig bziv. vor der Durchgabe des Kommandos eine entsprechende Aufteilung des Netzes an den Kuppelstellen vorzunehrrien, was durch die meist vorhandenen Fernsteuereinrichtungen bewirkt werden kann. Erwähnt sei noch, da,.', auch die elektrischen Triebfahrzeuge voll der Kommandoeinrichtung mit erfaßt werden können, soweit es sich um Bahnbetriebe haudelt. Zu diesem Zweck müssen die Fahrzeuge nur mit den entsprechenden Empfangsrelais ausgerüstet werden.
• Bevor auf die grundsätzlichen Schaltungsmöglichkeiten eingegangen wird, sei erwähnt, daß der Zusatztransformator sehr knapp dimensioniert werden kann, da er nur sehr kurzzeitig benutzt wird: Außerdem stellt er in gewiser Hinsicht die Anordnung eine Spartransformators dar.
• Die gedachte Anordnung läßt sich ani besten an Hand der beiliegenden Abbildungen übersehen. Abb. r, 2 und 3 stellt die Grundanordnung des Tastschalters in Verbindung mit dem Zusatztransformator dar, Abb.4, 5 und 6 den Einbau der Steuereinrichtung in Kraftwerks- und Utiterwerksanlagen.
• In Abb. z bedeutet t ein Stück der Sammelschiene, 2 eine abgehende Einpliasenleitung, 3 den Tastschalter in bekannter Ausführung, d. h. so eingerichtet, daß er nur während weniger Halbwellen den Leitungszug unterbricht. 31 ist der Kontakt bei geschlossenem Schalter, 32 der Kontakt bzw. Anschlußpunkt für die Erregerwicklung . 33 stellt die Betätigungseinrichtung dar, welche sowohl voll Hand als auch ferngesteuert ausgelöst werden kann. Der Zusatz_-trattsformator4 trägt die Stromwicklung4i, welche in Reihe mit der Leitung 2 liegt, und die bereits genannte Erregerwicklung 42. welche bei 44 an Erde angeschlossen ist und in der gezeichneten Schaltung unmittelbar von der Sammelschienenspannung aus gespeist wird. .43 stellt einen regelbaren Abgriff all der Erregerwicklung dar. Mit diesem kann die Größe der Spannungsabsenkung den Jeweiligen Netzverhältnissen angepaßt werdest. Die Wirkung des Zusatztransformators -wird aus dein Schaltbild unmittelbar klar. Durch Auftrennung der Leitung 2 und Anschluß der Erregerwicklung an die Netzspannung -wird in der Stromwicklung 41 eine zusätzliche Gegenspannung bewirkt, welche die Netzspannung um 2o bis 30°/o herabsetzt. Dabei ist der Transformator wirksam sowohl bei Belastung der Leitung 2 als auch im Lecrlauf derselben. Auch hier ist, ähnlich wie bei Drehstromnetzen, daran gedacht, daß die Einschaltdauer des Zusatztransfoi-niators nur -wenige Halbperioden beträgt. Abb. z zeigt eine ähnliche Anordnung, jedoch mit dem Unterschied, daß der Tastschalter am geerdeten Leiter liegt, d. h. die Leitung 2 sei bei äo geerdet. Die Erregerwicklung 42 wird hier durch den Tastschalter nicht an das Netz gelegt, sondern mit der Klemme 32 an den geerdeten Leiter z. Bei 4o ist die Erregerwicklung an irgendeine Erregerspannung, z. B. die Sammelschienenspannung, oder an sonst eine im Netz oder im Unterwerk oder im Kraftwerk vorhandene passende gleichfrequente Spannung angeschlossen. Bemerkt sei hier, daß in den Abb. 1, 2 und 3 gleiche Teile die gleiche Bezeichnung tragen.
• Abb.3 stellt nun eine erweiterte Zusatztransformatoreinrichtung dar. Der Zusatztransformator 4 ist hier z. B. dreischenklig ausgebildet mit der Stromwicklung 41 in Reihe mit Leiter 2. 42 stellt wieder die Erregerwicklung dar; welche bei 43 einstellbare Anzapfungen trägt. 41 und 42 sei z. B an die Sammelschiene i angeschlossen. Der mittlere Schenkel von 4 trägt eine gleichstromerregte Wicklung 45, welche aus der Batterie 5 gespeist wird über den einstellbaren Widerstand 51. Als Tastschalter wirkt bei dieser Anordnung der Schalter 6, welcher bei 61 die Gleichstromvormagnetisierung zu-und abschaltet und bei 62 die Erregerwicklung ab und zu an die Erde 4o schaltet. Die Stellung 612 des Schalters 61 entspricht zwangsläufig der Stellung 622 des Schalters 62, und umgekehrt. Der Stel hing 611 des Schalters 61 entspricht zwangsläufig die Stellung 621 des Schalters 62, d.h. wird kein Kommando gegeben, so ist der Schalter 61 geschlossen und die Erregerwicklung 42 über den Schalter 62 unterbrochen. Durch die Gleichstromvormagnetisierung ist der Zusatztransformator 4 voll gesättigt, so daß die Stromwicklung 41 als Drosselwicklung wirkt mit kleiner Induktivität. In dieser Schaltung kann z. B. der Zusatztransformator 41 als Kurzschlußbegrenzungsdrossel gleichzeitig dienen. Soll ein Kommando gegeben werden, so wird der Schalter wieder kurzzeitig betätigt, die Spannungsabsenkung wird dabei bewirkt durch Öffnen des Schalters 61, also durch Unterbrechung der Gleichstromvormagnetisierung und durch Schließen des Schalters 62, also durch Erregung der Erregerwicklung 42. Mit 63 ist die Betätigungsvorrichtung des Schalters 6 angedeutet und mit 64 Hilfskontakte zur Weitergabe von Rückmeldungen usw.
• Durch entsprechende Auslegung des magnetischen Kreislaufs und entsprechende Dimensionierung von Strom- und Erregerwicklung am Zusatztransformator kann erreicht werden, daß die Spannungsänderungen sehr rasch erfolgen, so daß eine Unterbrechung des Leitungszuges 2 bzw. die Dauer der Spannungsherabsetzung, wie bereits darauf hingewiesen, nur auf wenige Halbperioden ausgedehnt zu werden braucht.
• Nachstehend werden nun einige Beispiele für die Eingliederung der Steuereinrichtung in die Schaltanlage des Netzes gegeben.
• Abb. 4 zeigt z. B ein Doppelsammelschienensystem eines Kraft- oder Unterwerkes auf der Hochspannungsseite. io und ii sind die beiden Sammelschienensysteme, 2 stellen Trennschalter dar, 3 Leistungsschalter, 51, 52 und 53 sind abgehende i oo-kV-Leitungen.
• Die Steuereinrichtungen 41, 42 und 43 sind so eingerichtet, daß nur in einer Phase jeder abgehenden Leitung ein Tastschalter eingebaut ist. Die Steuerung von 41, 42 und 43 kann dabei gleichzeitig bzw. synchron erfolgen oder auch unabhängig voneinander, je nachdem die einzelnen Netzteile Befehle erhalten sollen.
• Abb.5 stellt ein Anordnungsbeispiel dar, wie es zweckmäßig bei Unterwerken für die Speisung der Fahrleitungsanlage vorgesehen werden kann.
• i sind die Transformatoren zum Umspannen z. B. von ioo kV auf 15 kV. 21 und 22 sind die beiden Sammelschienensysteme auf der Fahrleitung sseite, 3 sind die abgehenden Fahrleitungsspeiseleitungen. Die-Transformatoren i besitzen zum Zweck des günstigen Einbaues der Steuereinrichtung 5 eine gemeinsame Erdungsschiene 4, welche bei 6 geerdet ist. Die Steuereinrichtung 5 kann dabei ähnlich wie in Abb. 2 aufgebaut sein. Bei der Schaltanordnung nach Abb. 5 ist erreicht, daß mit einer einzigen Steuereinrichtung der gesamte Speisebezirk des Unter-Nverks beeinflußt werden kann.
• Abb. 6 stellt noch eine Anordnung für Einphasenkraftwerke dar, wie sie ähnlich von Drehstromnetzen her bekannt ist. Die abgehenden Hochspannungsleitungen 3 sind an die beiden Sammelschienensysteme 21 und 22 angeschlossen. Die Kraftwerksgeneratoren i jedoch speisen nur eine Phase des genannten Sammelschienensystems, während sie in der anderen Phase an Hilfsschienen toi und 2o2 angeschlossen sind. Für jede Sammelschienengruppe 21 und 22 genügt dann jeweils nur eine Steuereinrichtung 41 bzw. 42, um die Befehle in das gespeiste Netz hinausgeben zu können.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Fernsteuereinrichtung bei Einphasenwechselstromnetzen unter Verwendung von Tastschaltern und von auf Spannungsabsenkung ansprechenden Relais, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzzeitige Spannungsherabsetzung mittels eines Zusatztransformators bewirkt wird.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Zusatztransformator eine Stromwicklung (4i) trägt, welche in Reihe mit dem jeweiligen Leitungszug liegt, und eine von der Netzspannung bzw. einer sonst geeigneten Spannung erregte Erregerwicklung (42).
3. 3. Anordnung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung durch den Tastschalter kurzzeitig zugeschaltet wird.
4. 4. Anordnung nach Anspruch i bis 3, -dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung mehrere einstellbare Anzapfungen besitzt. g.
5. Anordnung nach Anspruch i bis in Verwendung bei Unterwerken, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Steuereinrichtung vorgesehen ist, welche in die gemeinsame Erdleitung der Niederspannungsseite der Transformatoren eingeschaltet ist.
6. 6. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatztransformator eine Gleichstromvormagnetisierung erhält; welche im normalen Betrieb den Transformator sättigt und zur Kommandogabe unterbrochen wird unter gleichzeitiger Anschaltung der Erregerwicklung an eine geeignete Erregerspannung.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatztransformator zugleich als Kurzschlußdrossel in gesättigtem Zustand verwendet wird. B. Anordnung nach Anspruch i bis 7 bei Verwendung in Kraftwerkssammelschienenanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung über eine Hilfsschiene (toi, 2oz) mit einer Phase des Sammelschienensystems verbunden ist.