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Einrichtung zur selbsttätigen Blindleistungsregelung in Wechselstromnetzen
nut Hilfe von Kondensatoren Zur Blindleistungsregelung in Wechselstromnetzen werden
vielfach Kondensatoren verwendet, .die je nach der im Netz erforderlichen Blindleistung
einzeln oder gruppenweise an das Netz angeschlossen oder von diesem abgeschaltet
werden. Um dabei mit einer möglichst geringen Zahl von zu- und abschaltbaren Kondensatorgruppen
und mit möglichst wenigen Schaltern eine möglichst große Anzahl von Leistungsstufen
zu erhalten, wählt man Gruppen mit verschiedener Leistung. Bei zwei ungleichen Gruppen
lassen sich .dann beispielsweise drei Leistungsstufen und bei drei ungleichen Gruppen
schon sieben Leistungsstufen erreichen.
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Bei der selbsttätigen Reglung der von diesen Kondensator@batterien
gelieferten Blindleistung mit Hilfe eines Blindleistungsrelais hat man bisher, um
das sog. Pumpen der Schalter zu vermeiden, sowohl beim Zuschalten als auch beim
Abschalten der einzelnen Kondensatorgruppen mit Hilfe von Verzögerungsrelais stets
zunächst die kleinere Gruppe und dann die größere Gruppe bzw. Gruppen geschaltet.
Das hat aber den Nachteil, daß, wenn auch nur kurzzeitig, eine Überregelung stattfindet.
Ist z. B. bei drei Gruppen, die im Verhältnis r ::2 : q. in der Leistung abgestuft
sind, ein Bedarf vorhanden, der (der Leistung der größten Gruppe entspricht, so
wird bei der bekannten Sehaltweise zunächst die kleinste Gruppe, da dies nicht ausreicht,
die zweite Gruppe und, da auch dies noch nicht ausreicht, schließlich die dritte
Gruppe eingeschaltet. Diese am Netz liegende Kondensatorleistung ist . aber um
75 % zu groß, so @daß die beiden kleinen Gruppen jetzt nacheinander
wieder abgeschaltet werden müssen.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur selbsttätigen
Blindleistungsregelung in Wechselstromnetzen, die selbsttätig idie Kondensatorgruppen
in Abhängigkeit von dem Blindleistungsbedarf zu- und abschaltet, ohne daß Pumpen
oder Überregelung in unzulässigem Maße zu befürchten ist. Es wird dabei analog einer
bekannten Leistungsre.gelanordnung für das belastungsabhängige Zu- oder Abschalten
von Transformatoren nicht wie bisher nur ein Blindleistungsrelais
für
die Zu- oder Abschaltung der Kondensatorgruppen verwendet, sondern deren mehrere,
die den einzelnen Gruppen zugeordnet und je nach der Größe der Gruppen auf verschiedene
Werte der Blindleistung eingestellt sind. Die Erfindung unterscheidet sich von diesen
bekannten, mit mehreren Leistungsrelais arbeitenden Regelanordnungen dadurch, daß
jeder Kondensatorstufe außerdem ein Zeitrelais zugeordnet ist, welches den von dem
zugehörigen Blindleistungsrelais gegenebenen Einschaltbefehl erst nach Ablauf einer
bestimmten Verzögerungszeit zur Ausführung gelangen läßt, und daß die Verzögerungszeit
bei einer Stufe jeweils um ein bestimmtes Maß größer ist als die Verzögerungszeit
der in der Leistung nächst größeren Stufe. Durch diese auf verschiedene Zeiten eingestellten
Zeitrelais wird verhindert, daß die Blindleistungsrelais, auch wenn sie sämtlich
gleichzeitig ansprechen, die ihnen zugeordneten Schalter zum Einschalten bringen
können. Die einzelnen Kondensatorstufen werden nicht, wie dies bei der bekannten
Regelanordnung der Fall ist, stets in der gleichen Reihenfolge nacheinander zu-und
abgeschaltet, so daß es vorkommen kann, daß einzelne Kondensatorstufen erst eingeschaltet
und dann hinterher wieder ausgeschaltet werden müssen. Es wird vielmehr bei der
Regelanordnung nach der Erfindung die Zahl der bei einer Stufenänderung notwendigen
Schaltungen auf ein Mindestmaß herabgesetzt.
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Bei Kondensatorbatterien mit untereinander gleichen oder auch untereinander
verschiedenen Teilkondensatoren, die stets in ein und derselben Reihenfolge nacheinander
zu-oder abgeschaltet werden, ist es bekannt, Verzögerungseinrichtungen anzuwenden.
Durch diese Verzögerungseinrichtungen soll im Gegensatz zu der Erfindung erreicht
werden, daß ein die Zu- und Abschaltung der Kondensatorstufen steuerndes Blindleistungsrelais
nach Zu- oder Abschaltung einer Kondensatorstufe genügend Zeit hat, um sich auf
den neuen Zustand der Blindleistungserzeugung einzustellen.
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Die Erfindung sei an Hand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert,
die in der Zeichnung im Schaltungsschema dargestellt sind.
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Fig. i zeigt das Schaltungsschema einer ILondensatorbatterie, die
aus drei Gruppen i, 2, 3 besteht, deren Leistungen sich wie i : 2 : d. verhalten.
Zu der Gruppe i gehört ein Blindleistungsrelais BI, das über ein Zeitrelais Z, das
Einschaltkommando dem zugehörigen Schalter S1 gibt. Entsprechend gehört zur Gruppe
2 ein Blindleistungsrelais Bl. und zur Gruppe 3 ein Relais B13. Die drei Blindleistungsrelais
sind der Leistung der einzelnen Kondensatorgruppen entsprechend abgestuft. Das Relais
Bli spricht auf eine Blindleistung an, die gleich der Leistung der Gruppe i ist,
,das Relais Bl. auf eine Blindleistung gleich der Gruppe -2 und das Relais b'l,
auf eine Blindleistung gleich der Gruppe 3. Die zugehörigen Zeitrelais Z,, Z. und
7_3 sind gemäß der Erfindung in ihrer Einstellung so gestaffelt, d.aß das Relais
Z3 die kürzeste Ablaufzeit und das Relais Z, -die längste Ablaufzeit besitzt. Bei
einem Blindleistungsbedarf, der der Leistung der Gruppe 3 entspricht oder größer
ist, sprechen alle drei Blindl.eistungsrelais an und mit ihnen auch die zugehörigen
Zeitrelais. Da jedoch das Relais Z3 die kürzeste Ablaufzeit hat, so wird der Schalter
S3 und durch ihn idie Gruppe 3 zuerst eingeschaltet. Bei einem kleineren Bedarf,
der beispielsweise gleich oder größer ist als die Leistung der Gruppe 2, würde diese
über das zugehörige Zeitrelais eingeschaltet werden und sinngemäß bei einer noch
kleineren Leistung nur die erste Gruppe. Die Einschaltung der richtigen Kondensatorleistung
erfolgt also ohne Überregeln in der kürzesten Zeit.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind den Kondensatorgruppen,
deren Leistung kleiner ist als die größte Kondensatorgruppe, noch weitere Zeitrelais
zugeordnet zu dem Zweck, die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe auch dann
zu erfüllen, wenn beim Auftreten eines Blindleistungsbedarfs bereits ein Teil der
Kondensatorgruppen eingeschaltet war. Bei dem Schaltbild nach Fig. i handelt es
sich um die Zeitrelais Z4 und Z_," welche den Kondensatorgruppen i und 2 zugeordnet
sind und nach ihrem Ablauf den zugehörigen Schaltern S, und S. einen Ausschaltbefehl
erteilen. Beide Zeitrelais haben eine Ablaufzeit, die größer ist als die Ablaufzeit
des Relais Z_1. Außerdem ist das Relais Z_4 mit dem Schalter S@ bzw. das Relais
Z; mit dem Schalter S3 derart verriegelt, daß das betreffende Relais jeweils nur
ansprechen kann, wenn der Nachbarschalter ausgeschaltet ist. Das Relais Z,, kann
also .dem Schalter S, den Ausschaltbefehl nur dann erteilen, wenn der Schalter sich
in der Ausschaltstellung befindet.
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Die Wirkungsweise der beiden Zeitrelais Z_, und Z;, ergibt sich, wenn
man annimmt, daß eine der Kondensatorgruppen i oder -2 oder beide Gruppen eingeschaltet
sind, und daß in diesem Schaltzustand ein Blindleistungsbedarf auftritt. Dem Erfindungsprinzip
entsprechend müssen ,die eingeschalteten Gruppen zunächst vom Netz abgeschaltet
«-erden, damit das Zuschalten, wie oben beschrieben, vor sich gehen kann. Die Abschaltung
der beiden
Gruppen i und 2 erfolgt in diesem Falle über die Zeitrelais
Z4 bzw. Z5. Durch die Verriegelung zwischen diesen Zeitrelais und den Schaltern
der benachbarten Gruppe größerer Leistung wird dafür gesorgt, daß die kleinere Gruppe
nur dann abgeschaltet wird, wenn die nächst größere Gruppe noch abgeschaltet ist.
Hierdurch wird eine Abschaltung vermieden, wenn der Blindleistungsbedarf gleich
oder größer ist, als es der Gesamtleistung der drei Gruppen entspricht. Durch eine
weitere Verriegelung zwischen den Schaltern S, und S2 einerseits und den ihnen zugeordneten,
den Einschaltbefehl überwachenden Zeitrelais Z, und Z. wird ,dafür gesorgt, daß
das Einsohaltzeitrelais jeweils erst dann Spannung bekommen kann, wenn der zeigehörige
Schalter ausgeschaltet ist. Das Pumpen der Schalter wird dadurch mit Sicherheät
vermieden.
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Den Kondensatorgruppen i, 2 und 3 der Schaltung nach Fig. i ist noch
ein weiteres Blindleistungsreiais BL, zugeordnet, welches die einzelnen Kondensatorgruppen
abschaltet, wenn die von ihnen erzeugte Blindleistung größer ist als der Bedarf
des Wechselstromnetzes. Auch hier sind zwischen das Blindleistungsrelais und die
Schalter Zeitrelais Z, Z; und Z8 geschaltet, deren Ablaufzeiten gegeneinander der
Leistung der Kondensatorgruppen entsprechend abgestuft sind, und zwar hat :das Zeitrelais
Z, die kürzeste und das Relais Z$ die längste Ablaufzeit. Ist der Blindleistungsbedarf
des Netzes kleiner, als es dem augenblicklichen Schaltzustand entspricht, so wird
durch glas Blindleistungsrelais q. und das Zeitrelais Z, zunächst die Gruppe i abgeschaltet.
Reicht dies nicht aus, so werden nacheinander auch die Gruppe 2 und schließlich,
wenn die Kondensatorleistung immer noch zu groß ist, auch :die Gruppe 3 abgeschaltet.
Werden auf diese Weise zu viel Kondensatoren abgeschaltet, so sprechen wiederum
die Blindleistungsrelais BI" BL,
und Bls an, und es beginnt, wie oben beschrieben,
das Einschalten-der Kondensatorstufen.
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Die Erfindung, welche an Hand der Fig. i für eine Kondensatorbatterie
beschrieben wurde, die aus drei Gruppen besteht, kann naturgemäß für eine beliebige
Anzahl von Gruppen sinngemäß verwendet werden. Der Vorteil der Erfindung liegt dabei,
wie bereits erläutert wurde, darin, daß die Kon@densatorschalter nicht pumpen können,
und daß außerdem nicht mehr Kondensatorleistung an das Netz angeschaltet wird, als
v an ,dem Netz gefordert ist. Die Erfindung hat weiterhin den Vorzug, daß sie nur
aus listenmäßig vorhandenen Apparaten aufgebaut ist, nämlich aus einfachen Blindleistungsrelais
und Zeitrelais. Es ist dadurch die Möglichlceit gegeben, jede Kondensatorbatterie
beliebig zu vergrößern oder zu verkleinern, ohne daß eine grundlegende Änderung
in der Schaltanlage vorgenommen werden müßte. Die Erfindung unterscheidet sich dadurch
wesentlich von bekannten Schaltanordnungen, beispielsweise solchen Anordnungen,
die mit Walzenschaltern o. dgl. arbeiten und bei denen bei einer Erweiterung oder
Verkleinerung der Anlage jeweils der ganze Schaltappart geändert und für die neue
Gruppenzahl von Kondensatoren neu hergestellt werden muß.
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Bei der in Fig. i dargestellten Schaltung ist jeder Kondensatorgruppe
ein besonderes Blindleistungsrelais zugeordnet, dessen Ansprechwert der Leistung
:der betreffenden Gruppe zugeordnet ist. Das Prinzip der Erfindung läßt sich jedoch
auch in der Weise verwirklichen, daß mehreren, beispielsweise zwei Kondensatorgruppen,
nur ein Blindleistungsrelais zugeordnet wird; diese Ausführungsform der Erfindung
ist in Fig.2 im Schaltungsschema dargestellt. Auch hier handelt es sich um eine
Kondensatorbatterie, die aus drei Gruppen i, 2 und 3 besteht, und es sei auch hier
angenommen, daß die Leistungen -dieser Gruppen im Verhältnis i : 2 : 4. abgestuft
sind. Im Gegensatz zu der in Fig. i dargestellten Ausführungsform ist den Kondensatorgruppen
i und 2 nur ein Blindleistungsrelais BL, zugeordnet und der Gruppe 3 ein
zweites Blindleistungsrelais BL,. Das Relais BL, fällt in diesem Falle fort.
Ebenso wie bei der Schaltung nach Fig. i ist jeder der drei Kondensatorgruppen ein
Zeitrelais (Zi, Z2, Z,) zugeordnet, wobei diese Relais auch gegeneinander derart
abgestuft sind, daß !das Relais Z3 die kürzeste Ablaufzeit besitzt. Ein weiteres
Zeitrelais Z4 schaltet die beiden Gruppen i und 2 wieder ab, wenn nach Einschaltung
dieser beiden Gruppen .die erreichte Blindleistung nicht genügt. Dieses Relais erfüllt
somit die Funktionen der beiden Relais Z4 und Z5 beider Schaltung nach Fig. i. Für
die Zeitrelais Zi, Z2, Z3 sowie für das Relais Z4 sind ähnlich wie bei der Schaltung
nach Fig. i bestimmte Verriegelungen zwischen den Zeitrelais und den Gruppenschaltern
Se, S2 und S3 vorgesehen. Das Relais Z, kann den Schalter S, nur dann einschalten,
wenn sich dieser Schalter in der Ausschaltstellung befindet. Das Relais Z2, welches
ebenso wie das Relais Z, an das Blindleistungsrelai-s Bli angeschlossen ist, kann
den Schalter S2 nur einschalten, wenn sich der Schalter S, in der Einschaltstellung
befindet. Das Relais Z.i kann den Schaltern S, und S2 den Ausschaltbefehl nur dann
erteilen, wenn der Schalter S3 ausgeschaltet und .der Schalter S2 eingeschaltet
ist.
Überschreitet die erzeugte Blindleistung den vom Netz geforderten
Bedarf, so «-erden bei der Schaltung nach Fig. a ebenso wie bei der Schaltung nach
Fig. i die Kondensatorgruppen i, -2 und 3 mit Hilfe eines besonderen Blindleistungsrelais
BI" abgeschaltet. Auch hier sind den einzelnen Gruppen Zeitrelais Z, Z; und Z, zugeordnet,
deren Ablaufzeiten den Leistungen der Kondensatorgruppen entsprechend abgestuft
sind.
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Die Schaltanordnung der Fig. 2 hat gegenüber der Schaltung nach Fig.
i den Vorteil. daß die Zahl der notwendigen Relais kleiner ist. Nach Fig. i werden
vier Blitidleistungsrelais und acht Zeitrelais gebraucht, während nach Fig. z nur
drei Blindleistungsrelais und sieben Zeitrelais erforderlich sind. Dafür hat aber
die Schaltung nach Fig..2 den -Nachteil, daß ein kurzzeitiges Überregeln um die
Leistungsstufe möglich ist, die .der Differenz der Leistungen der Gruppen 2 und
i entspricht. Trotzdem hat aber auch diese Schaltanordung noch gegenüber den bisher
üblichen und bekannten Anordnungen den Vorzug, daß Überregelungen in unzulässigem
=Maße nicht möglich sind; denn eine Überregelung in Höhe der Leistungsstufen 2 und
3 ist nicht möglich.
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Es sei noch erwähnt, daß ein Überregeln auch beider Verwendung von
nur zwei Blindleistungsrelais vermieden werden kann, wenn zur weiteren Steuerung
der Kondensatorschalter an Stelle der Zeitrelais eine Schaltwalz.e verwendet wird,
die die einzelnen Gruppen so ein- bzw. ausschaltet, daß die am Netz liegende Kondensatorleistung
jeweils nicht um mehr als eine Leistungsstufe erhöht wird. Zur Einstellung einer
bestimmten Leistung müssen von der z. Zt. eingestellten Leistung alle Leistungsstufen
bis zur verlangten durchlaufen werden. Ist die Gesamtleistung z. B. im Verhältnis
i : 2 : d. unterteilt und soll die Leistung von 1/; und 4/, erhöht werden, so sind
folgende Schaltungen auszuführen: Gruppe i schaltet aus, Gruppe 2 wird eingeschaltet,
Gruppe i wird wieder zugeschaltet, Gruppe i und a werden abgeschaltet, Gruppe 3
wird eingeschaltet. Im Gegensatz zu der vorgeschlagenen Anordnung werden also hierbei
eine Vielzahl von unnötigen Schaltungen ausgeführt.
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Obwohl die Erfindung für die selbsttätige Zu- und Abschaltung der
einzelnen Gruppen von Kondensatorbatterien von besonderer Bedeutung ist, kann sie
auch für das Ein- und Ausschalten anderer Blindleistungserzeuger in elektrischen
Energieverteilungsnetzen, beispielsweise zum Ein- und Ausschalten von Induktiv =täten,
dienen, die im Gegensatz zu den Kondensatoren nacheilende Blindleistung erzeugen.