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Einrichtung zur zentralen Blindleistungsregelung in Wechselstromnetzen
In Wechselstromnetzen, in denen die umlaufenden und ruhenden Phasenschieber, insbesondere
die Starkstromkondensatoren sowie die Drosselspulen, nicht nur nach Gesichtspunkten,
die durch die Blindstromtarife den Verbrauchern vorgeschrieben werden, sondern auch
nach Gesichtspunkten, die für die Stromlieferer und Stromverteiler ausschlaggebend
sind, eingesetzt werden, ist es häufig erwünscht, daß die Regelung der Phasenschieber
von zentraler Stelle aus erfolgt. Man wird hierzu an der Hauptübergabestelle bzw.
bei mehrseitig gespeisten Netzen an der durch die elektrische Summenbildung gebildeten
Übergabestelle einen Zentralregler vorsehen, der seinerseits vorzugsweise auf minimalen
Blindleistungsbedarf des Gesamtnetzes regelt und damit zunächst einmal die gegebenenfalls
vorhandenen tariflichen Forderungen erfüllt. Hierbei können die Kondensatoren und
Drosselspulen ebenfalls an zentraler Stelle eingesetzt, werden.
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Sollen nun außerdem die Vorzüge des Einsatzes ruhender Phasenschieber
voll ausgenutzt werden, d.h. sollen die Drosselspulen und bzw. oder Kondensatoren
in den Blindlastschwerpunkten der Netze eingesetzt werden, um hierdurch eine möglichst
weitgehende Entlastung der Energieübertragungseinrichtungen zu erzielen und in Netzen
mit Ausgleichsleitungen, insbesondere in Maschennetzen, möglichst wenig wattlose
Ausgleichsleistung zwischen den einzelnen Netzstationen und Netzteilen in dieser
oder jener Richtung ausgetauscht zu erhalten, um ferner minimale Übertragungsverluste
in den Zu-und Ausgleichsleitungen der Netze zu erhalten und durch die Kondensatoren
in den Blindlastschwerpunkten und den Netzausläufern eine möglichst starke spannungsstützende
Wirkung hervorzurufen, so müssen die ruhenden Phasenschieber verteilt im Netz eingesetzt
werden.
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Bei der bisherigen Handhabung mußte bei Anwendung der Zentralregelung
in starrer oder von Hand vorher festzulegender Reihenfolge
der
Einsatz der einzelnen ruhenden Phasenschieber durchgeführt werden. Hierbei kann
es vorkommen, daß durch Betriebsstörungen, Produktionsausfall, Änderung der Arbeitsbedingungen,
Schichtänderungen, Feiertagsarbeit usw. die starre oder von Hand vorher festgelegte
Reihenfolge ständigen Korrekturen unterworfen werden müßte, wenn man nicht das Einschalten
von Kondensatoren in Netzstationen erzielen wollte, die gar nicht oder nur schwach
belastet waren. Es konnten also Kondensatoren eingesetzt werden, für die die Voraussetzung
zu ihrem Einsatz gar nicht gegeben war.
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Um trotzdem die gestellte Aufgabe der Entlastung der Netzteile in
den Blindlastschwerpunkten, Netzausläufern usw. durchzuführen und damit die Vorteile
der Gruppenkompensation gegenüber der Zentralkompensation voll auszunützen, schlägt
die Erfindung vor, die Reihenfolge der Aasregelung der einzelnen Stationen oder
Netzteile der Leitungsanlage durch die Zentralregeleinrichtung von der Größe des
in diesen Anlageteilen auftretenden Gesamtstromes, der anfallenden Blindlast, der
Spannungsabsenkung in diesen Anlageteilen und bzw. oder der Entfernung dieser Anlageteile
von der oder den Übergabestellen abhängig zu machen. Die zeitliche Staffelung kann
dabei nach der Erfindung so vorgenommen werden, daß zunächst die Station bzw. der
Netzteil mit dem größten Blindlastanfall und bzw. oder der größten Spannungsabsenkung
und erst dann diejenigen mit geringerem Blindlastanfall nacheinander aasgeregelt
werden.
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Um auch in besonders gelagerten Fällen eine wirksame Spannungsstützung,
Netzentlastung u. dgl. herbeiführen zu können, ist es zweckmäßig, die Auswahl der
zuerst zu regelnden Station nicht nur von der Höhe des Blindlastanfalles und bzw.
oder der Spannungsabsenkung, sondern auch zusätzlich von der Entfernung dieser Station
von der oder den Übergabestellen abhängig zu machen.
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Ist durch die Zentralregelung der Einsatz mehrerer Kondensatoren erforderlich,
so werden die zu kompensierenden Stationen erfindungsgemäß in der Reihenfolge ihres
Blindlastanfalles ausgewählt. Hierzu werden erfindungsgemäß besondere, nachstehend
noch näher beschriebene Wahlrelais für die einzelnen Stationen oder Netzteile vorgesehen.
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Die blindlast-, spannungs- oder stromabhängigen Wahlrelais werden
in Netzen ohne oder mit Ausgleichleitungen, z. B. in Strahlennetzen, Ringnetzen,
Polygonnetzen, Maschennetzen, zwecks Regelung auf minimale Ausgleichsblindleistung
entweder an Knotenpunkt-Summenstromwandler sowie an die zugehörigen Stationsspannungswandler
der Speise- und Ausgleichsleitungen der direkt gespeisten Knotenpunkte oder an die
Stromwandler sämtlicher Verbraucher der Stationen bzw. der Netzteile angeschlossen.
Werden die Wahlrelais an Zuleitungsstromwandler angeschlossen, so kann auf minimalen
Kompensationsbedarf geregelt werden. Diese verschiedenen Anschlußarten der Blindleistungsrelais
gehen im übrigen auf zwei ältere Vorschläge zurück.
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Handelt es sich um die Erzielung einer spannungsstützenden Wirkung,
so wird das Wahlrelais vorzugsweise im Blindlastschwerpunkt oder im Netzausläufer
der zu stützenden Station bzw. des zu stützenden Netzteiles angeschlossen. Es kann
sich hierbei also auch um indirekt gespeiste 1laschennetzknotenpunkte handeln.
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Die in Netzen ohne oder mit Ausgleichsleitungen parallel arbeitenden
Auswahlrelais werden erfindungsgemäß so ausgebildet, daß sie mit gegeneinander gestaffelten
lastabhängigen Grundzeiten arbeiten. Auf diese Weise kann ein Gegeneinanderregeln
und damit unnötiges Pendeln der Regler bei Blindlast-oder Spannungsänderungen in
einer oder mehreren Stationen vermieden werden, insbesondere wenn es sich um Wahlrelais
mit gleichen Blindleistungs-, Strom- oder Spannungsansprechwerten handelt. Besonders
geeignet sind hierfür die sogenannten Blindleistungsbegrenzer, das sind als Relais
arbeitende überverbrauchszähler mit nachgeschalteter Nockenwelle, bei denen die
Staffelung der Laufzeit durch Veränderung des Übersetzungsverhältnisses der Schneckenradkupplung
zwischen dem Zählertriebsystem und der Nockenwelle erreicht werden kann, und bei
denen die Staffelung der Einschaltzeit durch Beeinflussung der magnetischen Anlaufsperre
(Verzögerung bzw. Erschwerung des Anlaufes), z. B. durch Verringerung des Abstandes
zwischen Hufeisenmagnet und auf der. Welle sitzendem Eisenstern, hervorgerufen werden
kann. Durch die Veränderung der magnetischen Bremsung kann außerdem die Gesamtregelzeit,
d. h. die Einschaltzeit einschließlich Laufzeit, beeinfiußt werden. Diese als Zähler
arbeitenden Blindleistungsbegrenzer sind d.h. sie laufen um so schneller, je größer
die zu überwachende, in der Netzstation anfallende Blindlast ist.
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Es ist zweckmäßig, die Stromspulendes Zentralreglers, der an eine
oder mehrere Hauptspeiseleitungen angeschlossen «erden kann, je nachdem, ob es sich
um ein ein-oder mehrseitig gespeistes Netz handelt, zur Erhöhung seiner Empfindlichkeit
und besseren Ausnützung stark übertastbar auszulegen.
Man wird beispielsweise
bei einer Nennsekundärstromstärke des Stromwandlers bzw. Summenstromwandlers von
5 Amp. die Stromspulen des Regelrelais für einen Nennstrom von 2,5 Amp. auslegen,
wobei diese Stromspule im Bedarfsfall bis auf 5 Amp. überlastet werden kann. Eine
derartige Maßnahme wird man dann treffen, wenn der direkte Stromverbrauch der Station
beispielsweise 2,5 Amp. entspricht, während der durch die Ausgleichsleitung bedingte
Ausgleichsstrom ebenfalls einen Wert von 2,5 Amp. ausmacht. Man kann natürlich die
Nennsekundärstromstärke des Stromwandlers bzw. Summenstromwandlers auch für 1o Amp.
auslegen und die Stromspule des Regelrelais für 5 Amp. bemessen, wobei sie bis 1o
Amp. überlastbar ist.
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Da der Zentralregler vielstufig ausgebildet werden muß, kann mit Vorteil
von vielstufigen Blindleistungsreglern Gebrauch gemacht werden.
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Da die Auswahl der von -dem Zentralregler mittels Steuerleitungen
aüszuregelnden Netzstationen bzw.° Netzteile je nach der Belastungsgröße der Stationen
ein- oder mehrstufig sein kann, schlägt die Erfindung weiterhin vor, die Wahlrelais
ein- oder mehrstufig vorzusehen, wobei .die Ansprechwerte der einzelnen Wahlrelais
innerhalb einer Station untereinander gestaffelt sein müssen, sofern je Stufe ein
besonderes Relais vorgesehen ist. Verwendet man dagegen Blindleistungsbegr enzer
und bzw. oder Spannungsbegrenzer als Wahlrelais je Station oder je Netzteil, so
kann man auch bei einer mehrstufigen Auswahl mit einem einzigen Begrenzer auskommen,
wobei die Ansprech-und Abfallwerte dieses als Wahlrelais arbeitenden Begrenzers
für alle Stufen gleich groß sind. Die Stufenleistungen der durch die Wahlrelais
zuzuschaltenden Kondensatoren oder Drosselspulen müssen dabei mit den dem Zentralregler
zugrunde liegenden Eichwerten übereinstimmen.
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In der Abbildung sind die Einzelheiten des Erfindungsgedankens beispielsweise
an einem Netz mit Ausgleichsleitungen grundsätzlich veranschaulicht. Die Einspeisung
des Netzes mit den Stationen B, C und D erfolgt über die Station A,
in der ein Zentralregler 1 vorgesehen ist, der abhängig von der Größe der Blindleistung
des zu regelnden Netzes gesteuert wird. In jeder .der Stationen B, C und D ist ein
Wahlrelais 2, 3 bzw. 4 vorgesehen, das bei dem gewählten Ausführungsbeispiel stromseitig
über einen Wandler erregt wird, der zwecks Vermeidung einer Pumpwirkung primärseitig
- in der Wirkenergielieferungsrichtung gesehen - hinter den Stationsregelkondensatoren,
d. h. in eine lediglich den gesamten unkompensierten Verbraucherstrom der betreffenden
Station führende Leitung, eingeführt ist und spannungsseitig an den zugehörigen
Stationsspannungswandler angeschlossen ist. Zur Vereinfachung der Zeichnung ist
die Spannungsspule der Wahlrelais und deren Anschluß nicht dargestellt worden.
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Der Zentralregler ist mit Kontakten 5, 6, 7, 8, 9 versehen. Entsprechend
der Anzahl der zu steuernden Wahlrelais bzw. auszuregelnden Stationen oder Netzteile
ist dreien dieser Kontakte 7, 8, 9 je eine Hilfsschiene oder -leitung 1o, 11 bzw.
12-- zugeordnet.
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Jeder auszuregelnden Station sind ferner drei Verriegelungsrelais
13, 14 und 15 bzw. 16, 17 und 18 bzw. 19, 2o und 21 mit je drei nicht näher bezeichneten
Kontakten zugeordnet, die von den Wahlrelais der ihnen zugeordneten Stationen
B, C bzw. D gesteuert werden. Außerdem sind den Hilfsschienen 31,
32, 33 jeder dieser Stationen drei Verriegelungsrelais 22, 23 und 24 bzw. 25, 26
und 27 bzw. 28, 29 und 30 zugeordnet, die von den erstgenannten Verriegelungsrelais
sowie dem Zentralregler gesteuert werden und je zwei nicht bezeichnete Verriegelungskontakte
aufweisen.
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Die Wirkungsweise der veranschaulichten Anordnung ist kurz folgende:
Es sei angenommen, daß in den Stationen B und D die Verbraucherleistung bzw. der
Blindlastanfall gleich null oder zumindest so gering ist, daß ein Ansprechen der
zugeordneten Wahlrelais 2 und 4 nicht erfolgt. Dagegen habe der Blindlastanfall
in der Station C einen derart hohen Wert, daß der Ansprechwert des zugeordneten
Wahlrelais 3 überschritten ist. Dieses Wahlrelais wird daher zum Ansprechen kommen
und durch Betätigen seines Arbeitskontaktes ein Signal zum Schließen des über je
einen Ruhekontakt der Verriegelungsrelais 26, 27, 19 und 13 geführten Erregerstromkreis
des Verriegelungsrelais 16 geben. Das Relais 16 wird infolgedessen seinen Arbeitskontakt
schließen und damit ein die Vorbereitung zum Einschalten der Kondensatorbatterie
der Station C veranlassendes Signal geben. Inzwischen hat auch der Zentralregler
1 seinen ersten Steuerkontakt 7 geschlossen . und damit die Einschaltung der Kondensatorbatterie
freigegeben.
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Das Ansprechen des Wahlrelais 3 bewirkt nicht nur ein Ansprechen des
Verriegelungsrelais 16, sondern gleichzeitig auch der Relais 17 und 18 und damit
die Abgabe je eines das Einschalten der Kondensatorbatterien der Station C vorbereitenden
Signals. Da jedoch die Kontakte. 8 und 9 des Zentralreglers, dessen Kontakte untereinander
gestaffelte Schließzeiten aufweisen, noch nicht geschlossen
sind,
ist das Ansprechen der Relais 17 und 18 für das geforderte Einschalten der Kondensatorbatterie
in der Station C ohne Bedeutung.
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Durch die in der Zeichnung dargestellte Steueranordnung, die im übrigen
nur eine Ausführungsmöglichkeit darstellt, wird erreicht, daß z. B. bei Regelung
auf minimale Ausgleichsblindleistung die am stärksten induktiv belastete Station
zuerst zugeschaltet wird, während hierdurch gleichzeitig eine Kupplung der-übrigen,
gegebenenfalls bereits im Eingriff befindlichen Kontakte des Zentralreglers mit
den übrigen Wahlrelais durch die Verriegelungsrelais unterbunden wird. Sprechen
umgekehrt gleichzeitig mehrere Wahlrelais in den Stationen an, während der Zentralregler
infolge seiner Zeitverzögerung zwischen den einzelnen Kontakten noch nicht die entsprechendeAnzahl
von Steuerkontakten geschlossen hat, so wird nur die Kupplung je eines Wahlrelais
mit einer einzigen der Hilfsschienen io, ii oder 12 des Zentralreglers ermöglicht.
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Das Zusammenschalten der last- und bzw. oder spannungsabhängig ausgewählten
Kondensatorbatterie oder Drosselspule mit dem Zentralregler kann, wie erwähnt, anstatt
mittels der Verriegelungsrelais mit den zugehörigen Verriegelungskontakten und durch
andere zweckentsprechende Mittel und Übertragungskanäle, z. B. Hoch-oder Tonfrequenzkanäle,
bewirkt werden.
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Der Zentralregler kann natürlich auch gleichzeitig zur Regelung von
Kondensatoren, die aus tariflichen oder sonstigen Gründen außerdem in der zentralen
Übergabestelle eingebaut sind, verwendet werden. Hierzu wird man vorzugsweise die
letzten Kontakte, z. B. 5 und 6, des Zentralreglers benutzen, so daß durch die ersten
Kontakte 7, 8 und 9 die vor allem erstrebte Entlastung des Versorgungsnetzes erzielt
wird. Dieser Gedanke ist bei der in der Zeichnung veranschaulichten Anordnung verwirklicht.