DE748901C

DE748901C - Method for the parallel connection of synchronous generators of a generation group consisting of several synchronous generators, in particular for the parallel connection of the synchronous generators of underwater power plants

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Publication number: DE748901C
Application number: DEF89462D
Authority: DE
Priority date: 1941-02-11
Filing date: 1941-02-11
Publication date: 1944-11-11

Description

Verfahren zum Parallelschalten von Synchrongeneratoren einer aus mehreren Synchrongeneratoren bestehenden Erzeugergruppe, insbesondere zum Parallelschalten der Synchrongeneratoren von Unterwasserkraftwerken Der Verwirklichung des Unterwasserkraft-Werkbaues liegt der Gedanke zugrunde, einen Flußlauf in eine Vielzahl von Staustufen -aufzuteilen und in dem den Aufstau bewirkenden Wehrkörperbauwerk jeder der Staustufen für die Wasserkraftausnutzung über die Staubreite verteilt mehrere aus Turbine und elektrischem Stromerzeuger bestehende Aggregate anzuordnen. Alle Aggregate einer Staustufe arbeiten dabei auf eine Sammelleitung, welche wiederum .mehrere von verschiedenen Staustufen gebildete Kraftwerke zum Verbundbetrieb zusammenfassen kann. Für die günstige Ausnutzung eines zum Unterwasserkraftwerk gestalteten Wehrkörperbauwerkes gehört naturgemäß eine weitmöglichste Verringerung des Raumbedarfs für die.einzelnen eingebauten,Maschinensätze und ihrer für die Durchführung des Betriebes erforderlichen Einrichtungen.Method for the parallel connection of synchronous generators one of several Synchronous generators existing generating group, especially for parallel connection of the synchronous generators of underwater power plants The realization of the underwater power plant construction is based on the idea of dividing a river course into a number of barrages and in the weir structure causing the damming, each of the barrages for the Hydropower utilization over the dust width distributed several of turbine and electrical To arrange power generator existing aggregates. All units of a barrage are working thereby on a collecting pipe, which in turn. Several of different barrages can summarize formed power plants for interconnected operation. For the favorable utilization a weir structure designed as an underwater power plant belongs naturally the greatest possible reduction in the space required for the individual built-in machine sets and their facilities necessary for the implementation of the operation.

Die Erfindung ,geht davon aus, jedes der mehrere für die Wasserkraftausnutzung bestimmte Einzelaggregate in sich einschließenden Wehrkraftwerke als elektrische Einheit zu betrachten und schaltungstechnisch als solche zu behandeln. Es sind die von Synchrongeneratoren gebildeten elektrischen Stromerzeuger der Aggregate eines Kraftwerkes oder einer Kraftwerksgruppe zu Erzeugergruppen zusammengefaßt, die untereinander oder mit einer oder mehreren anderen Erzeugergruppen im Verbundbetrieb zusammenarbeiten. Durch die Bildung solcher Erzeugergruppen ergibt sich der angestrebte Vorteil der Einsparung von Betriebseinrichtungen und damit des verringerten Raumbedarfs für den elektrischen Teil des Kraftwerkes, wenn unter Benutzung eines Hilfssammelschienensystems für das Parallelschalten der Synchrongeneratoren einer in der erwähnten Weise im Verbund betriebenen Erzeugergruppe das erfindungsgemäße Verfahren angewendet wird, nach welchem der in die Verbundleitung einzuschleusende Generator mit seiner Leistungswicklung über einen Trennschalter an die Leistungshilfssammelschiene und seine Erregerwicklung für das Hochfahren an eine Erregerhilfsschiene angeschaltet werden, nach erfolgtem Angleichen an den elektrischen Zustand der bereits im Betrieb befindlichen Generatoren der Gruppe über einen allen Generatoren der Gruppe gemeinsamen Leistungsschalter auf die Leistungssammelleitung übergeschaltet wird und sodann seine Erregerwicklung auf die Haupterregerschiene bei gleichzeitigem Abschalten von der Erregerhilfsschiene umgeschaltet wird. Durch das so durchzuführende Verfahren beim Einschleusen der einzelnen Aggregate ergeben sich neben dem gemeinsamen Leistungschalter noch besondere Vorteile durch die Verwendung des Gestellschlußschutzes für die Ermittlung der durch Gestellschluß gestörten Maschine beim Einschleusen und des nur einmaligen Erregeraggregates mit zugehörigen Einrichtungen für die Schnellregelung, die Schnellentregung, die Stoßerregung und die Stabilisierung der Erregung bei Netzspannungsabsenkungen durch Stabilisierungstransformator. Das gemeinsame Erregeraggregat kann je eine Erregermaschine für die Hilfs- und Betriebserregung aufweisen oder auch bei Verwendung eines der Hilfserregermaschine vorgeschalteten Magnetfeldreglers nur eine Erregermaschine für die Hilfs- und Betriebserregung umfassen. Dieser Vorschlag kann auch verwirklicht «-erden, wenn an Stelle der Erregermaschine Erregergleichrichter oder eine-Erregerbatterie für die Speisung der Erregung vorgesehen werden.The invention assumes each of the several for the hydropower exploitation certain individual units in self-contained defense power plants as electrical To be considered unit and to be treated as such in terms of circuitry. They are electrical power generators formed by synchronous generators of the aggregates of a Power plant or a power plant group to form producer groups, which are among each other or work together with one or more other producer groups in the network. The formation of such producer groups results in the desired advantage of Saving of operating equipment and thus the reduced space requirement for the electrical part of the power station if using an auxiliary busbar system for the parallel connection of the synchronous generators in the manner mentioned in Verbund operated producer group the method according to the invention is applied, according to which the generator to be channeled into the interconnected line with its power winding via a disconnector to the auxiliary power busbar and its field winding switched on for starting up an exciter auxiliary rail will, after it has been matched to the electrical status of the one that is already in operation Generators of the group via a circuit breaker common to all generators in the group is switched over to the power bus and then its excitation winding on the main exciter rail with simultaneous disconnection from the auxiliary exciter rail is switched. Due to the process to be carried out when introducing the individual aggregates result in addition to the common circuit breaker also special ones Advantages of using the frame closure protection for the determination of the Frame closure of the disturbed machine during the introduction and the only one-time exciter unit with associated facilities for rapid regulation, rapid de-energization, the Impulse excitation and the stabilization of the excitation when the mains voltage drops Stabilizing transformer. The common excitation unit can each have an excitation machine for auxiliary and operating excitation or when using one of the Auxiliary exciter upstream of the magnetic field controller, only one exciter for auxiliary and operating excitation. This proposal can also be implemented «- earth if instead of the exciter an exciter rectifier or an exciter battery to be provided for supplying the excitation.

Für das Grobsynchronisieren beliebig vieler Synchronmaschinen eines elektrischen Kraftwerkes mittels einer einzigen Drosselspule ist es bekannt, zwei Sammelschienensysteme nach Art eines Haupt- und Hilfssammelschienensestems zu benutzen. An ein Zusammenfassen von Erzeugergruppen und an ein Einschleusen einzelner Synchrongeneratoren innerhalb solcher Gruppen im Sinne der Erfindung ist bei der bekannten Verwendung von Haupt- und Hilfssammelschienensystemen nicht gedacht. Auch dient bei bekannten Schaltungsanordnungen die Verwendung nur eines Leistungsschalters für das Zu-oder Abschalten verschiedener Leistungsabzweigungen nicht der erfindungsg ge mäl.') anges s trebten Zusammenfassung mehrerer Synchrongeneratoren eines Kraftwerkes zu im Verbundbetrieb arbeitenden Erzeugergruppen.One for coarse synchronization of any number of synchronous machines electric power plant by means of a single inductor, it is known two To use busbar systems in the manner of a main and auxiliary busbar system. A combination of producer groups and a smuggling of individual synchronous generators within such groups for the purposes of the invention is in the known use not thought of main and auxiliary busbar systems. Also used with known Circuit arrangements the use of only one circuit breaker for the on or off Switching off various power branches not the erfindungsg ge mäl They strived to combine several synchronous generators of a power plant in interconnected operation working producer groups.

Aus der schaltungsmäßigen Zusammenfassung der Aggregate einer Krafterzeugerstation nach der Eifindung ergibt sich, daß z. B. im Störungsfalle, der durch Überstrom verursacht sein kann, alle zu einem Werk gehörenden Aggregate ausfallen und nacheinander wieder eingeschleust «-erden müssen. Ist die Störung auf einen Gestellschluß an einem der Generatoren zurückzuführen, so erfolgt die Ermittlung der Maschine, von welcher die Störung ausgeht, bei dem nacheinanderfolgenden Einschleusen, indem der Gestellschlußschutz für die Dauer des Einschleusens auf die Hilfsleistungsschiene geschaltet ist. Auf diese Weise ist es, trotz der Zusammenfassung der Einzelaggregate zu einer elektrischen Einheit, möglich, das eine oder andere gestörte Aggregat aus der Einheit auszuschließen und den Betrieb der Anläge. um das entsprechende Aggregat verringert, aufrechtzuerhalten.From the circuit summary of the units of a force generator station after the finding it turns out that z. B. in the event of a fault caused by overcurrent can be caused, all units belonging to a plant fail and one after the other must be smuggled in again. The fault is due to a rack connection one of the generators, the machine is determined from which originates the disturbance, in the successive smuggling in by the Frame protection for the duration of the transfer to the auxiliary power rail is switched. This is how it is, despite the grouping of the individual aggregates to an electrical unit, possibly one or the other malfunctioning unit the unit and the operation of the equipment. to the corresponding aggregate decreased, maintain.

Die Leistungs- und Erregerhilfsschienen dienen in gleicher Weise beim Abschalten eines Aggregates zum Ausschleusen desselben aus der gemeinsamen Leistungssammelleitung und aus dem gemeinsamen Erregersvstem.The power and exciter auxiliary rails are used in the same way with Switching off a unit to discharge it from the common power collecting line and from the common excitation system.

Dem Ausfall aller Aggregate eines Werkes im örtlichen Störungsfalle kommt keine besondere nachteilige Bedeutung zu, denn im Rahmen des Verbundbetriebes, zu welchem die Krafterzeugerstation gehört, muß im Sinne der Erfindung jedes Werk als ein Aggregat mit der den eingebauten Einzelaggregaten entsprechenden Summenleistung angesehen werden, d. h. also, der Ausfall eines Werkes ist gleichzusetzen mit dem Ausfall eines Erzeugeraggregates der Gesamtleistung dieses Werkes im sonst üblichen Großkraftwerkbetrieb.The failure of all units in a plant in the event of a local malfunction is not particularly detrimental, because within the framework of the network operation, to which the power generator station belongs must, within the meaning of the invention, every work as a unit with the total output corresponding to the built-in individual units be viewed, d. H. so, the failure of a work is to be equated with that Failure of a generating unit of the total output of this plant in the otherwise usual Large power plant operation.

Wenn auch der Verwirklichung des Erfindungsgedankens große wirtschaftliche Bedeutung für den Aufbau und den Betrieb von Unterwasserkraftwerken zukommt, so soll das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf dieses besondere Anwendungsgebiet beschränkt bleiben. In gleich vorteilhafter Weise wirkt sich seine Durchführung in allen anderen Fällen aus, in denen Flußläufe für die Wasserkraftausnutzung gestaffelt ausgebaut sind und zu jeder Staffel mehrere Stromerzeugeraggregate gehören, die im Verbund betrieben werden. Auch bei anderen. nicht von Wasserkraftwerken gebildeten Krafterzeagerstationen, die den vorangegangenen 1=orderungen entsprechen, kann die Erfindung Anwendung finden.Even if the realization of the inventive idea is great economic It is important for the construction and operation of underwater power plants, so the method according to the invention is not intended to apply to this particular field of application remain limited. Its implementation has an equally advantageous effect in all other cases in which rivers are staggered for the use of hydropower are expanded and there are several generating sets belonging to each season operated in a network. Even with others. not formed by hydropower plants Force generator stations that correspond to the previous 1 = orders can use the Invention find application.

In der Zeichnung ist das Schaltschema für ein Unterwasserkraftwerk mit vier Stromerzeugeraggregaten, die erfindungsgemäß geschaltet sind, als Ausführungsbeispiel dargestellt.In the drawing is the circuit diagram for an underwater power plant with four power generator sets, which are connected according to the invention, as an embodiment shown.

u sind die einzelnen Stromerzeugeraggregate. dies auf die gemeinsame Leistungssamrnelschiene h arbeiten und deren Erregerwicklungen I über die Erregersammelschiene c an das gemeinsame Erregeraggregat d angeschlossen sind. Für das Einschleusen der Einzelaggregate a auf die Hauptschienen b und c sind die Hilfsschienen e und f vorhanden. Jedes der Aggregate a ist über die Trennschalter g und k leistungsseitig *,n die Hauptschiene b und die Hilfsschiene e angeschlossen. Erregerseitig sind die Schalteinrichtungen i und k in die Abzweige der einzelnen Aggregate a eingeschaltet. m ist der einmalig vorgesehene Leistungsschalter für dasEin-undAusschleusenderAggregate. Die Leistungssammelschiene b ist mit der Leitung n an das Verbundnetz angeschlossen. Das Erregeraggregat d wird von dem Antriebsmotor o, der Betriebserregermaschine p, der Hilfserregermaschine q für die Speisung der Hilfserregerschiene f und der Hilfsezregeriztaschine r für die Erregung der Maschinen p und q gebildet: Der Motor o ist über -den Transformators an das Netz angeschlossen. t ist ein in bekannter Weise im Erregerstromkreis der Haupterregermaschine p liegender Schnellregler und u ein Regler für die Angleichung des elektrischen Zustandes der Hilfserregermaschine q an den Betriebszustand der Haupterregermaschine p.u are the individual power generator sets. this work on the common power collector rail h and whose exciter windings I are connected to the common exciter unit d via the exciter busbar c. Auxiliary rails e and f are available for feeding the individual units a onto main rails b and c. Each of the units a is connected to the main busbar b and the auxiliary busbar e via the isolating switches g and k on the power side *, n. On the excitation side, the switching devices i and k are switched into the branches of the individual units a. m is the one-time circuit breaker for the entry and exit of aggregates. The power busbar b is connected to the network with the line n. The exciter unit d is formed by the drive motor o, the plant exciter p, the auxiliary exciter q for supplying the auxiliary exciter rail f and the auxiliary exciter r for the excitation of the machines p and q: The motor o is connected to the network via the transformer. t is a high-speed regulator located in the exciter circuit of the main exciter p in a known manner and u is a regulator for adapting the electrical state of the auxiliary exciter q to the operating state of the main exciter p.

Der Vorgang beim Einschleusen eines Aggregates a ist folgender. Es sei angenommen, daß das Aggregat a1 zu den übrigen bereits auf die Leistungssammelschiene b arbeitenden Aggregaten zugeschaltet werden soll. Das zuzuschaltende Aggregat ai wird durch seine nicht dargestellte Antriebsmaschine (Turbine) bis auf die Nenndrehzahl im Leerlauf hochgefahren. Mittels des Trennschalters k wird die Leistungswicklung des Generators des Aggregates a1 an die Hilfsschiene e gelegt..The process when introducing an assembly a is as follows. It it is assumed that the unit a1 is already on the power bus bar with the others b working units are to be switched on. The unit to be switched on ai is driven by its drive machine (turbine), not shown, up to the nominal speed booted up while idling. By means of the isolating switch k, the power winding of the generator of the unit a1 is placed on the auxiliary rail e ..

Über den Schalter i wird die Erregerwicklung L des Generators an- die Hilfserregerschiene f angeschlossen und die Spannung der Hilfsschiene f mit Hilfe 'des Reglers ic so geregelt, bis an der Hilfsschiene e die gleiche Spannung vorhanden ist wie an der Leistungssammelschiene b. .In bekannter Weise wird bei diesem Betriebszustand des Aggregates a, dieses auf die Frequenz des Netzes eingeregelt. Bei übereinstimmender Phasenlage, Frequenz und Spannung wird nun die Leistungswicklung des Generators a1 mit dem Leistungsschalter m auf die Leistungssammelschiene b geschaltet. Nach erfolgtem Überschalten des Generators a1 wird der Trennschalter g eingelegt und das Aggregat a1 durch Öffnen des Trennschalters k von der Hilfsschiene e getrennt. Nach erfolgtem Öffnen des Leistungsschalters m. ist die Hilfsschiene e von der Hauptschiene b getrennt und steht, zusammen mit dem Leistungsschalter m, für einen erneuten Ein- oder Ausschleusvorgang zur Verfügung.Via the switch i, the excitation winding L of the generator is connected to the auxiliary exciter rail f and the voltage of the auxiliary rail f is regulated with the aid of the controller ic until the same voltage is present on the auxiliary rail e as on the power busbar b. In a known manner, in this operating state of the unit a, this is adjusted to the frequency of the network. If the phase position, frequency and voltage match, the power winding of the generator a1 with the circuit breaker m is now switched to the power busbar b. After the generator a1 has been switched over, the disconnector g is inserted and the unit a1 is disconnected from the auxiliary rail e by opening the disconnector k. After the circuit breaker m has been opened, the auxiliary busbar e is separated from the main busbar b and, together with the circuit breaker m, is available for a renewed transferring process.

Während der beschriebenen Schaltvorgänge ist die Erregerwicklung Z des Generators a1 Tiber den Schalter i an die Hilfserregerschiene f an@eschlassen. Die Erregerspannung- -entspricht bis zur Beendigung der erwähnten Schaltvorgänge der Leerlauferregung des Generators a, Die Spannung der Hilfserregermaschine q wird nun mit dem Regler u weiter erhöht bis zum Erreichen von Spannungsgleichheit an den Schienen c und f. Nach Vorhandensein dieser Spannungsgleichheit wird durch Schließen des Schalters k die Erregung auf die Betriebsschiene -c übergeschaltet. und durch Öffnen des Schalters i -die Erregerwicklung L von der Hilfsschiene f getrennt. Damit wird auch das Aggregat a1 von der Haupterregermaschine p gespeist und mittels des Schnellreglers t auf Netzspannung eingeregelt. Nach erfolgtem Entregen der Hilfserregermaschine q steht diese, zusammen mit der Hilfsschiene f, ebenfalls für einen neuen Einschleusvorgang zur Verfügung.During the switching operations described, the excitation winding Z of the generator a1 is connected to the auxiliary excitation rail f via the switch i. The Erregerspannung- -Meets until completion of the mentioned switching operations of the no-load excitation of the generator a, the voltage of the auxiliary exciter q is now up to the controller and further increased until reaching voltage equal to the rails c and f. After presence of this voltage equality is by closing the Switch k switched the excitation to the operating rail -c. and by opening the switch i -the excitation winding L is separated from the auxiliary rail f . This means that the unit a1 is also fed by the main exciter p and adjusted to the line voltage by means of the high-speed regulator t. After the auxiliary exciter q has been de-energized, it is also available, together with the auxiliary rail f, for a new introduction process.

Für die Überwachung von Gestellschlüssen wird man derLeistungsschiene b und der Hilfsschiene e je eine Gestellschlußschutzdrossel v und w zuordnen, die auch für das Synchronisieren die erforderlichen Spannungswandler mitbilden können. Die Apparate, welche die Gestellschlußüberwachungseinrichtung bilden, sind nur einmalig vorhanden, und sie werden für die Dauer eines, Einschleusvorganges auf die Drossel w umgeschaltet, während sie normalerweise an die Drossel v der Hauptschiene b angeschlossen sind. Dadurch ist erreicht, daß beim Einschleusen der einzelnen Aggregate der etwa mit einem Gestellschluß behaftete Generator ermittelt wird. Es ist also trotz nur einmalig vorhandener Gestellschlußschutzeinrichtung für alle Generatoren des Kraftwerkes die Möglichkeit der Feststellung des von einem Gestellschluß betroffenen Generators gegeben. Die Ermittlung des Fehlers erfolgt mit Hilfe der ansteigenden Spannung der Hilf ssammelschiene unter weitmöglichster Schonung der Maschinenwicklung.For the monitoring of frame shorts, the power rail b and the auxiliary rail e each have a frame circuit protective inductor v and w, which can also form the voltage converters required for synchronization. The devices which form the frame failure monitoring device are only present once, and they are switched over to the throttle w for the duration of a transfer process, while they are normally connected to the throttle v of the main rail b . It is thereby achieved that when the individual units are introduced, the generator that is afflicted with a frame lock is determined. In spite of the fact that the frame lock protection device is only present once for all generators of the power plant, the possibility of determining the generator affected by a frame lock is given. The error is determined with the help of the increasing voltage of the auxiliary busbar while protecting the machine winding as much as possible.

`'Fenn es der zur Verfügung stehende Raum zuläßt, kann das Einschleusen der einzelnen Generatoren auch mittels je eines Leistungsschalters für jedes Aggregat für das direkte Zu- oder Abschalten der Leistungswicklung des Generators erfolgen. Trotzdem bleibt noch der Vorteil des einmalig erforderlichen Erregeraggregates o. dgl. auf der Erregerseite des Kraftwerkes vorhanden, was sich auf die Gesamtgestehungskosten und den Gesamtraumbedarf der Anlage entsprechend vorteilhaft auswirkt.`` 'If the available space allows, it can be smuggled in of the individual generators also by means of a circuit breaker for each unit for the direct connection or disconnection of the power winding of the generator. Nevertheless, there is still the advantage of the one-time required exciter unit or the like. Like. Present on the exciter side of the power plant, which affects the total production costs and has a correspondingly beneficial effect on the overall space requirements of the system.

Claims

Claim: Method for the parallel connection of synchronous generators of a generator group consisting of several synchronous generators, which works together with one or more other generator groups in the network, using an auxiliary busbar system, in particular for the parallel splitting of the synchronous generators of underwater power plants, characterized in that the generator to be introduced for the network operation with its power winding can be connected to the auxiliary power busbar via a disconnector and its exciter winding for starting up to an auxiliary exciter bar, after it has been matched to the electrical state of the generators of the group that are already in operation, a circuit breaker common to all generators of the group is switched over to the power busbar and then its The excitation winding is switched to the main excitation rail with simultaneous disconnection of the auxiliary excitation rail. To distinguish the subject of the application from the state of the art, the following documents have been considered in the granting procedure: German patent specification ..... \ r. (124 irr, 678 385; Swiss -.,... - 127108.