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Elektrisches Netzgebilde hoher Betriebssicherheit für große Gesamtleistung
Um die Sicherheit der Versorgung-mit elektrischer Energie zu steigern, ist man dazu
übergegangen, Netze zu Ring- oder Maschennetzen zusammenzuschließen. Hierbei sind
eine beträchtliche Erhöhung der Betriebssicherheit und ohne zusätzliche Kraftwerksbauten
eine Erhöhung des Maschineneinsatzes an jedem Belastungspunkt zu erreichen. Dem
gleichen Zweck dienen auch die bei wichtigen Hochspannungsfernübertragungen gebräuchlichen
Doppelleitungen.
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Tritt nun ein Fehler in einem solchen zusammengeschlossenen Netz auf,
so wird durch selektiv wirkende Schutzeinrichtungen dafür gesorgt, daß nur der vom
Fehler betroffene Netzteil abgeschaltet bzw. eine Auftrennung des Netzgebildes bewirkt
wird. Der kleinste bei einem Fehler ausfallende Netzteil äst dabei durch die Anzahl
der mit Schutzrelais versehenen Schaltwerke gegeben. Man müßte also die Zahl der
Schaltwerke erhöhen, wenn man erreichen will, daß immer möglichst kleine Netzabschnitte
vom Fehler betroffen und möglichst wenig Verbraucher abgeschaltet werden.
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Diesem Verfahren sind aber außer den wirtschaftlichen auch rein technische
Grenzen gesetzt. Verwendet man nämlich vom Widerstand
der Leitung
bzw. der Fehlerschleife abhängige Schutzeinrichtungen für die selektive Abschaltung,
so zeigt sich, daß das Relais für Werte unterhalb einer gewissen Betriebsimpedanz
nicht mehr selektiv wirken kann. Man könnte hiergegen zwar den bei Ringleitungen
früher gebräuchlichen Zeitstaffelschutz mit festen Staffelzeiten verwenden, kommt
aber dann bei einem Netzgebilde mit einer großen Zahl von Schaltstellen zu unzulässig
hohen Auslösezeiten.
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Häufig ist es aber auch nicht zulässig, auch nur einen einzigen Teil
des Netzes vorübergehend abzuschalten, wenn beispielsweise lebenswichtige Betriebe
angeschlossen sind oder Industrien, wie z. B. elektrochemische oder elektrometallurgische
Betriebe, bei denen eine Unterbrechung der Stromlieferung nicht nur eine Betriebspause,
sondern auch die Unbrauchbarkeit des unverarbeiteten Gutes und unter Umständen der
Betriebsanlagen mit sich bringen würde.
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Die Erfindung bezieht sich nun auf ein elektrisches Netzgebilde hoher
Betriebssicherheit für große Gesamtleistung, das aus mehreren selbständig gespeisten
Netzen besteht. Diese Netze, die innerhalb der Kurzschlußabschaltgrenze bemessen
sind, überdecken einander teilweise, werden aber im Fehlerfalle zur wechselseitigen
ersatzweisen Energielieferung wenigstens teilweise miteinander verbunden. Die Erfindung
besteht darin, daß jedes Netz mindestens zwei Verbraucherbezirke zum Teil versorgt,
so daß bei einem in einer Speiseleitung auftretenden Fehler die Versorgung nur für
einen Bruchteil des Verbraucherbezirkes ausfällt. Weiterhin besteht die Erfindung
darin; daß der von einem Fehler betroffene Verbraucherbezirksteij auf eine oder
mehrere andere gesund gebliebene Speiseleitungen geschaltet wird, die von vornherein
für diese Mehrlast bemessen sind.
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Man betreibt die Netze im Normalfalle getrennt, wobei die Vorteile
beispielsweise des einfachen Strahlennetzes gewahrt bleiben können. Im Fehlerfalle,
wenn ein Teil eines Netzes ausgefallen ist, wird dagegen ein Zusammenschluß durch
selbsttätige oder von Hand bediente Schalteinrichtungen bewirkt, um überhaupt die
Energieversorgung sowie eine zweckmäßige Verteilung der Belastung zu bewirken.
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Man kann entweder das ganze Netz oder nur denjenigen Teil, an den
die lebenswichtigen Verbraucher angeschlossen sind, mit doppelter Leitungsführung
ausbilden, wobei jeder Teil der Parallelleitung von einer anderen Seite her gespeist
wird. Die Netzteile sind somit gewissermaßen verzahnt bzw. sie überlappen sich.
Schutz- und Schalteinrichtungen sind hierbei so angeordnet, daß die über-Tappten
bzw. verzahnten Netzteile auch an das die Parallelleitung speisende Werk angeschlossen
werden können.
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Bei größeren Anlagen und falls mehrere Zuleitungen zur Verfügung stehen,
würde die Ausführung so erfolgen, daß das zweite Netz einen Teil des ersten Netzes
überlappt, während ein drittes Netz einen weiteren Netzteil des ersten Netzes und
einen Teil des zweiten .Netzes überlappt oder nur den nicht überlappenden Teil des
zweiten Netzes. Eine weitere Zuführung könnte in der gleichen Form angegliedert
werden. Die Stromverbraucher bzw. Verteilungen oder auch Unterwerke, Umspannanlagen
usw. «-erden nun gleichmäßig auf die beiden zu überlappenden Netzteile verteilt,
so daß jeder Überlappungsnetzteil möglichst gleichmäßig belastet ist.
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Bei Eintritt einer Störung in der Energiezufuhr oder im Netzteil selbst
würden nun sämtliche angeschlossenen Werke oder Verteilungen auf den zweiten Überlappungsteil
geschaltet werden, wodurch der Betrieb voll dem zweiten Netzteil in vollem Umfang
aufrechterhalten werden kann. Solche Umschaltungen können in Abhängigkeit von allen
oder wenigstens den gefährlicheren Fehlern in beliebiger Weise vorgenommen werden.
Die Umschaltung eines Netzteiles auf einen zweiten könnte auch dann in die `Fege
geleitet werden, wenn ein dritter Netzteil bei einer Störung seiner Energiezufuhr
vom ersten Netzteil mitversorgt wird, wodurch dieser nun wieder überlastet wäre,
so daß ein Teil der Anschlüsse im ersten Netzteil auf den zweiten überzuschalten
ist. Bei größeren Werken könnte diese wechselweise Schaltuni; auch von einer zentralen
Befehlsstelle bewirkt werden. Bei einer solchen Schaltung können durch einfache
Kupplungsschalter aus Netzen strahlenförmiger Anordnung Ringnetze oder aus Ringnetzen
Maschennetze gebildet werden, wodurch die Betriebssicherheit dieser Netzteile wesentlich
erhöht wird.
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Bei dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel werden von der Zuleitung
I die Hochspannungsnetzteile a und la gespeist, von der Zuleitung II die
Netzteile b und c, wobei Netzteil b den Netzteil a überlappt; von
der Zuleitung III werden die Netzteile d und e gespeist, wobei Netzteil d
den Netzteil c überlappt; von der Zuleitung IV werden die Netzteile f und
g gespeist, wobei Netzteil f den Netzteil c und Netzteil g den Netzteil h
überlappt.
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An den Netzteil a ist normaler«-eise das U mspannwerk A angeschlossen,
das jedoch auch auf den Netzteil b umgeschaltet werden kann. An den Netzteil b wird
normalerweise das Umspannwerk B angeschlossen, das auch
an den Netzteil
cc angeschlossen werden kann. Entsprechend sind die übrigen Umspannwerke C bis H
geschaltet. Selbstverständlich kann an die Stelle dieser einzelnen Umspannwerke
eine ganze Reihe solcher Werke treten. Die Wirkung der beschriebenen Netzanordnung
ist nun folgende: Bei einer Überbeanspruchung des Netzteiles a durch Kurzschluß
oder Überlastung oder sonstige Störungen würde der Schalter in, der zwischen der
Zuleitung I und dem Netzteil d eingebaut ist, auslösen und den Netzteila abtrennen.
Selbsttätigwürde gleichzeitig das Umspannwerk A vom Netzteil a
abgeschaltet
und auf den Netzteil b umgeschaltet werden. Es würden sonach beide Umspannwerke
A und B vom Netzteil b gespeist werden.
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Bei einer Störung in der Zuleitung I würden die Relais nicht nur das
Umspannwerk A vom Netzteil a auf den Netzteil b, sondern auch gleichzeitig
das Werk H vom Netzteil h auf den Netzteil g umschalten. Hierdurch
würden beide Netzteile, die von der Zuleitung I gespeist «erden, allseitig abgetrennt
werden. In solchem Falle kann aber durch Einlegen des Kuppelschalters h zwischen
den Netzteilen b und g 'eine Verbindung hergestellt werden, so daß also von der
Zuleitung II zur Zuleitung IV eine Verbindungsleitung, bestehend aus den Netzteilen
b und g, in Betrieb ist, die durch Einlegen des Kupplungsschalters n- zwischen den
Netzteilen c und f zu einer Ringleitung ausgestaltet werden kann.
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In der schematischen Darstellung der Zeichnung sind gestrichelt bzw.
strichpunktiert je zwei weitere Netze der gleichen Anordnung als Niederspannungsverteilungsnetze
(ohne Abzweige zu den Verbrauchern) eingetragen, die bei Störungen eines Umspannwerkes
genau so umgeschaltet werden, wie dies in dem Oberspannungsnetz bei einer Störung
in einer Zuleitung erfolgt. Die Umschaltung auf das zweite Netz würde von dem der
Störungsstelle nächst vorgelagerten Schutzschalter und Relais gesteuert werden.
Selbstverständlich kann, wie bereits erwähnt, niederspannungsseitig eine ganze Reihe
von Netzen angeordnet werden, die sich in der verschiedensten Weise überlappen.
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Wesentlich zur Verwirklichung des Erfindungsgedankens ist jedoch,
daß die überlappten Netzteile von verschiedenen Werken oder Speiseleitungen mit
Energie versorgt werden können, wobei ein wahlweiser oder vom Netzzustand abhängiger
Anschluß an den einen oder anderen übergeordneten Netzteil bzw. eine Trennung von
diesem erfolgen kann.
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Selbstverständlich müssen hierbei Mittel vorgesehen werden, die verhindern,
daß ein Fehler über die Verbraucher vom gesunden Netzteil aus gespeist wird.