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Verfahren zum Einstellen von Transformatoren mit Längs-und Querregelung
zur willkürlichen Verteilung der Wirk-und Blindleistung in mehrfach gekuppelten
Netzen In mehrfach gekuppelten Hochspannungsnetzen, beispielsweise in Ring- oder
Maschennetzen, werden Regeltransformatoren als Leistungsregler angewendet, um das
Auftreten von Ausgleichsströmen auf Kuppelleitungen zu verhindern und hierdurch
unnötige übertragungsverluste zu vermeiden oder die Wirk- und Blindleistung willkürlich
zu verteilen. Die Leistungsregler fügen zu diesem Zweck zwei aufeinander senkrecht
stehende Zusatzspannungen in das Netzsystem ein. Sollen hierbei, wie es der praktische
Betrieb verlangt, die Wirk- und Blindleistungen unabhängig voneinander eingeregelt
werden, so müssen bekanntlich die Zusatzspannungen gegenüber der Netzspannung um
den Impedanzwinkel der Netzschleife im voreilenden
Blindleistungen
nicht mehr unabhängig voneinander einregem und kann somit den verlangten Leistungsfluß
auf der Kuppelleitung nur durch umständliches Probieren erreichen, was das Einstellen
der Regler im praktischen Betrieb beträchtlich erschwert.
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Das eindeutige Einstellen von Transformatoren mit Längs- und Querregelung
kann grundsätzlich nur mit Hilfe von zwei Einstellmeßgeräten erfolgen, von denen
das eine ausschließlich auf Längsspannungsänderungen und das andere ausschließlich
auf Querspannungsänderungen anspricht. .auf diesem Grundsatz beruht das bekannte
Verfahren nach der Patentschrift 629 703 zum Stromlosmachen einer Kuppelleitung.
Man mißt hierbei die durch die Längs- und Querspannungskomponenten in der Netzschleife
hervorgerufenen Ausgleichsleistungen wattmetrisch getrennt mit Hilfe von zwei Leistungsmeßgeräten,
einem Wirk- und einem Blindleistungsmesser in einphasiger Schaltung, denen über
einen Drehregler um den Impedanzwinkel der Ausgleichsleiterschleife phasenverschobene
Spannungen zugeführt werden. Ein Regeln auf Längsspannung ändert nur die Anzeige
des einen Leistungsmessers und läßt die Anzeige des anderen Leistungsmessers unbecinflußt,
während sich die Meßgeräte beim Regeln auf Querspannurig umgekehrt verhalten. Zum
Stromlosmachen .der Kuppelleitung kann man daher ohne Probieren planmäßig so lange
auf Längs- und Querspannung regeln, bis beide Einstellmeßgeräte den Ausschlag Null
haben.
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Die Meßeinrichtung zum Stromlosmachen einer Kuppelleitung eignet sich
aber nicht zum Einregeln eines beliebigen Leistungsflusses (Wirk- und Blindleistung)
auf der Kuppelleitung. Die Einstellineßgeräte messen nämlich infolge der phasengedrehten
Spannungen nicht die auf der Kuppelleiturig fließenden Wirk- und Blindleistungen
des Netzsy stems, sondern die den Längs- und Querspannurigen zugeordneten Ausgleichsleistungen
in einem Meßsystem mit gedrehter Wirk- und Blindochse, für das die Netzschleife
scheinbar den Impedanzwinkel Null hat. Diese Unterschiede sind beim Regeln auf Stromlosigkeit
der Küppelleitung ohne Bedeutung, weil es sich hierbei um ein Nullverfahren handelt.
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Damit im Ausschlagverfahren nach den Anzeigen der beiden Einstellmeßgeräte
auch beliebige Leistungsflüsse auf der Kuppelleitung eindeutig eingeregelt werden
können, werden gemäß der Erfindung die auf der Kuppelleitung verlangten Wirk-und
Blindleistungen des Netzsystems mit Hilfe einer an einen Spannungswandler angeschlossenen
Meßeinrichtung in entsprechende Größen des Meßsystems mit gedrehter Wirk- und Blindachse
umgewandelt, und der Leistungsregler -wird entweder von Hand oder selbsttätig so
auf Längs- und Querspannung eingeregelt, daß die ihnen zugeordneten Einstellmeßgeräte
die entsprechenden Leistungen anzeigen.
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Die Schaltung und die Wirkungsweise der Meßeinrichtung zur Ausübung
des Verfahrens gemäß der Erfindung ergeben sich am einfachsten aus der Betrachtung
eines praktischen Beispiels.
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In Bild i der Zeichnung -wird ein ringförmiges Hochspannungsnetz i-2-3-4
von zwei Kraftwerken 5 und 6 gespeist. D;ie Netzumspannwerke 7 und 8, die beliebige
Verbraucher g und io versorgen, sind über die Kuppelleitung i i miteinander verbunden.
In dieser Kuppelleitung dient ein Leistungsregler 12, - der als Längs- und
Querregler (LängsspannUng .J UL und Querspannung d Up) ausgeführt ist, zur
willkürlichen Verteilung der Wirk- und Bliindleistung, und zwar soll die Kuppelleitung
i i je nach den praktischen Bedürfnissen entweder stromlos gemacht werden oder eine
bestimmte Wirk- und Blindleistung führen, um beispielsweise die Netzumspannwerke
7 und 8 gleichmäßig zu belasten und hierdurch eine Überlastung der Betriebsmittel
zu verhindern oder um eine durch Verträge festgelegte Übergabeleistung einzuhalten.
Da der Impedanzwinkel zp der Netzschleife i-2-3-4, bestehend aus Transformatoren
und Leitungen., erheblich größer als o'=, aber infolge der Verlustwiderstände der
Betriebsmittel kleiner als go°' ist, lassen sich die auf der Kuppelleitung i i verlangten
Wirk- und Blindleistungen durch Ändern der Längs- und Querspannung an Hand der üblichen
Meßeinrichtungen nicht eindeutig, sondern nur nach umständlichem Probieren einregeln.
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Die Meßeinrichtung, die ein eindeutiges Einregeln des auf der Kuppelleitung
verlangten Leistungsflusses ermöglicht, beruht erfindungsgemäß auf der Umwandlung
der entsprechenden Wirk-und Blindleistungen NW und 11'B des Netzsystems in die entsprechenden
Leistungen Nw' und NB des Meßsysterns, dessen Wirk- und Blindachse um den
Impedanzwinkel V der Netzschleife phasengedreht sind; nach den Beziehungen NIV'
- NW cos zp IL NB sin , (i) NB' = Niy sin y T- Na cos yi.
(2)
Dabei gelten bei der Blindleistung 1'B die oberen Vorzeichen für induktive
und die unteren Vorzeichen für kapazitive Blindleistung.
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Die in Bild :2 dargestellte Meßeinrichtung zur Ausübung des Verfahrens
besteht daher nach der Erfindung aus zwei Doppelwattmetern 13 und 14 mit je einem
Wirkleistungsmeßwerk und hiermit gekuppeltem Blindleistungsmeßwerk, die in. einphasiger
Schaltung an einen dreiphasigen Spannungswandler 15 angeschlossen sind. Die der
Wirk-und Blindleistung zugeordneten Strompfadpaare sind hierbei jeweils unter sich
und mit den beiden Regelwiderständen 16 und 17, die zur Einstellung der verlangten
Wirk- und Blindleistung im Meßkreis dienen, in Reihe geschaltet und über die Schalter
18 und ig gemeinsam an den Zwischenwandler 2o angeschlossen. Die Spannungspfade
erhalten erfindungsgemäß über einen Drehregler 21 derart um den Impedanzwinkel W
der Netzschleife bzw. um seinen Komplementwinkel go°--V ph.a-sengedrehte Spannungen,
daß die Doppelwattmeter 13 und 14, ohne Phasendrehung als Einfachwattmeter auf die
wirklichen Leistungswerte eingestellt, hierdurch
die entsprechenden
Leistungen als Summe der Nw- und NB-Komponenten mit dem Impedanzwinkeleinfluß gemäß
den Gleichungen (i) und (2) richtig bilden. Die Spannungspfade der Doppelwattmeter
13 und 14 sind in Bild 2 zur Vereinfachung der Schaltung aber nicht auf die Spannungen
vor und hinter dem Drehregler 21 umschaltbar gemacht, sondern fest an die Spannungen
hinter dem Drehregler 2i angeschlossen. Dafür sind in die beiden Strompfadpaare
der Doppelwattmeter gemäß der weiteren Erfindung zwei weitere Leistungsmesser oder
noch einfacher zwei Strommeßgeräte 22 und 23 eingefügt, welche die einzustellenden
Wirk- und Blindleistungen infolge der praktisch konstanten Netzspannung unmittelbar
anzeigen. Die Strommeßgeräte 22 und 23 werden daher zur Einstellung des verlangten
Leistungsflusses im Meßkreis benutzt, so daß die Doppelwattmeter 13 und 14 keine
Spannungsumschaltung benötigen und lediglich als Umwandlungsmeßgeräte ausschließlich
zur Umwandlung der Meßgrößen dienen. Die übrigen Meßgeräte 24 und 25 sind die eigentlichen
Einstellmeßgeräte für den Leistungsregler 12; sie sind einphasii,ge Wirk- und Blindleistungsmesser
(Phase S) mit um den Impedanzwinkel yp der Netzschleife phasengedrehten Spannungen
und messen infolgedessen getrennt die beiden Ausgleichsleistungen, welche die Längs-
und Querspannungskomponenten in der Netzschleife mit dem scheinbaren Impedanzwinkel
Null hervorrufen. Dabei spricht das Meßgerät 24 nur auf Längsspannungsänderungen
d UL und das Meßgerät 25 nur auf Querspannungsänderungen d Up an. Nach diesem Kriterium
kann man den Impedanzwinkel der Netzschleife, falls nicht bekannt, durch einen Regelversuch
ermitteln und hierdurch den Drehregler entweder von Hand oder selbsttätig richtig
einstellen. Um Leistungsflüsse mit wechselnden Richtungen einregem zu können, werden
die Strompfade der als Umwandlungsmeßgeräte arbeitenden Doppelwattmeter umpolbar
gemacht, und die Nullpunkte sämtlicher Leistungsmesser werden zweckmäßig in der
Mitte ihrer Skalen angeordnet.
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Die praktische Handhabung -der Meßeinrichtung zum Einregeln des verlangten
Leistungsflusses besteht darin, daß man zunächst die entsprechenden Wirk- und Blindleistungen
NW und 11'B als Anzeigen der beiden Strommesser 22 und 23 mittels der Regelwiderstände
16 und 17 einstellt und anschließend den Leistungsregler 12 so auf Längs-oder Querspannung
A UL und 4 Up an Hand der Einstellmeßgeräte 24 und 25 regelt, bis deren Anzeigen
mit den Anzeigen ihrer zugeordneten als Umwandlungsmeßgeräte 1VW und NB arbeitenden
Doppelwattmeter 13 und 14 übereinstimmen. Wenn auf der Kuppelleitung nur Wirk- oder
nur Blindleistung fließen soll, so wird der entsprechend unbeteiligte Strompfad
durch Ausschalten (Schalter 19 oder 18) stromlos gemacht und im übrigen sinngemäß
verfahren. Zum Stromlosmachen der Kuppelleitung werden lediglich die Ausschläge
der Einstellmeßgeräte 24 und 25 durch Regeln des Leistungsreglers 12 auf Null gebracht.
Eine selbsttätige Einstellung des Leistungsreglers auf die verlangten Leistungsflüsse
kann gemäß der weiteren Erfindung dadurch erfolgen, daß die Anzeigen der, einander
entsprechenden Umwandlungs- und Einstellmeßgeräte in Kompensationsschaltungen oder
über Differentialrelais elektrisch miteinander verglichen und aus diesen Vergleichen
geeignete Stehgrößen gewonnen werden, die auf den motorischen Antrieb der beiden
Regelschalter einwirken und hierdurch den Leistungsregler selbsttätig auf die für
die verlangten Leistungsflüsse erforderlichen Längs- und Querspannungen regeln.
Eine derartig ausgebildete Regelanordnung führt, mit den im Meßkreis einstellbaren
Sollwerten der Leistungsflüsse gespeist, somit den Regelvorgang völlig selbsttätig
aus.