DE9217453U1

DE9217453U1 - Compensation device

Info

Publication number: DE9217453U1
Application number: DE9217453U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1992-12-21
Filing date: 1992-12-21
Publication date: 1993-03-04
Anticipated expiration: 2002-12-22
Also published as: DE4341508A1; GB9326065D0; GB2273615A

Description

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Siemens AktiengesellschaftSiemens AG

Kompensationseinrichtung
5Compensation device
5

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 90 16 540.3 ist eine Blindleistungskompensationseinrichtung bekannt, die in einem bewegbaren Gehäuse untergebracht ist. Es handelt sich dabei um eine Containerausführung, die mit einem Transportfahrzeug verfahrbar ist. In dem Container sind annähernd alle Bauelemente für die Kompensation untergebracht. Derartige Einrichtungen sind nur für Leistungen unterhalb 10 MVAR geeignet. Ähnliche Anordnungen, jedoch für noch kleinere Leistungen, sind aus dem Bergbau bekannt. Kompensationseinrichtungen für höhere Leistungen wurden bisher nur als stationäre Anlagen ausgeführt. Die dort üblichen Leistungen liegen in der Regel weit über 10 MVAR und sind im wesentlichen nicht bei Industrieanwendungen, z. B. bei Fabriken, sondern nur in Versorgungsnetzen bei EVUs erforderlich.The German utility model G 90 16 540.3 discloses a reactive power compensation device that is housed in a movable housing. It is a container design that can be moved with a transport vehicle. Almost all of the components for the compensation are housed in the container. Such devices are only suitable for outputs below 10 MVAR. Similar arrangements, but for even smaller outputs, are known from mining. Compensation devices for higher outputs have so far only been designed as stationary systems. The usual outputs there are usually well over 10 MVAR and are essentially not required for industrial applications, e.g. in factories, but only in supply networks at energy suppliers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kompensationseinrichtung bereitzustellen, die bei wesentlich höheren Leistungsdaten trotzdem transportabel ist und eine größtmögliche Anpassungsfähigkeit an die Netzanforderungen aufweist.The invention is based on the object of providing a compensation device that is still portable despite significantly higher performance data and has the greatest possible adaptability to the network requirements.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The object is achieved according to the invention by the features of claim 1.

Der Erfinder hat festgestellt, daß sich aufgrund geänderter Verbrauchergewohnheiten und geänderte technische Ausführung der Endgeräte sich auch Änderungen in den versorgenden Drehstromnetzen ergeben. Dies führt dazu, daß jeThe inventor has determined that due to changes in consumer habits and technical design of the end devices, there are also changes in the supplying three-phase networks. This leads to

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nach Jahreszeit eine Blindleistungs- oder Oberschwingungskompensation an verschiednenen Orten in einem elektrischen Versorgungsnetz erforderlich sein kann.Depending on the season, reactive power or harmonic compensation may be required at different locations in an electrical supply network.

Eine stationäre Kompensationseinrichtung ist daher nicht praktikabel. Mit der neuen Kompensationseinrichtung kann kurzfristig auf Änderungen im Netz reagiert werden und ein Einsatz an Schwachpunkten im Netz - örtlich und elektrisch - optimal erzielt werden. Die gesamte Anlage ist dabei komponentenweise modulartig für den jeweiligen Anwendungsfall zusammenstellbar, wobei die einzelnen transportablen Einheiten von ihren Transportabmessungen und -gewichten für einen Straßen- oder Schienentransport geeignet sind. Damit kann auch an entlegendsten Stellen eines Versorgungsnetzes eine Kompensation von Blindleistung oder Oberschwingungen durchgeführt werden. Die Einrichtung ist dabei in kürzester Zeit aufgebaut und in Betrieb genommen. Bevorzugt weist sie daher auch vorgefertigte Kabel mit Steckverbindungen auf, mit denen die einzelnen Komponenten miteinander verbunden werden können.A stationary compensation device is therefore not practical. With the new compensation device, changes in the network can be reacted to at short notice and use at weak points in the network - locally and electrically - can be achieved optimally. The entire system can be put together component by component in a modular manner for the respective application, with the individual transportable units being suitable for road or rail transport in terms of their transport dimensions and weight. This means that reactive power or harmonics can be compensated even in the most remote places in a supply network. The device can be set up and put into operation in the shortest possible time. It is therefore also preferably equipped with prefabricated cables with plug connections with which the individual components can be connected to one another.

Die Kabel sind bei jeder neuen Aufstellung wiederverwendbar. Für den autarken Betrieb weist die Einrichtung selbstverständlich auch alle hierfür erforderlichen Schutz-, Steuer- und Eigenbedarfseinrichtungen, welche auch im Fehlerfall eine selektive Fehlerabgrenzung gewährleisten und nicht den Betrieb des Versorgungsnetzes gefährden.The cables can be reused for each new installation. For autonomous operation, the system naturally also has all the necessary protection, control and auxiliary devices, which also ensure selective fault isolation in the event of a fault and do not endanger the operation of the supply network.

In einer bevorzugten Ausführung weist eine Einheit eine mittels Ventile steuerbare Kompensationsdrossel auf. Diese ist gemeinsam mit Filterdrosseln, z. B. für die 5. und Harmonische, auf einem gemeinsamen fünfschenkeligen Kern in einem Ölkessel angeordnet. Diese Einheit kann wegen des hohen Gewichts speziell für einen Transport auf einem Tieflader ausgebildet sein.In a preferred embodiment, a unit has a compensation throttle that can be controlled by means of valves. This is arranged together with filter throttles, e.g. for the 5th and harmonics, on a common five-leg core in an oil tank. Due to its high weight, this unit can be specially designed for transport on a low-loader.

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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Zusätzliche Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen: 5Further advantageous embodiments emerge from the subclaims. Additional advantages and embodiments of the invention are explained in more detail below using an exemplary embodiment. They show: 5

FIG 1 ein elektrisches Schaltbild der Kompensationseinrichtung; FIG 1 is an electrical circuit diagram of the compensation device;

FIG 2 eine Seitenansicht der Kompensationseinrichtung; FIG 3 die Kompensationseinrichtung in der Draufsicht und FIG 4 bis 6 eine weitere Ausführung einer Kompensationseinrichtung . FIG 2 shows a side view of the compensation device; FIG 3 shows the compensation device in plan view and FIG 4 to 6 show a further embodiment of a compensation device.

FIG 1 zeigt ein elektrisches Schaltbild einer Kompensationseinrichtung 1, die ggf. über einer Teritärwicklung eines Transformators an ein elektrisches Versorgungsnetz anschließbar ist. Sie weist dazu einen oder mehrere Leistungsschalter 5 auf. Die Kompensationseinrichtung 1 kann dabei beliebig als reine Kondensator oder Drosselausführung, oder wie gezeigt, als gemischte Filterkreisanordnung mit L- und C-Gliedern 7, 9 ausgebildet sein. Für Meß- und Schutzzwecke können Meßwandler 11 verwendet werden. Die Kompensationseinrichtung 1 kann je nach Anwendung ein- oder auch mehrphasig ausgeführt sein. In der nachfolgenden Beschreibung wird der Einfachheit halber nur auf eine Phase und einen der Filterkreise Bezug genommen. Um eine gestaffelte Kompensation in der Leistung zu erzielen, kann die gesamte Kompensationseinrichtung aus einzelnen gestaffelt über weitere Leistungsschalter an das Versorgungsnetz 4 anschließbaren Kompensationsmodulen 13a, 13b, 13c bestehen, wobei hier nur ein Kompensationsmodul 13a dargestellt und näher beschrieben ist.FIG 1 shows an electrical circuit diagram of a compensation device 1, which can be connected to an electrical supply network via a tertiary winding of a transformer. For this purpose, it has one or more circuit breakers 5. The compensation device 1 can be designed as a pure capacitor or choke version, or as shown, as a mixed filter circuit arrangement with L and C elements 7, 9. Measuring transformers 11 can be used for measuring and protection purposes. The compensation device 1 can be designed as a single-phase or multi-phase device depending on the application. In the following description, for the sake of simplicity, reference is made only to one phase and one of the filter circuits. In order to achieve a staggered compensation in the power, the entire compensation device can consist of individual compensation modules 13a, 13b, 13c that can be connected in a staggered manner to the supply network 4 via additional circuit breakers, whereby only one compensation module 13a is shown and described in more detail here.

FIG 2 zeigt hierzu eine mögliche räumliche Anordnung der Kompensationseinrichtung 1 in einer Seitenansicht. Zum 35FIG 2 shows a possible spatial arrangement of the compensation device 1 in a side view. 35

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leichten Transport sind die leittechnischen Einrichtungen und die Leistungsschaltglieder, insbesondere die Leistungsschalter 5, in einem Container 15 untergebracht. Dieser ist im Schnitt gezeigt. Das Kompensationsmodul 13a umfaßt zunächst ein Gestell 17, auf dem die Kompensationsglieder 7, 9 angeordnet sind. Die Kompensationsglieder 7, 9 sind in sogenannter Freiluftausführung ausgeführt. Der Container 15 und das Gestell 17 können dabei an beliebigen Orten aufgestellt werden. Bevorzugt können diese jedoch auf kleinen Hilfsfundamenten 19 angeordnet werden, die probelemlos und schnell anfertigbar sind.For easy transport, the control equipment and the power switching elements, in particular the circuit breakers 5, are housed in a container 15. This is shown in section. The compensation module 13a initially comprises a frame 17 on which the compensation elements 7, 9 are arranged. The compensation elements 7, 9 are designed in a so-called open-air design. The container 15 and the frame 17 can be set up anywhere. Preferably, however, they can be arranged on small auxiliary foundations 19, which can be made quickly and easily.

Sollten Arbeiten an den Kompensationsgliedern, insbesondere am C-Glied 9 erforderlich sein, so können diese kapazitiven Glieder mittels einer zuordbaren Kurzschließeinrichtung 21 kurzgeschlossen werden. Diese kann ebenfalls auf dem Gestell 17 oder auch daneben auf einem kleinen separaten Hilfsfundament 19 angeordnet werden.If work is required on the compensation elements, in particular on the C-element 9, these capacitive elements can be short-circuited using an assignable short-circuiting device 21. This can also be arranged on the frame 17 or next to it on a small, separate auxiliary foundation 19.

Um einen schnellen Aufbau der Kompensationseinrichtung 1 zu ermöglichen, sind die auf unterschiedlichen Transportmitteln untergebrachten elektrischen Komponenten mittels Schnellverschlüsse miteinander elektrisch verbindbar. Dies kann beispielsweise netzspannungsseitig wie dargestellt über Steckverbinder 23 mit zugehörigen Kabeln 24 erfolgen. Dies gilt allgemein für alle elektrischen Verbindungen der gesamten Einrichtung.In order to enable the compensation device 1 to be set up quickly, the electrical components housed on different means of transport can be electrically connected to one another using quick-release fasteners. This can be done, for example, on the mains voltage side, as shown, using connectors 23 with associated cables 24. This generally applies to all electrical connections of the entire device.

FIG 3 zeigt die Kompensationseinrichtung 1 in der Draufsieht. Dabei ist zu erkennen, daß dem zentral aufgestellten Container 15 mehrere Kompensationsmodule 13a, 13b, 13c zugeordnet sind, welche alle über die bereits oben beschriebenen Steckverbindungen 23 jeweils an einen zugehörigen Leistungsschalter 5 führbar sind. 35FIG 3 shows the compensation device 1 in a top view. It can be seen that several compensation modules 13a, 13b, 13c are assigned to the centrally positioned container 15, all of which can be connected to an associated circuit breaker 5 via the plug connections 23 described above. 35

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Im Container 15 sind zur Steuerung und zum Schutz der gesamten Kompensationseinrichtung Schränke 25 untergebracht, die die erforderlichen Sekundärgerä'te, wie sie allgemein nach dem Stand der Technik bekannt sind, beinhalten. Dies können beispielsweise schutz-, Steuer-, leit- oder fernwirktechnische Einrichtungen sein.In container 15, cabinets 25 are housed for controlling and protecting the entire compensation system. These cabinets contain the necessary secondary devices, as are generally known in the state of the art. These can be, for example, protection, control, or remote control devices.

Je nach Größe der Kompensationseinrichtung 1 bzw. deren elektrische Daten, kann es erforderlich sein, daß zum Unterbringen der zentralen Komponenten ein weiterer Container 15a erforderlich ist. Dieser kann, unter Weglassung der anliegenden Zwischenwände, direkt an den ersten Container 15 angeordnet werden, so daß ein großer Betriebsraum 27 gebildet ist. Auf diese Weise ist eine modulare Vergrößerung der Kompensationseinrichtung 1 möglich. Der Container 15a kann dazu beispielsweise zusätzliche Schaltschränke 25a, Batterien 29 und weitere Leistungsschalter 5a zum Anschluß weiterer Kompensationsmodule umfassen. Auf diese Weise ist die Kompensationseinrichtung 1 beliebig erweiterbar.Depending on the size of the compensation device 1 or its electrical data, it may be necessary to use an additional container 15a to accommodate the central components. This can be arranged directly next to the first container 15, omitting the adjacent partition walls, so that a large operating space 27 is formed. In this way, a modular enlargement of the compensation device 1 is possible. The container 15a can, for example, contain additional switch cabinets 25a, batteries 29 and further circuit breakers 5a for connecting further compensation modules. In this way, the compensation device 1 can be expanded as required.

Die einzelnen transportierbaren Einheiten der Kompensationseinrichtung 1 sind derart bemessen, daß diese leicht per Fahrzeug auf Straßen transportiert werden können.The individual transportable units of the compensation device 1 are dimensioned such that they can be easily transported by vehicle on roads.

Wichtig dabei ist insbesondere der leicht ab- und aufbaubare Charakter der gesamten Einrichtung, damit diese gegebenenfalls mehrmals jährlich an verschiedenen Standorten einsetzbar ist. Gegebenenfalls können die Leistungsschaltglieder auch in Freiluftausführung auf dem Gestell 17 angeordnet werden. Die Kompensationsglieder 7, 9 können auch einzeln oder als Filteranordnung geschaltet sein. Die gesamte Kompensationseinrichtung eignet sich im wesentlichen für Leistungen oberhalb 10 MVAR, wobei eine wirtschaftliche Anwendung aufgrund der hohen Grundkosten ober-What is particularly important here is the fact that the entire device can be easily dismantled and reassembled, so that it can be used several times a year at different locations if necessary. If necessary, the power switching elements can also be arranged in an outdoor version on the frame 17. The compensation elements 7, 9 can also be connected individually or as a filter arrangement. The entire compensation device is essentially suitable for outputs above 10 MVAR, although economic use is not possible due to the high basic costs.

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halb 30 MVAR, insbesondere bei 50 bis 60 MVAR, gegeben ist. Die einzelnen Kompensationsmodule 13a, 13b, 13c weisen dabei eine Leistung von ca. 10 MVAR auf.half 30 MVAR, especially at 50 to 60 MVAR. The individual compensation modules 13a, 13b, 13c have an output of approx. 10 MVAR.

Die niederspannungsseitige Verbindung der Schranke 25, 25a und der zugehörigen Geräte und Einrichtungen kann über Leitungen erfolgen, die in einem Hohlraum 30 des Bodens der Container 15, 15a verlegt sind.The low-voltage connection of the barrier 25, 25a and the associated devices and equipment can be made via cables that are laid in a cavity 30 in the floor of the containers 15, 15a.

FIG A zeigt eine weitere alternative Ausführung der elektrischen Schaltung einer Kompensationseinrichtung la. Dabei sind auf einem nicht näher gezeigten fünfschenkligen Kern Filter- und Kompensationsdrosseln 31 und 32 angeordnet. Die Kompensationsdrossel 32 ist mittels steuerbarer Ventile 33, insbesondere Thyristoren, einschalt- oder auch steuerbar. Die Filterdrosseln 31 sind über zugeordnete Kondensatorbatterien 34 zu Filter zusammengeschaltet. Meßwandler 11 sind an geeigneten Stellen vorgesehen. FIG A shows a further alternative embodiment of the electrical circuit of a compensation device la. In this case, filter and compensation chokes 31 and 32 are arranged on a five-leg core (not shown in detail). The compensation choke 32 can be switched on or controlled by means of controllable valves 33, in particular thyristors. The filter chokes 31 are connected to form filters via associated capacitor banks 34. Measuring transducers 11 are provided at suitable locations.

Die Kompensationseinrichtung la ist wie bereits oben schon beschrieben, auf transportablen Einheiten verteilt aufgebaut, so daß diese modulartig zusammengestellt werden kann.As already described above, the compensation device la is distributed over transportable units so that it can be assembled in a modular manner.

FIG 5 zeigt hierzu die Kompensationseinrichtung la in einer Seitenansicht. Zentral angeordnet sind wiederum Container 35, welche die leit- und steuerungstechnischen Einrichtungen beinhalten. Zusätzlich sind hier noch die Ventile 33 untergebracht. Die Filter und Kompensationsdrosseln sind mit dem zugehörigen Kern in einem Kessel 36 angeordnet, welcher ein Gestell 37 aufweist. Wegen des hohen Gewichts muß dieser gegebenenfalls als Schwertrans-FIG 5 shows the compensation device la in a side view. Containers 35, which contain the control and monitoring equipment, are arranged centrally. The valves 33 are also housed here. The filters and compensation throttles are arranged with the associated core in a vessel 36, which has a frame 37. Due to the high weight, this may have to be transported as a heavy load.

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portgut zur Beförderung auf einem Tieflader geeignet sein. Die Kondensatorbatterien 34 sind ebenfalls auf jeweils zugeordneten Gestellen 38 angeordnet. Die Verbindung der einzelnen Einheiten erfolgt auch hier möglichst einfach mit vorgefertigten Kabeln 24, wobei soweit wie möglich zur Verbindung Schnellverschlüsse oder auch Steckverbinder verwendet werden. Zusätzliche Nebenaggregate, z. B. eine Kühl- und Klimaeinrichtung 39 können wahlweise vorgesehen werden.cargo must be suitable for transport on a low-loader. The capacitor banks 34 are also arranged on their respective frames 38. The connection of the individual units is also carried out here as simply as possible with prefabricated cables 24, whereby quick-release fasteners or plug connectors are used as far as possible for the connection. Additional auxiliary units, e.g. a cooling and air conditioning system 39, can be provided optionally.

FIG 6 zeigt die Kompensationseinrichtung la in der Draufsicht. Wie aus den gezeigten Größenverhältnissen ersichtlich, können gegebenenfalls die Kondensatorbatterien 34 auf einem gemeinsamen Gestell angeordnet werden. Für die Kondensatorbatterien 34 kann auch, wie bereits oben beschrieben, eine Kurzschließeinrichtung 21 vorgesehen werden. Die gezeigte Kompensationseinrichtung la ist beispielhaft dreiphasig ausgeführt.FIG 6 shows the compensation device la in plan view. As can be seen from the proportions shown, the capacitor banks 34 can optionally be arranged on a common frame. A short-circuiting device 21 can also be provided for the capacitor banks 34, as already described above. The compensation device la shown is designed as a three-phase example.

Claims

G 3 7 2 7 DE 8 Protection claims

1. Compensation device (1) with compensation elements (7, 9), with associated electrical connection means (5) and control systems (25, 25a), wherein at least the control systems (25, 25a) are arranged in a container (15, 15a) and the compensation elements (7, 9) are arranged on a frame (17), and the container (15, 15a) and the frame (17) are each designed as transportable units and the respective electrical components of the units can be electrically connected to one another.

2. Compensation device according to claim 1, wherein the electrical connection means are designed as switching devices or controllable valves and are arranged in the container (15, 15a) or on the frame (17).

3. Compensation device according to claim 1 or 2, wherein the components located on the respective units can be electrically connected to one another using quick-release fasteners.

4. Compensation device according to one of claims 1 to 3, wherein the compensation elements comprise capacitors (9) and/or coils (7, 31, 32), in particular line filters.

5. Compensation device according to claim 4, wherein a controllable throttle (32) is provided.

6. Compensation device according to one of claims 1 to 5, wherein a short-circuiting device (21) is provided for the capacitors (9).

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7. Compensation device according to one of the preceding claims, wherein a container (15, 15a) can be assigned several frames (17) with compensation means (7, 9).

8. Compensation device according to one of claims 1 to 7, wherein the units can be connected to one another in a modular manner.

9. Compensation device according to one of the preceding claims, wherein the units for road transport are designed to fit a transport vehicle.