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Anordnung zum sofortigen Abschalten einer durch einen verzögert arbeitenden,
mit Nullspannungsauslösung versehenen Blindleistunqsreqler Gesteuerten Kondensatorbatterie
vom Netz Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum so, fortigen Abschalten einer
durch einen verzögert arbeitenden, mit Nullspannungsauslösung versehenen Blindleistungsregler
gesteuerten Kondensatorbatterie vom Netz, sobald eine bestimmte, einstellbar vorgegebene
induktive Blindleistung in diesem Netz unterschritten wird. Da die, Kompensation
induktiven Blindstromes mittels Kondensatoreinheiten nur stufenweise erfolgen kann,
arbeiten die diese Kondensatoren steuernden selbsttätigen Blindleistungsregler verzögert.
Die Verzögerung ist entweder zeitlich konstant (z. B. 30 Sekunden) oder leistungsabhängig,
indem der Regler zwischen zwei Schaltungen eine konstante Blindarbeit benötigt.
In jedem Fall erfolgt während der Verzögerungszeit keine Zu- oder Abschaltung, um
die Anlage nicht in kurzperiodiges Pendeln geraten zu lassen. In demselben Sinn
wirkt die Einführung eines Trägheitsbereiches, d. h. einer Blindleistungsgrenze,
innerhalb deren die Tätigkeit des Reglers aussetzt.
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Eine solche Regelung des Blindleistungsbedarfs eines Netzes ist zweckmäßig,
solange kurzzeitige Über- bzw. Unterkompensation unbedenklich in Kauf genommen werden
kann.
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Hinsichtlich der Unterkompensation ist dies stets anzunehmen, da die
Kompensationsleistung ohnehin in der großen Mehrzahl der Fälle für das Erreichen
eines Leistungsfaktors von o,8 bzw. o,9 ausgelegt ist, entsprechend einem Verhältnis
von Blind- zu Wirkleistung gleich .@: 0,75 bzw. .- r o,5. Wenn der Leistungsfaktor
aus tariflichen Gründen
eingehalten werden. soll, bezieht sich das
genannte Verhältnis meist auf Blind- und Wirkarbeit, und kurzzeitige Unterschreituilgen
sind daher auch hier ganz unerheblich. Eine Überkompensation hingegen kann unter
Umständen sehr unerwünschte Folgen haben. Über längere Zeiträume anhaltende kapazitive
Blindleistung führt durch Oberwellenbildung zu einer erhöhten thermischen Beanspruchung
der Transformatoren und besonders an den Ausläufern von Freileitungen zu Spannungssteigerungen,
die die Lebensdauer von Glühlampen usw. herabsetzen. Noch unangenehmer ist es, wenn
eine Überkompensation in Stromkreisen. eintritt, in denen Motoren arbeiten, denen
während gewisser Zeiten mechanische Leistung zugeführt wird (Kran-Hubmotoren, Walzwerksmotoren
usw.). Diese Motoren arbeiten dann als Asynchrongeneratoren und können, obgleich
sie vom, Netz getrennt sind, unter Umständen die Wirkung von Magnetbremsen usw.
aufheben, wenn eine genügende Blindstromzufuhr aus angeschlossenen Kondensatoren
erfolgt.
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Ein ähnliches Problem liegt vor, wenn ein Asynchrongenerator nur einen
Teil seines Blindleistungsbedarfs aus dem Netz deckt, während Kondensatoren für
den Rest aufkommen. Praktisch tritt dieser Fall ein, wenn ein Abnehmer einen Teil
seines Leistungsbedarfs mittels eines Asynchrongenerators selbst erzeugt, seinen
restlichen Leistungsbedarf dagegen über dieselbe Sammelschiene dem öffentlichen
Netz entnimmt. Um seine Blindleistungskosten niedrig zu halten, kompensiert er mittels
selbsttätig gesteuerter Kondensatoren. Wenn: das speisende öffentliche Netz spannungslos
wird und in diesemAugenblick mindestens so viele Kondensatoren eingeschaltet sind,
daß der Blindstrombedarf des Generators zuzüglich des zu speisenden Stromkreises
gedeckt ist, arbeitet der Asynchrongenerator weiter und. liefert nun Leistung in
das öffentliche Netz, was aus Gründen der Sicherheit (Rückstromfreiheit usw.) sehr
unerwünscht ist. DerAbnehmer muß demnach eine Mindestgröße induktiver Blindlast
jederzeit . vom öffentlichen Netz aufnehmen, um gewährleisten zu können, daß die
Leistungsabgabe seines Generators verhindert wird, sobald das öffentliche Netz spannungslos
wird. Fast alle handelsüblichen Blindleistungsregier ermöglichen es, eine solche
»Leistungsvorhaltung« fest einzustellen. Bei Unterschreitung dieser induktiven.
Vorhalteleistung N, beginnen sie mit dem Abschalten von kapazitiven Kompensationseinheiten.
Wie eingangs ausgeführt, kann aber der Fall eintreten, daß trotzdem wegen der Verzögerung
und des Trägheitsbereiches kurzzeitige Unterschreitungen mit allen, ihren unerwünschten
Folgen auftreten.
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Dies verhindert die Anordnung nach der Erfindung, indem bei Unterschreitung
der induktiven vorgegebenen Leistung (Vorgabeleistung) N, die Abschaltung der insgesamt
eingeschalteten Kompensationsleistung unverzögert dadurch bewirkt wird, daß die
Nullspannungsaüslösung des. Blindleistungsreglers mittels einer blindleistungsabhängig
unverzögert schaltenden Relaiskombination betätigt wird. Der Blindleistungsregler
springt in die Ruhestellung, die Schützensteuerspulen werden stromlos, und die Kondensatoren
werden abgeschaltet. Die- Abschaltung der gesamten vom Regler gesteuerten Kompensationslast
ist notwendig, da im gegebenen Augenblick kein Maß dafür gebildet werden kann, um
welchen Betrag die Vorhalteleistung unterschritten ist. Da im Zweifelsfall mit der
ungünstigsten Möglichkeit gerechnet werden muß, ist die gesamte Last abzuschalten.
Dies ist andererseits unbedenklich, da der angenommene Fall der Überkompensation
nur bei geringen Laststufen auftreten kann und somit durch Ausfall der Kompensationsleistung
keine Überlastung der Energieerzeugungs- oder Umspanneinrichtungen auftreten kann.
Zudem wird die induktive Blindleistung durch Ausfall der Kompensation schlagartig
über die Vorgabeleistung vergrößert, und der Regler beginnt -nach Überschreiten
eines Toleranzbereiches wieder zuzuschalten, bis die dem augenblicklichen Blindleistungsbedarf
entsprechende Kompensationslast wieder vorhanden ist. Sollte es im Einzelfall erwünscht
sein, einen angemessenen Teil der Kompensationslast auch im Falle des Ansprechens
des Relais B am Netz zu belassen, müssen die dieser Leistung entsprechenden Einheiten
aus dem Verband der von dem Regler gesteuerten Kondensatorbatterie herausgenommen
und entweder über einen zweiten von der Anordnung nicht beeinflußten Regler oder
fest an das Netz angeschlossen werden.
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Die Anordnung nach der Erfindung ist in Abbildung i dargestellt, wobei
lediglich Wert auf die Darstellung der technischen Funktion und nicht auf Nebensächlichkeiten
gelegt ist. Andere Ausführungsformen sind denkbar und möglich. Danach besteht die
Anordnung aus einem Ferraristriebsystem, dessen Triebscheibe 3 durch nach Art eines
Blindarbeitszählers geschaltete Strom- und Spannungspulen i, z von. induktivem Blindstrom
gegen das Drehmoment einer Feder 4 gedreht wird, wo: bei ein Kontakt 5/6 geschlossen
ist, solange das Drehmoment der Scheibe unter einem durch Federspannung und Stellung
der Kontaktzunge 6 gegebenen Wert liegt. Damit ist ein Stromkreis von der Phase
S über die Feder 4, Kontakt 5/6, Relaisspule B zur PhaseT geschlossen, und Relais
B zieht an. Selbst wenn Kontakt 5/6 sich infolge vergrößerten Drehmoments der Scheibe
3 öffnen sollte, bleibt Relais B unter Strom, da es sich über den Ruhekontakt a2
des stromlosen Relais A und seinen eigenen Arbeitskontakt b1 selbst hält. Wird das
Drehmoment jedoch so groß, da.ß Kontakt 5/7 schließt, so erhält Relais A von S über
4, 5/7, A nach T Spannung; b1 fällt ab, da az öffnet, und A
hält sich
über seinen. Arbeitskontakt a1 und den nunmehr geschlossenen Kontakt b2 selbst,
auch wenn Prellschläge oder sinkendes Drehmoment Kontakt 5/7 wieder öffnen. Kontakt
a1 fällt erst ab, wenn Kontakt 5/6 schließt. Die Schaltfunktionen des Triebsystems
sind daher sehr ausgeglichen und lassen sich durch Ändern des Abstandes 6-7 noch
beeinflussen. Ein Magnet i i dämpft überdies noch
die Wirkung plötzlicher
Leistungsspitzen auf die Triebscheibe. Gleichzeitig mit A spricht Relais C über
Kontakt a3 an und verbindet die Klemmen P, P über Kontakt c1. Über diese Klemmen
ist die Nullspannungsauslösung des der Übersichtlichkeit wegen nicht gezeichneten
Blindleistungsreglers geschleift. Der Regler erhält somit Spannung, wenn das induktive
Drehmoment zum Schließen des Kontaktes 5/7 ausreicht, wird aber von der Spannung
abgeschaltet, wenn das induktiveDrehmoment auf den Wert absinkt, der Kontakt 5/6
schließt (Vorgabeleistung). Diese gegebenen Werte lassen sich ändern, indem entweder
die Kontaktzungen, 6, 7 mittels des Trägers 8 in Richtung des Doppelpfeiles verschoben
werden oder die Federspannung q. verändert wird. Eine besonders einfache Möglichkeit
bietet das Potentiometer 9, mittels dessen die Spannungskomponente des Drehfeldes
an der Triebscheibe verändert werden kann. Ein Kippschalter io kann die erfindungsgemäße
Anordnung in bekannter Weise dadurch außer Betrieb setzen, daß er c1 überbrückt
und damit eine etwaige Kullspannungsauslösung des Blindleistungsreglers durch die
Anordnung unterbindet.
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Selbstverständlich können die Relais A, B und C in üblicher
Weise mit weiteren Ruhe- oder Arbeitskontakten versehen werden, um Überwachungssignale
oder Schaltvorgänge auszulösen, die mit der Wirkung der erfindungsgemäßen Anordnung
nicht in ursächlichem Zusammenhang stehen, z. B. wenn betriebliche Maßnahmen im
Falle der Abschaltung der Kompensationslast getroffen werden müssen usw. In der
Abbildung ist zur Vereinfachung der Darstellung nur ein einfaches Triebsystem gezeichnet.
Zur Überwachung eines ungleichmäßig belasteten Dreileiter- bzw. Vierleiternetzes
kann - ohne den Erfindungsgedanken zu verändern -eine mehrphasige Ferrarissystemkombination
nach Art der an sich bekannten Mehrleiterzähler verwendet werden. Ebenso kann die
erfindungsgemäße Anordnung auch ein einphasiges Wechselstromnetz überwachen. Hierbei
ist gegenüber der Abbildung lediglich die Anordnung von Strom- und Spannungseisen
in an sich bekannter Weise zu ändern.
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Im Rahmen der Erfindung liegt ferner die Möglichkeit, die Nullspannungsauslösung
des Blindleistungsreglers nach Maßgabe einer anderen, mittels des Ferrarissystems
meßbaren elektrischen Größe des überwachten bzw. kompensierten Netzes zu bewirken.
Zum Beispiel kann es unter Umständen wünschenswert sein, die Abschaltung der Kondensatoren
von der Unterschreitung einer bestimmten Wirkleistung abhängig zu machen. Dieser
Fall tritt in vollkompensierten Netzen ein, bei denen der Blindileistungsregler
auf cos 99 = i:, d. h. .auf verschwindende Blindlast regelt und somit die im bisher
erläuterten geforderte Bedingung einer induktiven Mindestblindlast nicht gegeben
ist. In Arbeitspausen usw. fällt jedoch die Wirklast auf geringe Werte und kann
analog dem Vorbeschriebenen zur Auslösung der Nullspannung dienen, wenn das Ferrarissystem
in an sich bekannter Weise entsprechend geschaltet wird. Auch ist eine Schaltung
in Abhängigkeit vom Quadrat der Spannung bzw. dem Quadrat des Stromes möglich, wenn
die Spulen in an sich bekannter Weise entsprechend ausgelegt und geschaltet werden.
Die präktisch wichtigste Möglichkeit liegt jedoch in der gleichzeitigen Berücksichtigung
von Wirkleistungs- und Blindleistungsanteilen im Triebfluß der Scheibe, wenn die
Einstellung von, Strom- und Spannungseisen in an sich bekannter Weise entsprechend
erfolgt.