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Anordnung zur Blindleistungsregelung in ein- oder mehrseitig gespeisten
Wechselstromnetzen In Wechselstromnetzen werden ruhende oder umlaufende Phasenschieber
entweder nach rein tariflichen Gesichtspunkten oder nach Gesichtspunkten höchster
Entlastung der Stromerzeugungs- und Übertragungsmittel, niedrigster übertragungsverluste,
bester Spannungsstützung usw. eingesetzt. Diesen Aufgaben ist die Forderung nach
größter Wirtschaftlichkeit übergeordnet, d. h., die Anlagekosten bzw. der Gesamtkompensations-Blindleistungsbedarf
soll so gering wie möglich gehalten werden. Handelt es sich um nicht sehr ausgedehnte
Netze, so wird man mit Hilfe eines Zentralreglers den Gesamtblindleistungsbedarf
ausregeln. Man kann hierdurch die tariflichen Verpflichtungen erfüllen und außerdem
mit kleinster Kondensätorleistung auskommen. Es muß aber dann auf die gegebenenfalls
außerdem vorliegenden Aufgaben einer Entlastung der Zuleitungen zu den Verteilergruppen,
einer Spannungsstützung der Netzausläufer usw. zum Teil verzichtet werden, weil
die von dem Zentralregler gesteuerte Zuschaltung der Kondensatoren
entweder
in starrer oder in von Hand jeweils vorher festzusetzender Reihenfolge durchgeführt
werden muß. Unangenehm sind außerdem die erforderlichen Steuerleitungen zwischen
dem Zentralregler und den in den Stationen aufgestellten Kondensatoren.
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Diese Schwierigkeiten können nach der Erfindung dadurch vermieden
werden, daß allen oder einzelnen Stationen bzw. Netzteilen je eine Gruppenregeleinrichtung
zugeordnet wird, die abhängig von dem Energiefluß in derjenigen oder denjenigen
ankommenden, nicht als Ausgleichsleitungen dienenden Leitungen gesteuert wird, über
die die Haupteinspeisung bzw. Haupteinspeisungen der betreffenden Stationen bzw.
Netzteile erfolgen.
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Weitere Merkmale der Erfindung werden an Hand der in der Zeichnung
veranschaulichten Ausführungsbeispiele erläutert.
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Fig. i zeigt die Anwendung der Erfindung auf ein Strahlennetz mit
Ausgleichsleitungen: Durch den stromseitigen Anschluß der zueinander parallel arbeitenden
Gruppenregeleinrichtungen a, b und c an die nicht näher bezeichneten Stromwandler,
die in den niederspannungsseitigen Zuleitungen zu den Stationen A, B und
C liegen, wird z. B. dann, wenn die Station A mit Spitzenlast arbeitet, erreicht,
daß der Kompensationsbedarf dieser Station, deren Kondensatoren bereits sämtlich
eingeschaltet sind, durch die in den Stationen B und C zur Verfügung stehenden Kondensatoren
mitgedeckt wird, obwohl die beiden letztgenannten Stationen keinerlei induktive
Belastung aufweisen.
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In noch weit wirksamerer Form ermöglicht diese Heranziehung der Kondensatoren
unbelasteter Stationen zur Deckung des Spitzenbedarfes einer dritten Station die
in Fig. a veranschaulichte Anordnung, bei der die im wesentlichen hintereinander
arbeitenden Gruppenregeleinrichtungen a, b und c der Stationen A, B und C an die
oberspannungsseitigen Zuleitungen zu diesen Stationen so angeschlossen sind, daß
die in den Stationen verbrauchten und durchgehenden Leitungen erfaßt werden. In
diesem Falle regelt die Gruppenregeleinrichtung c gleichsam gleichzeitig als Zentralregler
den Gesamtbedarf des mit Ausgleichsleitungen arbeitenden Strahlennetzes.
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Fig. 3, q. und 5 zeigen die Anwendung des Erfindungsgedankens auf
ein Maschen- bzw. Ringnetz in schematischer Darstellung. Die Anordnung nach Fig.3
entspricht dabei ihrer Wirkung nach etwa derjenigen nach Fig. i. Fig. 6 zeigt für
mehrseitig gespeiste Netze mit Ausgleichsleitungen den Anschluß der Gruppenregeleinrichtungen
an die nicht näher bezeichneten Hauptspeisestromwandler mit Hilfe von Summenstromwandlern,
wodurch die in die betreffenden Stationen von den beiden Hauptspeisestellen gelieferte
Blindleistung erfaßt wird.
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Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, das besonders
für große Strahlennetze geeignet ist. Bei dieser Ausführungsmöglichkeit ist außer
den den Unterstationen A, B und C zugeordneten Gruppenregeleinrichtungen a, b und
c, die auf den vorgeschriebenen Blindleistungs- und bzw. oder Spannungswert regeln,
in der Station D noch ein Zentralregler d vorgesehen, der nicht nur den Bedarf der
nicht geregelten kleinen Unterstationen E und F, sondern auch den Spitzenbedarf
der mit Gruppenregeleinrichtungen versehenen Unterstationen A, B und C auf
den vorgeschriebenen Blindleistungswert einregelt.
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Da bei dieser Ausführungsmöglichkeit die Kondensatoren in einer schwach
belasteten Station durch die zugehörige Gruppenregeleinrichtung nur in geringem
Maße eingeschaltet werden, während sie in anderen parallel liegenden Stationen,
die Spitzenbelastungen aufweisen, dringend benötigt werden, ist es zweckmäßig, in
allen Strahlennetzen die Kondensatorleistung der einzelnen zu regelnden, zueinander
parallelen Unterstationen höchstens für den Normalbedarf, niemals jedoch für den
Spitzenbedarf dieser Stationen vorzusehen; während der Spitzenbedarf von dem Zentralregler
gedeckt wird.
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Es wurde nun erkannt, daß in solchen Netzen, bei denen die Gruppenregeleinrichtungen
untereinander parallel arbeiten, also in v ermaschten Netzen bzw. in Netzen mit
Ausgleichsleitungen, die Einschalt- und bzw. oder Laufzeiten der einzelnen Regeleinrichtungen
gestaffelt sein müssen, um ein Gegeneinanderregeln der Regeleinrichtungen und somit
Pendelerscheinungen zu vermeiden. Arbeiten bei einer strahlenförmigen Netzspeisung
mehrere Gruppenregeleinrichtungen hintereinander, so muß aus den gleichen Gründen
die jeweils vorgeschaltete Gruppenregeleinrichtung langsamer ansprechen als die
nachgeordnete. Es ist also auch bei stichförmig betriebenen, mit Gruppenregeleinrichtungen
versehenen Unterstationen eine Zeitstaffelung so vorzunehmen, daß die vom Zentralregler
am weitesten entfernte Gruppenregeleinrichtung am schnellsten und der Zentralregler
am langsamsten arbeitet.
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Auf Grund dieser Überlegung wird also bei der Anordnung nach Fig.
i die Zeitstaffelung zweckmäßig so getroffen, daß die von der Übergabestelle am
weitesten entfernte Gruppenregeleinrichtung a am schnellsten, die Gruppenregeleinrichtung
c der der Einspeisestelle am nächsten liegenden Station C dagegen am langsamsten
regelt. Bei der Anordnung nach Fig. 2 ist eine entsprechende Zeitstaffelung der
einzelnen Regeleinrichtungen vorgesehen.
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Die Gruppenregeleinrichtungen a., b und c der Anordnung nach Fig.
3 sind in ihren Regelzeiten nach den oben angegebenen Grundsätzen so gestaffelt,
daß die Regeleinrichtung b am schnellsten, die Regeleinrichtung a weniger schnell
und die Regeleinrichtung c am langsamsten ausregelt. Für die Regeleinrichtungen
der Anordnung nach Fig.4 gilt bezüglich der Staffelung ihrer Regelzeiten das gleiche
wie für die Regeleinrichtungen der Anordnung nach Fig. 3.
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In dem Netzsystem nach Fig. 5 wird die Gruppenregeleinrichtung a am
schnellsten, die als Zentralregler wirkende Regeleinrichtung d der Station
D
am langsamsten regeln. Die Regelzeit der. Regeleinrichtung c der Station
C liegt entsprechend
ihrer mittleren Entfernung zw;ischt n, beiden
Regel-Zeiten.
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Die Regelieinrichtungen des Netzsystems nach Fig. 6 sind in folgender
Weise gestaffelt: d, c, b, e, d, f, g und 1z, wobei die Regeleinrichtung
d die kleinste und die Regeleinrichtung h die größte Einschaltzeit und bzw.
oder Laufzeit aufweist. Gegebenenfalls kann auch die Regelzeit der Regeleinzichtunga
gleich derjenigen der Regeleinrichtung f und die Regelzeit der Regeleinrichtungh
gleich derjenigen der Regeleinrichtung g gewählt werden.
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Bei der Anordnung nach Fig. 7 muß der Zentralregler d verzögert gegenüber
den Gruppenregeleinrichtungen a, b und c der einzelnen Lastgruppen ansprechen,
so daß er erst dann eingreift, wenn die in den Unterstationen A, B und C
aufgetretenen Laständerungen durch die ihnen zugeordneten Gruppenregeleinrichtungen
mit Sicherheit bereits ausgeregelt sind.
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Die für die Staffelung der Regelzeiten oben angegebenen Gesichtspunkte
gelten sowohl für einseitig als auch insbesondere für mehrseitig gespeiste Netze,
wie sie in Fig.8 (Sternnetz) und in Fig.9 (vermaschtes Polygonnetz) dargestellt
sind. Da bei solchen Netzgebilden die nach der Erfindung vorgesehenen Regeleinrichtungen
vorzugsweise zueinander parallel arbeiten, müssen die Gruppenregeleinrichtungen
mit gegeneinander gestaffelten Einschalt- und bzw. oder Laufzeiten arbeiten. Diese
können je nach .der Art des Netzgebildes strom-, spannungs- oder lastabhängig, ortsabhängig,
netz- oder leitungsimpedanzabhängig od. dgl. gestaffelt sein, d. h., die von der
Übergabestelle bzw. von einem energierichtungsmäßig vorgeordneten Netzpunkt am weitesten
entfernten Regeleinrichtungen müssen in der Regel am schnellsten ansprechen. Bei
dem Netzgebilde nach Fig. 8 sind die Regelzeiten der Regeleinrichtungen a,
b, c
und d in der genannten Reihenfolge gegeneinander gestaffelt, d. h., es
arbeitet die Regeleinrichtung a am langsamsten, die Regeleinrichtung d dagegen am
schnellsten. In entsprechender Weise sind die Regelzeiten der Regeleinrichtungen
a, b und c des in Fig. 9 schematisch dargestellten Netzes, und zwar in der
genannten Reihenfolge, gegeneinander gestaffelt.
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Arbeiten in einem Netz die Regeleinrichtungen hintereinander, so wird
die Staffelung so vorgenommen, daß die Einschalt- und bzw. oder Laufzeit einer jeden
Gruppenregeleinrichtung kleiner ist als diejenigen der ihr energierichtungsmäßig
vorgeordneten Regeleinrichtung.
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In ein- oder mehrseitig gespeisten Netzen ist eine lastabhängige Staffelung
zweckmäßig, die nach ähnlichen Gesichtspunkten erfolgt, die bei der selektiven Kurzschlußabschaltung
von Strahlennetzen, Ringnetzen, Sternnetzen, Polygonnetzen, Maschennetzen und deren
Abarten berücksichtigt werden müssen; denn im vorliegenden Falle handelt es sich
um ein selektives Arbeiten der Gruppenregeleinrichtungen, das durch die vor- oder
nebengeordneten Gruppenregeleinrichtungen im Normalfall nicht behindert werden darf.
Die parallel liegende bzw. vorgeschaltete Regeleinrichtung soll vielmehr erst dann
ansprechen, wenn die betrachtete Regeleinrichtung keine Kondensatoren mehr zuzuschalten
vermag.
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Die Zeitstaffelung der Gruppenregeleinrichtungen ist in einfachster
Weise bei den als Relais arbeitenden Überverbrauchszählern mit nachgeschalteter
Nockenschaltwelle, den sogenannten Blindleistungsbegrenzern, durchführbar, bei denen
die Staffelung der Laufzeit durch Veränderung des Übersetzungsverhältnisses der
Schneckenradkupplung zw=ischen dem Zählertriebsystem und der Nockenwelle erreicht
werden kann und bei denen die Staffelung der Einschaltzeit durch Beeinflussung der
magnetischen Anlaufsperre (Verzögerung bzw. Erschwerung des Anlaufes), z. B. durch
Verringerung des Abstandes zwischen Hufeisenmagnet und auf der Welle sitzendem Eisenstern,
hervorgerufen werden kann. Durch Veränderung der magnetischen Bremsung kann außerdem
die Gesamtregelzeit, d. h., die Einschaltzeit einschließlichLaufzeit, beeinflußtwerden.
Diese als Zähler arbeitenden Blindleistungsbegrenzer sind ferner lastabhängig, d.
h., sie laufen um so schneller, je größer die zu überwachende, in der Netzstation
anfallende Blindlast ist.
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Es ist daher zweckmäßig, der Regeleinrichtung c der Anordnungen nach
den Fig. i, 2, 3 und 7, der Regeleinrichtung b in der Anordnung nach Fig. 6 und
der Regeleinrichtung d der Anordnung nach Fig.5, also den Regeleinrichtungen solcher
Stationen, in denen zunächst die größte Blindlast zu erwarten ist, jedoch nach der
Erfindung langsamster Lauf der Regeleinrichtung verlangt wird, ein sehr großes Übersetzungsverhältnis
der Schneckenradkupplung sowie gegebenenfalls auch eine scharfe magnetische Bremsung
zu geben.
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Durch eine systematisch durchgeführte Zeitstaffelung kann ein gleichzeitiges
Ansprechen mehrerer Regeleinrichtungen und damit ein Gegeneinanderregeln und unnötiges
Pendeln der Regeleinrichtungen bei Blindlaständerungen, die in einer oder in mehreren
zueinander parallel oder in hintereinander arbeitenden Stationen auftreten können,
vermieden werden. Außerdem wird erreicht, daß zuerst die z. B. von der Übergabestelle
am weitesten entfernt liegenden Stationen Zeit-genug haben, um die in ihrer Station
aufgetretenen Blindlaständerungen auszuregeln.
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Die geschilderten Zeitstaffelungen lassen sich natürlich auch bei
Blindleistungsreglern, cos-q9-Reglern, Spannungsreglern, Stromreglern usw. durch
Zuhilfenahme von Zeitrelais, mechanischen Übersetzungen, magnetischen Bremsungen
od. dgl_ erreichen.
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Die Anwendung von Anordnungen nach der Erfindung ist natürlich nicht
auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie ist vielmehr bei sämtlichen
Netzen ohne und mit Ausgleichsleitungen, z. B. bei Strahlennetzen, Ringnetzen, Polygonnetzen,
Maschennetzen und deren Abarten möglich, insbesondere bei solchen Netzen, in denen
Kondensatoren aus tariflichen Gründen mit Rücksicht auf die Spannungsregelung oder
Netzentlastung
od. dgl. benötigt werden, bei denen man jedoch mit
Rücksicht auf einen Mindestaufwand an Anlagekosten mit möglichst geringer Gesamtkondensatorleistung
für den Netzverband- auskommen muß.