EP3336650B1 - Longitudinal voltage regulator - Google Patents
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- EP3336650B1 EP3336650B1 EP16204981.1A EP16204981A EP3336650B1 EP 3336650 B1 EP3336650 B1 EP 3336650B1 EP 16204981 A EP16204981 A EP 16204981A EP 3336650 B1 EP3336650 B1 EP 3336650B1
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Classifications
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- G—PHYSICS
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- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
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- G05F1/24—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using bucking or boosting transformers as final control devices
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- G05F1/12—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
- G05F1/14—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using tap transformers or tap changing inductors as final control devices
Definitions
- the invention relates to a direct-axis voltage regulator, in particular for use in a single-phase or multi-phase power distribution network, for example a medium-voltage network or a low-voltage network, according to the preamble of patent claim 1.
- the CN 2 814 480 Y discloses a longitudinal voltage regulator of this type EP 0 637 122 A1 shows a method for controlling an output voltage in response to an input voltage.
- the US 5,568,398A discloses a voltage regulator with a memory unit and the EP 2 390 750 A1 shows a voltage regulator and a toroidal transformer.
- renewable energies include energies generated by means of photovoltaic systems or by means of other alternative energy sources. There are regions in which the amount of energy generated is significantly greater than the energy demand, so that excess energy has to be fed into the existing energy grid and transmitted over comparatively long distances to places where the energy demand is greater than the amount of energy generated there.
- the European standard EN 50160 defines the requirements for the voltage in distribution grids and stipulates, among other things, that the voltage must remain within +/-10% of the nominal voltage.
- HV-MV transformer which converts a supplied high voltage into a medium voltage. This voltage regulation can ensure that the voltage arriving at connected consumers is in the range of +/- 10% of the nominal voltage.
- a direct-axis voltage regulator is used in the area of the supply lines of the medium-voltage network between the mentioned HV-MV transformer and the connected consumers, then this can achieve better stabilization of the voltage in the area of the supply lines and also the possibility of feeding in energy provided by means of alternative energy sources in the supply lines of the medium-voltage network can be improved.
- the optimal positioning of a direct-axis voltage regulator depends on the particular medium-voltage network present and on the feed-in points for the energy, which is supplied in particular by large photovoltaic systems or other alternative energy sources.
- a longitudinal voltage regulator is usually installed in a housing that is suitable for outdoor installation, for example in a concrete housing, and because of its dimensions and weight it has to be transported to the desired place of use by means of a low-loader. If a repositioning of the longitudinal voltage regulator in the area of the medium-voltage grid is necessary or if additional longitudinal voltage regulators are to be used in the medium-voltage grid, then this is associated with a comparatively high level of effort, since this in turn requires low-loaders that transport the respective longitudinal voltage regulator to the desired location. There it is then placed on a prepared concrete platform using a crane.
- Such a series voltage regulator has a much more compact structure than known series voltage regulators, since it has only one transformer, which is designed to generate the additional voltage and to couple this additional voltage into the supply line.
- This more compact structure enables the direct-axis voltage regulator to be reduced in size and weight.
- This reduction in the weight and dimensions of the series voltage regulator also reduces the dimensions and weight of the housing in which the series voltage regulator is installed. This improves the portability of the longitudinal voltage regulator.
- Such a longitudinal voltage regulator can be moved to the desired installation site, for example can also be transported on the loading area of a truck, which is associated with considerably less effort than transporting a longitudinal voltage regulator using a low-loader.
- the housing of the longitudinal voltage regulator including the built-in longitudinal voltage regulator, is placed on a prepared foundation using a crane.
- Further advantages of a longitudinal voltage regulator according to the invention are that its acquisition costs are lower than the acquisition costs of known longitudinal voltage regulators and that its energy efficiency is significantly increased.
- the polarity of the additional voltage can preferably be changed. As a result, the desired voltage regulation can take place both positively and negatively.
- the input voltage is superimposed in phase with the additional voltage, so that the additional voltage is added to the input voltage.
- the input voltage is superimposed in phase opposition with the additional voltage, so that the additional voltage is subtracted from the input voltage.
- the polarity of the additional voltage can advantageously be changed by changing the direction of the current.
- one terminal of the input winding of the transformer can be connected to a reference potential and the other terminal of the input winding can be connected to an output terminal of the series voltage regulator, and one terminal of the output winding of the transformer can be connected to an input terminal of the series voltage regulator and the other terminal of the output winding can be connected to the output terminal of the series voltage regulator.
- the additional voltage is superimposed in phase with the input voltage.
- the input winding of the transformer can have a plurality of taps which are connected to the output terminals of a tap changer, the input terminal of the tap changer being connected to a reference potential. This allows a gradual change in the additional voltage provided. This possibility of switching on the additional voltage in stages allows the additional voltage to be adapted to the fluctuation range of the input voltage supplied.
- the input winding of the transformer can also be designed without tapping according to an example in which no tap changer is used.
- the figure 1 shows a sketch to explain the basic structure of a direct-axis voltage regulator described above.
- This longitudinal voltage regulator 1 is used in a supply line 3 of a medium-voltage network, which is provided, for example, between a high-voltage-medium-voltage transformer (HV-MV transformer, not shown) and a low-voltage network, also not shown, in which loads are arranged.
- An input voltage or system voltage U L subject to voltage fluctuations is present at the input connection 2 of the longitudinal voltage regulator 1 .
- a regulated output voltage or a regulated system voltage U R is provided at the output connection 4 of the longitudinal voltage regulator 1 .
- u R u L ⁇ u B .
- variable voltage source 6 which is referred to below as the supply transformer.
- the supply transformer This is in the figure 2 illustrated.
- an input or system voltage U L that is subject to fluctuations is present at the input connection 2 of the booster transformer 5 on a supply line 3 .
- a regulated output voltage or a regulated system voltage U R is provided at the output connection 4 of the longitudinal voltage regulator 1 .
- u R u L ⁇ u B .
- the longitudinal voltage regulator 1 has a variable voltage source 6 and a booster transformer 5 .
- An additional voltage U RB drops across the input winding 5a of the booster transformer 5, which is connected to the variable voltage source 6. This is coupled by means of the booster transformer 5 into the secondary winding 5b of the booster transformer 5, which is inserted into the supply line 3 and across which a voltage U B drops, which is the additional voltage U RB coupled to the secondary side of the booster transformer 5 acts.
- the variable voltage source 6 of the direct-axis voltage regulator 1 is formed by a supply transformer 7 .
- This has a primary winding 7a and a secondary winding 7b.
- the primary winding 7a of the supply transformer 7 is connected to the supply line 3 with one of its terminals.
- the other terminal of the primary winding 7a is connected to a reference potential N.
- the secondary winding 7b of the supply transformer 7 is connected to one connection of the primary winding 5a of the booster transformer 5 and with its second connection to the other connection of the primary winding 5a of the booster transformer 5 tied together.
- This second connection of the secondary winding 7b of the supply transformer interacts with an uninterruptible tap changer 8 with five connections in such a way that the tapping point used on the secondary winding 7b can be switched over without interruption.
- the figure 3 shows a sketch of a longitudinal voltage regulator 1 according to a first embodiment of the invention.
- this longitudinal voltage regulator are compared to that in the figure 2 shown longitudinal voltage regulator reduces the dimensions and weight.
- This longitudinal voltage regulator 1 can be used in a supply line 3 of a medium-voltage network, which is provided, for example, between a high-voltage-medium-voltage transformer (HV-MV transformer, not shown) and a low-voltage network, also not shown, in which loads are arranged.
- An input voltage subject to voltage fluctuations or the system voltage U L subject to fluctuations is present at the input connection 2 of the longitudinal voltage regulator 1 .
- a regulated output voltage or a regulated system voltage U R is provided at the output connection 4 of the longitudinal voltage regulator 1 .
- u R u L ⁇ u B .
- the direct-axis voltage regulator 1 has a variable voltage source 6 which is formed by the booster transformer 5 already mentioned, which interacts with a tap changer 8 .
- the voltage source 6, which is supplied with energy from the supply line 3, is a variable voltage source, by means of which an additional voltage U RB is generated, which is applied to the input winding 5a of the booster transformer 5 and is coupled into the supply line 3 or boosted by means of the booster transformer 5 .is transformed into the supply line 3.
- one connection of the input winding 5a of the booster transformer 5 is connected to the reference potential N via the tap changer 8 and the other connection of the input winding 5a of the booster transformer 5 is connected to an output connection 4 of the longitudinal voltage regulator 1.
- one connection of the output winding 5b of the booster transformer 5 is connected to an input connection 2 of the series voltage regulator 1 and the other connection of the output winding 5b is connected to the output connection 4 of the series voltage regulator 1 .
- the additional voltage U B coupled into the supply line 3 or transformed into the supply line 3 drops across the output winding 5b of the booster transformer 5 .
- the variable voltage source 6 of the longitudinal voltage regulator 1 is formed by the primary winding 5a of the booster transformer 5, which interacts with the tap changer 8.
- the primary winding 5a has five taps which are connected to output terminals of the tap changer 8 .
- the input of the tap changer 8 is connected to the reference potential N.
- the tap changer 8 can be switched in such a way that one of its total of 5 output connections is connected to the output connection 4 via the turns of the primary winding 5a remaining between the reference potential N and the output connection 4 .
- the additional voltage generated by means of the variable voltage source can be changed by switching over the tap changer 8, for example by 2% from tap to tap of the primary winding 5a.
- the taps of the primary winding 5a of the booster transformer 5 and the associated output connections of the tap changer 8 are distributed non-linearly over the number of turns of the primary winding 5a in such a way that a change in the selection of the tap used from tap to tap results in a linear change the provided additional voltage U RB allows.
- This possibility of changing the additional voltage advantageously allows the additional voltage to be adapted to the voltage fluctuations occurring on the supply line 3 .
- the figure 4 shows a sketch of a longitudinal voltage regulator 1 according to a second embodiment of the invention. Also with this longitudinal voltage regulator are compared to that in the figure 2 shown longitudinal voltage regulator reduces the dimensions and weight.
- the direct-axis voltage regulator 1 has a variable voltage source 6 which is formed by the booster transformer 5 already mentioned, which interacts with a tap changer 8 .
- the voltage source 6, which is supplied with energy from the supply line 3, is a variable voltage source, by means of which an additional voltage U RB is generated, which is present at the input winding 5a of the booster transformer 5 and is coupled into the supply line 3 or boosted by means of the booster transformer 5. is transformed into the supply line 3.
- the booster transformer 5 is consequently designed in such a way that it both generates the additional voltage and couples it into the supply line 3 .
- one connection of the input winding 5a of the booster transformer 5 is connected to the reference potential N via the tap changer 8 and the other connection of the input winding 5a of the booster transformer 5 is connected to the input connection 2 of the longitudinal voltage regulator 1.
- one connection of the output winding 5b of the booster transformer 5 is connected to the input connection 2 of the series voltage regulator 1 and the other connection of the output winding 5b is connected to the output connection 4 of the series voltage regulator 1 .
- the additional voltage U B coupled into the supply line 3 or transformed into the supply line 3 drops across the output winding 5b of the booster transformer 5 .
- a major advantage of a direct-axis voltage regulator according to the invention is that it requires only one transformer. This is designed both to generate the additional voltage and to couple this additional voltage into the supply line. This enables a more compact structure compared to known direct-axis voltage regulators. This more compact structure in turn is accompanied by a reduction in the dimensions of the direct-axis voltage regulator and a reduction in its weight. This reduction in the weight and dimensions of the series voltage regulator also reduces the dimensions and weight of the housing in which the series voltage regulator is installed.
- a concrete housing with built-in longitudinal voltage regulator according to the prior art has a length of 2.50 m, a width of 6.00 m and a height of 3.20 m Height a reduced width, which is for example 4.00 m.
- a longitudinal voltage regulator built into a housing Due to the mentioned reduction in its weight and dimensions, the transportability of a longitudinal voltage regulator built into a housing is improved.
- a longitudinal voltage regulator can be transported to the desired installation site, for example on the loading area of a truck, which is associated with considerably less effort than transporting a longitudinal voltage regulator using a low-loader, as was necessary with known longitudinal voltage regulators.
- the housing of the longitudinal voltage regulator including the built-in longitudinal voltage regulator, is placed on a prepared foundation using a crane.
- the improved portability of a direct-axis voltage regulator is particularly advantageous when additional energy sources, in particular alternative energy sources, are to be connected to the electricity distribution network when there is a need to expand an electricity distribution network. This often means that no longer tolerable voltage fluctuations occur in the area of the supply lines, which must be reduced by suitable voltage regulation. For such a voltage regulation, it is possible to place one or more longitudinal voltage regulators, which have the features according to the invention, at suitable positions within the power distribution network.
- a series voltage regulator according to the invention is that its acquisition costs are lower than the acquisition costs of known series voltage regulators, since it has fewer components than conventional series voltage regulators.
- the costs for the supply transformer used in conventional series voltage regulators are saved, which is used in known series voltage regulators in addition to the booster transformer.
- a series voltage regulator according to the invention generates less waste heat than a known series voltage regulator because it requires fewer transformers and therefore has fewer losses.
Description
Die Erfindung betrifft einen Längsspannungsregler, insbesondere zur Verwendung in einem ein- oder mehrphasigen Stromverteilungsnetz, beispielsweise einem Mittelspannungsnetz oder einem Niederspannungsnetz, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a direct-axis voltage regulator, in particular for use in a single-phase or multi-phase power distribution network, for example a medium-voltage network or a low-voltage network, according to the preamble of
Die
In den letzten Jahren ist der Anteil der erneuerbaren Energien an der Energieversorgung stark angestiegen. Zu diesen erneuerbaren Energien gehören mittels Photovoltaikanlagen oder mittels anderer alternativer Energiequellen erzeugte Energien. Es gibt Regionen, in denen die erzeugte Energiemenge wesentlich größer ist als der Energiebedarf, sodass überschüssige Energie in das bestehende Energienetz eingespeist und über vergleichsweise große Strecken an Orte weitergeleitet werden muss, an denen der Energiebedarf größer ist als die dort erzeugte Energiemenge.In recent years, the share of renewable energies in the energy supply has risen sharply. These renewable energies include energies generated by means of photovoltaic systems or by means of other alternative energy sources. There are regions in which the amount of energy generated is significantly greater than the energy demand, so that excess energy has to be fed into the existing energy grid and transmitted over comparatively long distances to places where the energy demand is greater than the amount of energy generated there.
Diese Einspeisung von Energie in das bestehende Energieverteilungsnetz bringt viele herkömmliche Energieverteilungsnetze an ihre Grenzen und erfordert zusätzliche Eingriffe in diese herkömmlichen Energieverteilungsnetze, wobei diese zusätzlichen Eingriffe mit hohen Kosten und hohem Aufwand verbunden sind.This feeding of energy into the existing energy distribution grid brings many conventional energy distribution grids to their limits and requires additional interventions in these conventional energy distribution grids, with these additional interventions being associated with high costs and a great deal of effort.
Insbesondere im Hinblick auf die beabsichtigte Abschaltung weiterer Atomkraftwerke ist zu erwarten, dass der Anteil erneuerbarer Energien weiter ansteigt, so dass abzusehen ist, dass das genannte Verteilproblem ebenfalls größer wird.Particularly with regard to the planned shutdown of further nuclear power plants, it is to be expected that the share of renewable energies will continue to rise, so that it is foreseeable that the distribution problem mentioned will also increase.
Der europäische Standard EN 50160 definiert die Anforderungen an die Spannung in Verteilnetzen und schreibt unter anderem vor, dass die Spannung innerhalb von +/-10% der Nominalspannung verbleiben muss.The European standard EN 50160 defines the requirements for the voltage in distribution grids and stipulates, among other things, that the voltage must remain within +/-10% of the nominal voltage.
Im Allgemeinen treten in den Versorgungsleitungen von Mittelspannungsnetzen gegenwärtig Spannungserhöhungen von lediglich 2% auf. Der exakte Wert dieser Spannungserhöhungen ist von den Einstellungen seitens der jeweiligen Netzoperatoren und von der momentanen Last- und/oder Einspeisesituation in der jeweiligen Versorgungsleitung abhängig.In general, voltage increases of only 2% are currently occurring in the supply lines of medium-voltage networks. The exact value of this Increases in voltage depend on the settings made by the respective network operators and on the current load and/or feed-in situation in the respective supply line.
Auf längeren Versorgungsleitungen, bei denen in unterschiedlichen Abständen bzw. Leitungspositionen Einspeisungen vorgenommen werden, kann der jeweils vorgegebene Planungswert für die Spannungstoleranz ohne weiteres in unerwünschter Weise überschritten werden und es besteht die Notwendigkeit, Gegenmaßnahmen zu ergreifen, beispielsweise einige der Generatoren vom Netz zu trennen. Dies kann an Tagen, an denen nur ein vergleichsweise geringer Energiebedarf vorliegt, verstärkt auftreten. Dies bedeutet, dass in vielen Fällen Versorgungsleitungen von Mittelspannungsnetzen nicht aufgrund ihrer Kapazität, sondern aufgrund von unerwünschten Spannungserhöhungen limitiert sind. Diese Problematik kann durch einen Umbau der Netzarchitektur reduziert werden. Dies ist jedoch kostenaufwändig und auch zeitaufwändig.On longer supply lines, where feeds are made at different distances or line positions, the respectively specified planning value for the voltage tolerance can easily be undesirably exceeded and it is necessary to take countermeasures, for example disconnecting some of the generators from the grid. This can occur more frequently on days when there is only a comparatively low energy requirement. This means that in many cases supply lines of medium-voltage grids are not limited because of their capacity, but because of undesired voltage increases. This problem can be reduced by modifying the network architecture. However, this is expensive and also time-consuming.
Alternativ zu einem Umbau der Netzarchitektur besteht die Möglichkeit, im Bereich der Versorgungsleitungen der Mittelspannungsnetze Längsspannungsregler einzusetzen.As an alternative to changing the network architecture, there is the option of using longitudinal voltage regulators in the area of the supply lines of the medium-voltage networks.
Bei gegenwärtigen Stromverteilungsnetzen erfolgt eine Spannungsregelung durch einen HV-MV-Transformator, der eine angelieferte Hochspannung in eine Mittelspannung umsetzt. Diese Spannungsregelung kann sicherstellen, dass die bei angeschlossenen Verbrauchern ankommende Spannung im Bereich von +/- 10% der Nominalspannung liegt.In current power distribution networks, voltage regulation is carried out by an HV-MV transformer, which converts a supplied high voltage into a medium voltage. This voltage regulation can ensure that the voltage arriving at connected consumers is in the range of +/- 10% of the nominal voltage.
Wird im Bereich der Versorgungsleitungen des Mittelspannungsnetzes zwischen dem genannten HV-MV-Transformator und den angeschlossenen Verbrauchern ein Längsspannungsregler eingesetzt, dann kann dadurch eine bessere Stabilisierung der Spannung im Bereich der Versorgungsleitungen erreicht werden und des Weiteren die Möglichkeit einer Einspeisung von mittels alternativer Energiequellen bereitgestellter Energie in die Versorgungsleitungen des Mittelspannungsnetzes verbessert werden.If a direct-axis voltage regulator is used in the area of the supply lines of the medium-voltage network between the mentioned HV-MV transformer and the connected consumers, then this can achieve better stabilization of the voltage in the area of the supply lines and also the possibility of feeding in energy provided by means of alternative energy sources in the supply lines of the medium-voltage network can be improved.
Die optimale Positionierung eines Längsspannungsreglers hängt vom jeweils vorliegenden speziellen Mittelspannungsnetz und von den Einspeisestellen der Energie, die insbesondere von großen Photovoltaik-Anlagen oder anderen alternativen Energiequellen geliefert wird, ab.The optimal positioning of a direct-axis voltage regulator depends on the particular medium-voltage network present and on the feed-in points for the energy, which is supplied in particular by large photovoltaic systems or other alternative energy sources.
Bei der Positionierung eines Längsspannungsreglers ist unter anderem auch zu beachten, dass in dem Falle, dass mehrere Versorgungsleitungen des Mittelspannungsnetzes an den HV-MV-Transformator angeschlossen sind, ein Wechsel des verwendeten Transformatorabgriffspunktes alle Versorgungsleitungen des Mittelspannungsnetzes beeinflusst, wohingegen ein Längsspannungsregler nur die Spannung auf derjenigen Versorgungsleitung regelt, auf welcher Probleme auftreten. Dies ist insbesondere wichtig im Hinblick darauf, dass die auf den verschiedenen Versorgungsleitungen auftretenden Einspeisungen und die Lasten der verschiedenen Versorgungsleitungen stark voneinander abweichen können.When positioning a longitudinal voltage regulator, it should also be noted, among other things, that if several supply lines of the medium-voltage network are connected to the HV-MV transformer, changing the transformer tapping point used affects all supply lines of the medium-voltage network, whereas a longitudinal voltage regulator only increases the voltage of the supply line on which problems occur. This is particularly important in view of the fact that the feeds occurring on the various supply lines and the loads on the various supply lines can differ greatly from one another.
Ein Längsspannungsregler ist üblicherweise in ein für eine Außenaufstellung geeignetes Gehäuse, beispielsweise in ein Betongehäuse, eingebaut und muss aufgrund seiner Dimensionen und seines Gewichtes mittels eines Tiefladers an den gewünschten Einsatzort gefahren werden. Ist eine Umpositionierung des Längsspannungsreglers im Bereich des Mittelspannungsnetzes notwendig oder sollen zusätzliche Längsspannungsregler in das Mittelspannungsnetz eingesetzt werden, dann ist dies mit einem vergleichsweise hohen Aufwand verbunden, da dazu wiederum Tieflader notwendig sind, die den jeweiligen Längsspannungsregler an den jeweils gewünschten Einsatzort transportieren. Dort wird er dann mittels eines Kranes auf eine vorbereitete Betonplattform aufgesetzt.A longitudinal voltage regulator is usually installed in a housing that is suitable for outdoor installation, for example in a concrete housing, and because of its dimensions and weight it has to be transported to the desired place of use by means of a low-loader. If a repositioning of the longitudinal voltage regulator in the area of the medium-voltage grid is necessary or if additional longitudinal voltage regulators are to be used in the medium-voltage grid, then this is associated with a comparatively high level of effort, since this in turn requires low-loaders that transport the respective longitudinal voltage regulator to the desired location. There it is then placed on a prepared concrete platform using a crane.
Die Erfindung ist in Anspruch 1 definiert. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The invention is defined in
Die Erfindung stellt einen Längsspannungsregler bereit, welcher eine Spannungsquelle zur Erzeugung einer Zusatzspannung und einen Transformator zur Einkopplung der Zusatzspannung in eine Eingangsspannung aufweist, wobei der Transformator sowohl zur Erzeugung der Zusatzspannung als auch zur Einkopplung der Zusatzspannung in die Eingangsspannung ausgebildet ist.The invention provides a direct-axis voltage regulator which has a voltage source for generating an additional voltage and a transformer for coupling the additional voltage into an input voltage, the transformer being designed both for generating the additional voltage and for coupling the additional voltage into the input voltage.
Ein derartiger Längsspannungsregler hat einen wesentlich kompakteren Aufbau als bekannte Längsspannungsregler, da er nur einen Transformator aufweist, der zur Generierung der Zusatzspannung und zur Einkopplung dieser Zusatzspannung in die Versorgungsleitung ausgebildet ist. Dieser kompaktere Aufbau ermöglicht eine Verkleinerung der Abmessungen des Längsspannungsreglers und eine Verringerung von dessen Gewicht. Durch diese Verringerung des Gewichtes und der Abmessungen des Längsspannungsreglers werden auch die Abmessungen und das Gewicht des Gehäuses, in welches der Längsspannungsregler eingebaut ist, reduziert. Dadurch ist die Transportierbarkeit des Längsspannungsreglers verbessert. So kann ein derartiger Längsspannungsregler zum gewünschten Aufstellungsort beispielsweise auch auf der Ladefläche eines Lastkraftwagens transportiert werden, was mit erheblich weniger Aufwand verbunden ist als der Transport eines Längsspannungsreglers mittels eines Tiefladers. Am Aufstellungsort selbst wird das Gehäuse des Längsspannungsreglers inklusive dem darin eingebauten Längsspannungsregler mittels eines Kranes auf ein vorbereitetes Fundament aufgesetzt. Weitere Vorteile eines Längsspannungsreglers gemäß der Erfindung bestehen darin, dass dessen Anschaffungskosten niedriger sind als die Anschaffungskosten bekannter Längsspannungsregler und dass seine Energieeffizienz signifikant erhöht ist.Such a series voltage regulator has a much more compact structure than known series voltage regulators, since it has only one transformer, which is designed to generate the additional voltage and to couple this additional voltage into the supply line. This more compact structure enables the direct-axis voltage regulator to be reduced in size and weight. This reduction in the weight and dimensions of the series voltage regulator also reduces the dimensions and weight of the housing in which the series voltage regulator is installed. This improves the portability of the longitudinal voltage regulator. Such a longitudinal voltage regulator can be moved to the desired installation site, for example can also be transported on the loading area of a truck, which is associated with considerably less effort than transporting a longitudinal voltage regulator using a low-loader. At the installation site itself, the housing of the longitudinal voltage regulator, including the built-in longitudinal voltage regulator, is placed on a prepared foundation using a crane. Further advantages of a longitudinal voltage regulator according to the invention are that its acquisition costs are lower than the acquisition costs of known longitudinal voltage regulators and that its energy efficiency is significantly increased.
Der Transformator weist eine Eingangswicklung und eine Ausgangswicklung auf, wobei die Ausgangswicklung in einer Versorgungsleitung angeordnet ist. Bei dieser Versorgungsleitung kann es sich um eine in einem Mittelspannungsnetz vorgesehene Versorgungsleitung oder um eine in einem Niederspannungsnetz vorgesehene Versorgungsleitung handeln. Eine derartige Versorgungsleitung kann beispielsweise einem einphasigen Stromverteilungsnetz oder einer Phase eines dreiphasigen Stromverteilungsnetzes zugeordnet sein. Ein dreiphasiges Stromverteilungsnetz benötigt drei derartige Stromversorgungsleitungen.The transformer has an input winding and an output winding, with the output winding being arranged in a supply line. This supply line can be a supply line provided in a medium-voltage network or a supply line provided in a low-voltage network. Such a supply line can, for example, be assigned to a single-phase power distribution network or to one phase of a three-phase power distribution network. A three-phase power distribution network requires three such power supply lines.
Vorzugsweise ist die Polarität der Zusatzspannung veränderbar. Dadurch kann die gewünschte Spannungsregelung positiv wie negativ erfolgen. Im erstgenannten Fall erfolgt eine gleichphasige Überlagerung der Eingangsspannung mit der Zusatzspannung, so dass die Zusatzspannung zur Eingangsspannung addiert wird. Im zweitgenannten Fall erfolgt eine gegenphasige Überlagerung der Eingangsspannung mit der Zusatzspannung, so dass die Zusatzspannung von der Eingangsspannung subtrahiert wird.The polarity of the additional voltage can preferably be changed. As a result, the desired voltage regulation can take place both positively and negatively. In the first-mentioned case, the input voltage is superimposed in phase with the additional voltage, so that the additional voltage is added to the input voltage. In the second case mentioned, the input voltage is superimposed in phase opposition with the additional voltage, so that the additional voltage is subtracted from the input voltage.
Die Änderung der Polarität der Zusatzspannung kann in vorteilhafter Weise durch eine Änderung der Stromrichtung vorgenommen werden.The polarity of the additional voltage can advantageously be changed by changing the direction of the current.
Erfindungsgemäß kann ein Anschluss der Eingangswicklung des Transformators mit einem Bezugspotential und der andere Anschluss der Eingangswicklung mit einem Ausgangsanschluss des Längsspannungsreglers verbunden und ein Anschluss der Ausgangswicklung des Transformators mit einem Eingangsanschluss des Längsspannungsreglers und der andere Anschluss der Ausgangswicklung mit dem Ausgangsanschluss des Längsspannungsreglers verbunden sein. Bei dieser Ausführungsform erfolgt eine gleichphasige Überlagerung der Zusatzspannung mit der Eingangsspannung.According to the invention, one terminal of the input winding of the transformer can be connected to a reference potential and the other terminal of the input winding can be connected to an output terminal of the series voltage regulator, and one terminal of the output winding of the transformer can be connected to an input terminal of the series voltage regulator and the other terminal of the output winding can be connected to the output terminal of the series voltage regulator. In this embodiment, the additional voltage is superimposed in phase with the input voltage.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann ein Anschluss der Eingangswicklung des Transformators mit dem Bezugspotential und der andere Anschluss der Eingangswicklung mit dem Eingangsanschluss des Längsspannungsreglers verbunden und ein Anschluss der Ausgangswicklung des Transformators mit dem Eingangsanschluss des Längsspannungsreglers und der andere Anschluss der Ausgangswicklung mit dem Ausgangsanschluss des Längsspannungsreglers verbunden sein.According to a further embodiment, one connection of the input winding of the transformer can be connected to the reference potential and the other connection of the input winding to the input connection of the series voltage regulator and one connection of the output winding of the transformer to the input connection of the series voltage regulator and the other connection of the output winding to the output connection of the series voltage regulator be.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Eingangswicklung des Transformators mehrere Anzapfungen aufweisen, die mit Ausgangsanschlüssen eines Stufenschalters verbunden sind, wobei der Eingangsanschluss des Stufenschalters mit einem Bezugspotential verbunden ist. Dies erlaubt eine stufenweise Veränderung der bereitgestellten Zusatzspannung. Diese Möglichkeit einer stufenweisen Zuschaltung der Zusatzspannung erlaubt eine Anpassung der Zusatzspannung an die Schwankungsbreite der angelieferten Eingangsspannung.According to an advantageous embodiment, the input winding of the transformer can have a plurality of taps which are connected to the output terminals of a tap changer, the input terminal of the tap changer being connected to a reference potential. This allows a gradual change in the additional voltage provided. This possibility of switching on the additional voltage in stages allows the additional voltage to be adapted to the fluctuation range of the input voltage supplied.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Eingangswicklung des Transformators fünf Anzapfungen aufweisen. Diese Anzahl von Anzapfungen hat sich in der Praxis als sinnvoll und ausreichend erwiesen und bietet einen guten Kompromiss zwischen Aufwand und Wirkung. Alternativ kann die Anzahl der Anzapfungen beispielsweise auch sieben betragen.According to a preferred embodiment, the input winding of the transformer can have five taps. This number of taps has proven to be useful and sufficient in practice and offers a good compromise between effort and effect. Alternatively, the number of taps can also be seven, for example.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Positionen der Anzapfungen über die Anzahl der Windungen der Primärwicklung des Transformators derart nichtlinear zu verteilen, dass eine fortlaufende Veränderung der Auswahl der Anzapfung eine lineare Veränderung der Zusatzspannung ermöglicht.It has proven to be advantageous to distribute the positions of the taps over the number of turns of the primary winding of the transformer in a non-linear manner in such a way that a continuous change in the selection of the tap enables a linear change in the additional voltage.
Alternativ dazu kann die Eingangswicklung des Transformators gemäß einem Beispiel, bei welchem kein Stufenschalter verwendet wird, auch anzapfungsfrei ausgebildet sein.As an alternative to this, the input winding of the transformer can also be designed without tapping according to an example in which no tap changer is used.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus deren nachfolgender beispielhafter Erläuterung anhand der Zeichnungen.Further advantages of the invention result from the following exemplary explanation based on the drawings.
-
Die
Figur 1 zeigt eine Skizze zur Erläuterung des grundsätzlichen Aufbaus eines Längsspannungsreglers.Thefigure 1 shows a sketch to explain the basic structure of a direct-axis voltage regulator. -
Die
Figur 2 zeigt eine Skizze eines Längsspannungsreglers, bei welchem die in derFigur 1 gezeigte Spannungsquelle mittels eines Versorgungstransformators realisiert ist.Thefigure 2 shows a sketch of a longitudinal voltage regulator, in which the in thefigure 1 voltage source shown is realized by means of a supply transformer. -
Die
Figur 3 zeigt eine Skizze eines Längsspannungsreglers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel für die Erfindung.Thefigure 3 shows a sketch of a longitudinal voltage regulator according to a first embodiment of the invention. -
Die
Figur 4 zeigt eine Skizze eines Längsspannungsreglers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel für die Erfindung.Thefigure 4 shows a sketch of a longitudinal voltage regulator according to a second embodiment of the invention.
Das Funktionsprinzip eines Längsspannungsreglers besteht darin, eine Zusatzspannung zu einer Eingangsspannung zu addieren oder von ihr zu subtrahieren. Die Zusatzspannung wird unter Verwendung einer variablen Spannungsquelle bereitgestellt, die von der Versorgungsleitung energieversorgt wird. Die von der Spannungsquelle bereitgestellte Zusatzspannung wird unter Verwendung eines Booster-Transformators in die Versorgungsleitung eingekoppelt. Mittels eines derartigen Längsspannungsreglers erfolgt demnach eine Regelung der Eingangsspannung und ein Einkoppeln einer von einer Spannungsquelle bereitgestellten Zusatzspannung in die Eingangsspannung.The principle of operation of a direct-axis voltage regulator is to add or subtract an additional voltage to an input voltage. The boost voltage is provided using a variable voltage source that is powered from the utility line. The additional voltage provided by the voltage source is coupled into the supply line using a booster transformer. By means of such a direct-axis voltage regulator, the input voltage is regulated and an additional voltage provided by a voltage source is coupled into the input voltage.
Die
Bei UB handelt es sich dabei um eine Spannung, die über der in die Versorgungsleitung 3 eingesetzten Ausgangswicklung 5b eines Booster-Transformators 5 abfällt. Diese Spannung UB ist eine in die Versorgungsleitung 3 eingekoppelte Zusatzspannung. Zur Erzeugung dieser Zusatzspannung weist der Längsspannungsregler 1 eine variable Spannungsquelle 6 und den bereits genannten Booster-Transformator 5 auf. Die Spannungsquelle 6, die von der Versorgungsleitung 3 energieversorgt wird, ist eine veränderliche Spannungsquelle, mittels welcher eine Zusatzspannung URB generiert wird, die an der Eingangswicklung 5a des Booster-Transformators 5 anliegt und mittels des Booster-Transformators in die Versorgungsleitung 3 eingekoppelt wird.U B is a voltage that drops across the output winding 5b of a
Als variable Spannungsquelle 6 kann ein weiterer Transformator verwendet werden, der nachfolgend als Versorgungstransformator bezeichnet wird. Dies ist in der
Auch bei dem in der
Der Längsspannungsregler 1 weist eine variable Spannungsquelle 6 und einen Booster-Transformator 5 auf. Über die mit der variablen Spannungsquelle 6 verbundene Eingangswicklung 5a des Booster-Transformators 5 fällt eine Zusatzspannung URB ab. Diese wird mittels des Booster-Transformators 5 in die in die Versorgungsleitung 3 eingesetzte Sekundärwicklung 5b des Booster-Transformators 5 eingekoppelt, an welcher eine Spannung UB abfällt, bei der es sich um die auf die Sekundärseite des Booster-Transformators 5 gekoppelte Zusatzspannung URB handelt.The
Die variable Spannungsquelle 6 des Längsspannungsreglers 1 wird von einem Versorgungstransformator 7 gebildet. Dieser weist eine Primärwicklung 7a und eine Sekundärwicklung 7b auf. Die Primärwicklung 7a des Versorgungstransformators 7 ist mit einem ihrer Anschlüsse mit der Versorgungsleitung 3 verbunden. Der andere Anschluss der Primärwicklung 7a ist mit einem Bezugspotenzial N verbunden. Die Sekundärwicklung 7b des Versorgungstransformators 7 ist mit einem Anschluss der Primärwicklung 5a des Booster-Transformators 5 und mit ihrem zweiten Anschluss mit dem anderen Anschluss der Primärwicklung 5a des Booster-Transformators 5 verbunden. Dieser zweite Anschluss der Sekundärwicklung 7b des Versorgungstransformators wirkt mit einem unterbrechungsfreien Stufenschalter 8 mit fünf Anschlüssen derart zusammen, dass der an der Sekundärwicklung 7b verwendete Anzapfungspunkt unterbrechungsfrei umschaltbar ist.The
Nachteilig bei dem anhand der
Die
Dieser Längsspannungsregler 1 kann in eine Versorgungsleitung 3 eines Mittelspannungsnetzes eingesetzt sein, die beispielsweise zwischen einem nicht gezeichneten Hochspannungs-Mittelspannungs-Transformator (HV-MV-Transformator) und einem ebenfalls nicht gezeichneten Niederspannungsnetz, in welchem Verbraucher angeordnet sind, vorgesehen ist. Am Eingangsanschluss 2 des Längsspannungsreglers 1 liegt eine Spannungsschwankungen unterworfene Eingangsspannung bzw. die Schwankungen unterworfene Systemspannung UL vor. Am Ausgangsanschluss 4 des Längsspannungsreglers 1 wird eine geregelte Ausgangsspannung bzw. eine geregelte Systemspannung UR bereitgestellt. Es gilt:
Bei UB handelt es sich dabei um eine Spannung, die über der in die Versorgungsleitung 3 eingesetzten Ausgangswicklung 5b eines Booster-Transformators 5 abfällt. Diese Spannung UB ist eine in die Versorgungsleitung 3 eingekoppelte bzw. in die Versorgungsleitung 3 transformierte Zusatzspannung. Zur Erzeugung dieser Zusatzspannung weist der Längsspannungsregler 1 eine variable Spannungsquelle 6 auf, die vom bereits genannten Booster-Transformator 5 gebildet wird, der mit einem Stufenschalter 8 zusammenwirkt. Die Spannungsquelle 6, die von der Versorgungsleitung 3 energieversorgt wird, ist eine variable Spannungsquelle, mittels welcher eine Zusatzspannung URB generiert wird, die an der Eingangswicklung 5a des Booster-Transformators 5 anliegt und mittels des Booster-Transformators 5 in die Versorgungsleitung 3 eingekoppelt bzw. in die Versorgungsleitung 3 transformiert wird.U B is a voltage that drops across the output winding 5b of a
Der Booster-Transformator 5 ist folglich derart ausgebildet, dass er sowohl die Erzeugung der Zusatzspannung als auch deren Einkopplung in die Versorgungsleitung 3 vornimmt.The
Zu diesem Zweck ist beim gezeigten ersten Ausführungsbeispiel ein Anschluss der Eingangswicklung 5a des Booster-Transformators 5 über den Stufenschalter 8 mit dem Bezugspotential N und der andere Anschluss der Eingangswicklung 5a des Booster-Transformators 5 mit einem Ausgangsanschluss 4 des Längsspannungsreglers 1 verbunden. Des Weiteren ist ein Anschluss der Ausgangswicklung 5b des Booster-Transformators 5 mit einem Eingangsanschluss 2 des Längsspannungsreglers 1 und der andere Anschluss der Ausgangswicklung 5b mit dem Ausgangsanschluss 4 des Längsspannungsreglers 1 verbunden. Über der Ausgangswicklung 5b des Booster-Transformators 5 fällt die in die Versorgungsleitung 3 eingekoppelte bzw. in die Versorgungsleitung 3 transformierte Zusatzspannung UB ab.For this purpose, in the first exemplary embodiment shown, one connection of the input winding 5a of the
Die variable Spannungsquelle 6 des Längsspannungsreglers 1 wird von der Primärwicklung 5a des Booster-Transformators 5 gebildet, die mit dem Stufenschalter 8 zusammenwirkt. Die Primärwicklung 5a hat beim gezeigten Ausführungsbeispiel fünf Anzapfungen, die an Ausgangsanschlüsse des Stufenschalters 8 angeschlossen sind. Der Eingang des Stufenschalters 8 ist mit dem Bezugspotential N verbunden. Der Stufenschalter 8 ist derart umschaltbar, dass einer seiner insgesamt 5 Ausgangsanschlüsse über die zwischen dem Bezugspotential N und dem Ausgangsanschluss 4 verbleibenden Windungen der Primärwicklung 5a mit dem Ausgangsanschluss 4 verbunden ist. Durch eine Umschaltung des Stufenschalters 8 ist die mittels der variablen Spannungsquelle generierte Zusatzspannung veränderbar, beispielsweise von Anzapfung zu Anzapfung der Primärwicklung 5a um 2%. Zu diesem Zweck sind die Anzapfungen der Primärwicklung 5a des Booster-Transformators 5 bzw. die zugehörigen Ausgangsanschlüsse des Stufenschalters 8 über die Anzahl der Windungen der Primärwicklung 5a derart nichtlinear verteilt, dass eine Veränderung der Auswahl der jeweils verwendeten Anzapfung von Anzapfung zu Anzapfung eine lineare Veränderung der bereitgestellten Zusatzspannung URB ermöglicht. Diese Möglichkeit, die Zusatzspannung zu verändern, erlaubt in vorteilhafter Weise eine Anpassung der Zusatzspannung an die auf der Versorgungsleitung 3 auftretenden Spannungsschwankungen.The
Die
Auch dieser Längsspannungsregler 1 kann in eine Versorgungsleitung 3 eines Mittelspannungsnetzes eingesetzt sein, die beispielsweise zwischen einem nicht gezeichneten Hochspannungs-Mittelspannungs-Transformator (HV-MV-Transformator) und einem ebenfalls nicht gezeichneten Niederspannungsnetz, in welchem Verbraucher angeordnet sind, vorgesehen ist. Am Eingangsanschluss 2 des Längsspannungsreglers 1 liegt eine Spannungsschwankungen unterworfene Eingangsspannung bzw. die Schwankungen unterworfene Systemspannung UL vor. Am Ausgangsanschluss 4 des Längsspannungsreglers 1 wird eine geregelte Ausgangsspannung bzw. eine geregelte Systemspannung UR bereitgestellt. Es gilt:
Bei UB handelt es sich dabei um eine Spannung, die über der in die Versorgungsleitung 3 eingesetzten Ausgangswicklung 5b eines Booster-Transformators 5 abfällt. Diese Spannung UB ist eine in die Versorgungsleitung 3 eingekoppelte bzw. in die Versorgungsleitung 3 transformierte Zusatzspannung. Zur Erzeugung dieser Zusatzspannung weist der Längsspannungsregler 1 eine variable Spannungsquelle 6 auf, die vom bereits genannten Booster-Transformator 5 gebildet wird, der mit einem Stufenschalter 8 zusammenwirkt. Die Spannungsquelle 6, die von der Versorgungsleitung 3 energieversorgt wird, ist eine variable Spannungsquelle, mittels welcher eine Zusatzspannung URB generiert, die an der Eingangswicklung 5a des Booster-Transformators 5 anliegt und mittels des Booster-Transformators 5 in die Versorgungsleitung 3 eingekoppelt bzw. in die Versorgungsleitung 3 transformiert wird.U B is a voltage that drops across the output winding 5b of a
Der Booster-Transformator 5 ist folglich derart ausgebildet, dass er sowohl die Erzeugung der Zusatzspannung als auch deren Einkopplung in die Versorgungsleitung 3 vornimmt.The
Zu diesem Zweck ist beim gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel ein Anschluss der Eingangswicklung 5a des Booster-Transformators 5 über den Stufenschalter 8 mit dem Bezugspotential N und der andere Anschluss der Eingangswicklung 5a des Booster-Transformators 5 mit dem Eingangsanschluss 2 des Längsspannungsreglers 1 verbunden. Des Weiteren ist ein Anschluss der Ausgangswicklung 5b des Booster-Transformators 5 mit dem Eingangsanschluss 2 des Längsspannungsreglers 1 und der andere Anschluss der Ausgangswicklung 5b mit dem Ausgangsanschluss 4 des Längsspannungsreglers 1 verbunden. Über der Ausgangswicklung 5b des Booster-Transformators 5 fällt die in die Versorgungsleitung 3 eingekoppelte bzw. in die Versorgungsleitung 3 transformierte Zusatzspannung UB ab.For this purpose, in the second exemplary embodiment shown, one connection of the input winding 5a of the
Die variable Spannungsquelle 6 des Längsspannungsreglers 1 wird von der Primärwicklung 5a des Booster-Transformators 5 gebildet, der mit dem Stufenschalter 8 zusammenwirkt. Die Primärwicklung 5a hat beim gezeigten Ausführungsbeispiel fünf Anzapfungen, die an Ausgangsanschlüsse des Stufenschalters 8 angeschlossen sind. Der Eingang des Stufenschalters 8 ist mit dem Bezugspotential N verbunden. Der Stufenschalter 8 ist derart umschaltbar, dass einer seiner insgesamt 5 Ausgangsanschlüsse über die zwischen dem Bezugspotential N und dem Eingangsanschluss 2 verbleibenden Windungen der Primärwicklung 5a mit dem Eingangsanschluss 2 verbunden ist. Durch eine Umschaltung des Stufenschalters 8 ist die mittels der variablen Spannungsquelle generierte Zusatzspannung veränderbar, beispielsweise von Anzapfung zu Anzapfung der Primärwicklung 5a um 2%. Zu diesem Zweck sind die Anzapfungen der Primärwicklung 5a des Booster-Transformators 5 bzw. die zugehörigen Ausgangsanschlüsse des Stufenschalters 8 über die Anzahl der Windungen der Primärwicklung 5a derart nichtlinear verteilt, dass eine Veränderung der Auswahl der jeweils verwendeten Anzapfung von Anzapfung zu Anzapfung eine lineare Veränderung der bereitgestellten Zusatzspannung URB ermöglicht. Diese Möglichkeit, die Zusatzspannung zu verändern, erlaubt in vorteilhafter Weise eine Anpassung der Zusatzspannung an die auf der Versorgungsleitung 3 auftretenden Spannungsschwankungen.The
Die anhand der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschriebene Erfindung weist mehrere Vorteile auf.The invention described with reference to the exemplary embodiments described above has a number of advantages.
Ein wesentlicher Vorteil eines Längsspannungsreglers gemäß der Erfindung besteht darin, dass er nur einen Transformator benötigt. Dieser ist sowohl zur Generierung der Zusatzspannung als auch zur Einkopplung dieser Zusatzspannung in die Versorgungsleitung ausgebildet. Dies ermöglicht einen im Vergleich zu bekannten Längsspannungsreglern kompakteren Aufbau. Dieser kompaktere Aufbau wiederum geht mit einer Verkleinerung der Abmessungen des Längsspannungsreglers und einer Verringerung von dessen Gewicht einher. Durch diese Verringerung des Gewichtes und der Abmessungen des Längsspannungsreglers werden auch die Abmessungen und das Gewicht des Gehäuses, in welches der Längsspannungsregler eingebaut ist, reduziert. Beispielsweise hat ein Betongehäuse mit eingebautem Längsspannungsregler nach dem Stand der Technik eine Länge von 2,50 m, eine Breite von 6,00 m und eine Höhe von 3,20 m. Ein Betongehäuse mit eingebautem Längsspannungsregler gemäß der Erfindung hat demgegenüber bei gleichbleibender Länge und Höhe eine reduzierte Breite, die beispielsweise 4,00 m beträgt.A major advantage of a direct-axis voltage regulator according to the invention is that it requires only one transformer. This is designed both to generate the additional voltage and to couple this additional voltage into the supply line. This enables a more compact structure compared to known direct-axis voltage regulators. This more compact structure in turn is accompanied by a reduction in the dimensions of the direct-axis voltage regulator and a reduction in its weight. This reduction in the weight and dimensions of the series voltage regulator also reduces the dimensions and weight of the housing in which the series voltage regulator is installed. For example, a concrete housing with built-in longitudinal voltage regulator according to the prior art has a length of 2.50 m, a width of 6.00 m and a height of 3.20 m Height a reduced width, which is for example 4.00 m.
Aufgrund der genannten Verringerung seines Gewichts und seiner Abmessungen ist die Transportierbarkeit eines in ein Gehäuse eingebauten Längsspannungsreglers verbessert. So kann ein derartiger Längsspannungsregler zum gewünschten Aufstellungsort beispielsweise auch auf der Ladefläche eines Lastkraftwagens transportiert werden, was mit erheblich weniger Aufwand verbunden ist als der Transport eines Längsspannungsreglers mittels eines Tiefladers, wie er bei bekannten Längsspannungsreglern notwendig war. Am Aufstellungsort selbst wird das Gehäuse des Längsspannungsreglers inklusive dem darin eingebauten Längsspannungsregler mittels eines Kranes auf ein vorbereitetes Fundament aufgesetzt.Due to the mentioned reduction in its weight and dimensions, the transportability of a longitudinal voltage regulator built into a housing is improved. Such a longitudinal voltage regulator can be transported to the desired installation site, for example on the loading area of a truck, which is associated with considerably less effort than transporting a longitudinal voltage regulator using a low-loader, as was necessary with known longitudinal voltage regulators. At the installation site itself, the housing of the longitudinal voltage regulator, including the built-in longitudinal voltage regulator, is placed on a prepared foundation using a crane.
Die verbesserte Transportierbarkeit eines Längsspannungsreglers ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn beim Vorliegen einer Notwendigkeit einer Erweiterung eines Stromverteilungsnetzes zusätzliche Energiequellen, insbesondere alternative Energiequellen, an das Stromverteilungsnetz angeschlossen werden sollen. Dies bedeutet oftmals, dass im Bereich der Versorgungsleitungen nicht mehr tolerierbare Spannungsschwankungen auftreten, die durch eine geeignete Spannungsregelung reduziert werden müssen. Zu einer derartigen Spannungsregelung bietet sich an, einen oder mehrere Längsspannungsregler, die die erfindungsgemäßen Merkmale aufweisen, an geeigneten Positionen innerhalb des Stromverteilungsnetzes zu platzieren.The improved portability of a direct-axis voltage regulator is particularly advantageous when additional energy sources, in particular alternative energy sources, are to be connected to the electricity distribution network when there is a need to expand an electricity distribution network. This often means that no longer tolerable voltage fluctuations occur in the area of the supply lines, which must be reduced by suitable voltage regulation. For such a voltage regulation, it is possible to place one or more longitudinal voltage regulators, which have the features according to the invention, at suitable positions within the power distribution network.
Weitere Vorteile eines Längsspannungsreglers gemäß der Erfindung bestehen darin, dass dessen Anschaffungskosten niedriger sind als die Anschaffungskosten bekannter Längsspannungsregler, da er weniger Bauteile aufweist als herkömmliche Längsspannungsregler. Insbesondere werden die Kosten für den bei herkömmlichen Längsspannungsreglern verwendeten Versorgungstransformator eingespart, welcher bei bekannten Längsspannungsreglern zusätzlich zum Booster-Transformator verwendet wird.Further advantages of a series voltage regulator according to the invention are that its acquisition costs are lower than the acquisition costs of known series voltage regulators, since it has fewer components than conventional series voltage regulators. In particular, the costs for the supply transformer used in conventional series voltage regulators are saved, which is used in known series voltage regulators in addition to the booster transformer.
Des Weiteren ist die Energieeffizienz eines Längsspannungsreglers gemäß der Erfindung im Vergleich zur Energieeffizienz herkömmlicher Längsspannungsregler signifikant erhöht. Ein Längsspannungsregler gemäß der Erfindung erzeugt weniger Abwärme als ein bekannter Längsspannungsregler, da er weniger Transformatoren benötigt, und hat deshalb weniger Verluste.Furthermore, the energy efficiency of a series voltage regulator according to the invention is significantly increased compared to the energy efficiency of conventional series voltage regulators. A series voltage regulator according to the invention generates less waste heat than a known series voltage regulator because it requires fewer transformers and therefore has fewer losses.
Des Weiteren ist aufgrund der Reduzierung der Anzahl der verwendeten Bauteile auch die Wahrscheinlichkeit eines Auftretens von Defekten reduziert.Furthermore, due to the reduction in the number of components used, the likelihood of defects occurring is also reduced.
Ferner ist der Aufbau eines Längsspannungsreglers gemäß der Erfindung im Vergleich zu einem Aufbau bekannter Längsspannungsregler vereinfacht.Furthermore, the design of a direct-axis voltage regulator according to the invention is simplified compared to a design of known direct-axis voltage regulators.
Längsspannungsregler mit den erfindungsgemäßen Merkmalen sind insbesondere in ein- oder mehrphasigen Stromverteilungsnetzen wie Mittelspannungsnetzen oder Niederspannungsnetzen verwendbar.Direct-axis voltage regulators with the features according to the invention can be used in particular in single-phase or multi-phase power distribution networks such as medium-voltage networks or low-voltage networks.
- 11
- Längsspannungsregler, StrangreglerLongitudinal voltage regulator, phase regulator
- 22
- Eingangsanschluss des LängsspannungsreglersInput connection of the longitudinal voltage regulator
- 33
- Versorgungsleitungsupply line
- 44
- Ausgangsanschluss des LängsspannungsreglersOutput connection of the longitudinal voltage regulator
- 55
- Booster-TransformatorBooster Transformer
- 5a5a
- Eingangswicklung des Booster-TransformatorsBooster transformer input winding
- 5b5b
- Ausgangswicklung des Booster-TransformatorsBooster transformer output winding
- 66
- Variable SpannungsquelleVariable voltage source
- 77
- Versorgungstransformatorsupply transformer
- 7a7a
- Eingangswicklung des VersorgungstransformatorsInput winding of the supply transformer
- 7b7b
- Ausgangswicklung des VersorgungstransformatorsOutput winding of the supply transformer
- 88th
- Stufenschalterstep switch
- NN
- Bezugspotentialreference potential
- UBUB
- transformierte Zusatzspannung auf der Versorgungsleitungtransformed additional voltage on the supply line
- ULUL
- Eingangsspannung, Systemspannunginput voltage, system voltage
- URur
- Ausgangsspannung, geregelte SystemspannungOutput voltage, regulated system voltage
- URBurb
- Zusatzspannungadditional voltage
Claims (5)
- Series voltage regulator (1) having:- an input connection (2) which is connected to a supply line (3), wherein the supply line (3) can be connected to an input voltage (UL),- an output connection (4) which is configured to provide a regulated output voltage (UR),- a voltage source (6),- a transformer (5) for generating an additional voltage (URB) and for coupling the additional voltage (URB) into the input voltage, and- a tap changer (8),wherein the transformer (5) has an input winding (5a) and an output winding (5b),wherein the output winding (5b) is arranged in the supply line (3),wherein a connection of the output winding (5b) of the transformer (5) is connected to the input connection (2) of the series voltage regulator (1) and the other connection of the output winding (5b) is connected to the output connection (4) of the series voltage regulator (1),wherein the input winding (5a) of the transformer (5) has a plurality of taps which are connected to output connections of the tap changer (8),wherein the voltage source (6) is formed by the input winding (5a) of the transformer (5), which is configured to interact with the tap changer (8) in order to generate the additional voltage (URB),wherein an input connection of the tap changer (8) is connected to a reference potential (N),wherein a connection of the input winding (5a) of the transformer (5) is connected to the reference potential (N) via the tap changer (8) and the other connection of the input winding (5a) is connected to the output connection (4) of the series voltage regulator (1),or wherein a connection of the input winding (5a) of the transformer (5) is connected to the reference potential (N) via the tap changer (8) and the other connection of the input winding (5a) is connected to the input connection (2) of the series voltage regulator (1),characterized in that the positions of the taps are distributed in a non-linear manner over the number of turns of the input winding (5a) of the transformer (5) in such a manner that a change in the selection of a tap enables a linear change in the additional voltage (URB).
- Series voltage regulator according to Claim 1, wherein the polarity of the additional voltage can be changed.
- Series voltage regulator according to Claim 2, wherein the polarity of the additional voltage can be changed by changing the current direction.
- Series voltage regulator according to one of the preceding claims, wherein the number of taps of the input winding (5a) of the transformer (5) is five.
- Use of a series voltage regulator having the features stated in one of the preceding claims in a single-phase or multi-phase electricity distribution network.
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