AT106939B - Verfahren zum bedienungslosen Betrieb von elektrischen Nebenkraftwerken, insbesondere mit Wasserturbinenantrieb. - Google Patents

Description

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  Verfahren zum bedienungslosen Betrieb von elektrischen Nebenkraftwerken, ins- besondere mit   Wasserturbiuenantrieb.   



   Für elektrische Nebenkraftwerke mit Wasserturbinenantrieb ist ein Verfahren zum selbsttätigen Inbetriebsetzen vom Hauptwerk aus bekannt geworden, das darin besteht, dass zunächst die Primärmaschinen durch selbsttätiges Öffnen des Hauptschiebers in Gang gesetzt und darauf die leer mitlaufenden Synchronmaschinen selbsttätig synchronisiert werden. Für kleinere und mittlere Kraftwerke wird aber die hiefür nötige Einrichtung zu teuer. 



   Vor allem um eine selbsttätige Parallelschaltvorrichtung sowie den teuren Turbinenregler zu sparen, wird nach der Erfindung das Kraftwerk bei geschlossenem Turbinenschieber oder geschlossenem Turbinenleitapparat rein elektrisch angelassen, indem die Synchronmaschinen zunächst unerregt ans Netz gelegt und gegebenenfalls bei herabgeminderter Spannung als asynchione Motoren angelassen werden. 



  Nachdem sie dann fast ihre synchrone Drehzahl erreicht haben, werden sie erregt und dadurch synchronsiert. Erst jetzt wird die Turbine beaufschlagt, so dass sich nunmehr der Energiefluss umkehrt und die Turbine Energie an das Netz liefert. 



   In der Zeichnung ist ein Nebenkraftwerk nach der Erfindung mit einem von   einer Turbine. 2   angetriebenen Synchrongenerator 2 schematisch dargestellt. Seine Klemmen sind über den   Anlassschalter   3, den Transformator 4 und den Hauptschalter 5 an das Netz 6 des Hauptwerks angeschlossen. Auf der Netzseite des Schalters 5liegt der Spannungswandler 7 als Stromquelle für die   Hilfsapparate.   



   Wird zwecks Inbetriebsetzung des Nebenkraftwerkes die Leitung 6 bei geschlossenem Hauptschalter 5 vom Hauptwerk aus unter Spannung gesetzt, so wird dadurch zunächst das erste Einschaltrelais 8 erregt und   schliesst   seinen Kontakt. Dadurch erhält der   Einschaltmotor   9 des Anlassschalters 3 Strom und fängt in solchem Drehsinn an zu laufen, dass der   Anlassschalter   3 nach links, d. h. an die Anzapfung des Haupttransformators 4 gelegt wird, die etwa der halben Generatorspannung entsprechen mag. 



   Ist der Schalter 3 nach links geschlossen, so schaltet der Hilfsmotor 9 mittels des Mechanismus 10 und   des Rückführungsumschalters llselbst diejenigewicklung,   die für dieLinkssehaltung des Umschalters 3 gebraucht wird, aus und die für   Reehtsschaltung   des Schalters 3 benötigte Wicklung ein. Die uneregte bzw. über den hohen Widerstand 36 erregte, mit massiven Polschuhen versehene Maschine 2 läuft nun als
Induktionsmotor an und kommt, weil leerlaufend bzw. nur mit der leeren Turbine 1 belastet, rasch auf Touren und dem Synchronismus nahe.

   Die auf der gleichen Welle sitzende selbsterregte   Erregermaschine   12 wirkt als Tachometerdynamo und gibt Spannung auf die Wicklung des Erregerrelais   13,   das durch
Schliessung seines Kontaktes 14 den Widerstand 36 kurzschliesst bzw. den Erregerkreis der Maschine 2 
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 versehen ist, Spannung erhalten und schliesst eine gewisse, einstellbare Zeit danach seinen Kontakt. Da der   Rückführungsschalter   11 den Schaltmotor 9 für die entsprechende Drehrichtung vorbereitet hat, legt dieser Motor nunmehr den Umschalter 3 nach rechts um, so dass die Maschine 2 jetzt an der vollen Spannung des Transformators 4 liegt.

   Mit dem Umschalten des Schalters 3 sind die Kontakte   17   und 19 geöffnet und damit die beiden Einschaltrelais 8 und 20 stromlos geworden, während Kontakt 18 geschlossen 

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 wurde. Dies hat nun zur Folge, dass über den geschlossenen Kontakt 22 des Fliehkraftschalters 21 der Einschaltmotor 25 des Turbinenschiebeis 27 anläuft und diesen hochhebt, bis die Zahnstange seines Getriebes 26 den   Endaussehalter 28   öffnet. Nunmehr läuft die Turbine 1 an und übernimmt die ihrer eingestellten Beaufschlagung entsprechende Leistung, wobei sich der Synchronmotorbetrieb der Maschine 2 in Generatorbetrieb umwandelt. 



   Die Ausserbetriebsetzung des Nebenkraftwerks erfolgt durch Abschalten der Hauptleitung 6 an der Kommandostelle. Dadurch wird das selbsttätige Nebenkraftwerk vollständig entlastet, so dass die Turbine durchgehen will. Der Fliehkraftschalter 21   schlägt aus und schliesst   den Kontakt 24 unter Öffnung der Kontakte 22 und 23, dadurch wird der Magnet 29 aberregt, der die Zahnräder des Getriebes 26 anzieht, und die Gegenfeder bringt so das Ritzel aus dem Eingriff mit der Zahnstange des Schiebers 27. Durch sein Eigengewicht fällt dieser herunter und schliesst so den Wasserzufluss zur Turbine. Gleichzeitig ist durch den Kontakt 24 der Stromkreis der Ausschaltspule 30 des Anlassschalters 3 geschlossen und dieser in seine Mittelstellung gezogen worden.

   Dabei ist die Einrichtung so getroffen, dass hiebei der Umschalter 11 in seiner Bereitschaftslage zum Umlegen des   Anlassschalter   3 nach links verharrt. Nachdem somit die Spannung beidseitig des   Haupttransformators 4 verschwunden,   der Hilfstransformator 7 somit spannungslos geworden und der Fliehkraftschalter 21 beim Abfallen der Drehzahl wieder in die gezeichnete Anlassstellung zurückgekehrt ist, ist das Nebenkraftwerk bereit, den Betrieb wieder aufzunehmen, sobald das Netz 6 wieder unter Spannung gesetzt wird. 



   Bei   Störungen im   Netz 6 werden die bekannten Sicherheitsapparate ausgelöst, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind und den   Anlassschalter   3 zur Auslösung bringen. Ist die Störung behoben, so kann das Kraftwerk wieder selbsttätig in Betrieb gesetzt werden. 



   Im Gegensatz dazu haben Störungen im Nebenkraftwerk selbst mehr bleibenden Charakter. In diesen Fällen muss der Betrieb desselben gesperrt werden, bis eine Kontrolle und die Instandstellung erfolgt ist. Daher ist für den Fall der inneren Störung eine dauernde Abschaltung ohne die Möglichkeit des selbsttätigen Wiedereinsehaltens vorgesehen. Bei inneren Störungen tritt das an die   Strom-und Spannungs-   wandler 31 angeschlossene   Rückwattrelais   32 in Tätigkeit, durch welches die Auslösespule 33 des Hauptschalters 5 erregt wird. Dieser wird ausgelöst und kann nur von Hand wieder eingeschaltet werden. Zu- 
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 und dadurch eine Wiedereinschaltung des Werkes vom Netz 6 aus unmöglich gemacht ist.

   Die   Auslösung   der Ausschaltspule 33 beim eventuellen Ansprechen des   Rückwattrelais   32 infolge des Anlassvorganges, wird dadurch verhindert, dass ihr Stromkreis über den Kontakt 35 am   Endaussehalter 28   des Schiebermotors 25 der Turbine führt, der nur bei voller Öffnung des Turbinenschiebers geschlossen ist. 



   Eine Reihe von weiteren Sicherheitsvorrichtungen sind selbstverständlich   nötig und   ohne weiteres anzubringen ; sie sind aus der Zeichnung weggelassen, um das Schaltbild nicht verwickelter zu machen. 



   Das vorliegende Schaltbild ist für den Fall entworfen, dass die Turbine ohne Regelung arbeitet. 



  Dies ist nur möglich, wenn die in der Zeiteinheit gelieferte Wassermenge entweder konstant oder dem Leistungsbedarf annähernd angepasst ist. Ist dies jedoch nicht der Fall, so muss ein hydraulischer Regler vorgesehen werden. Im allgemeinen braucht dies beim Nebenkraftwerk, bei dem die Drehzahl der Maschinen durch die Frequenz der Hauptkraftwerksmaschinen ohnehin bestimmt ist, kein Drehzahlregler zu sein, sondern es genügt die Regelung auf konstante Beaufschlagung der Leistung in Abhängigkeit vom Oberwasserstand bzw. von der zufliessenenden Wassermenge.

   Statt nun, wie bei dem gezeichneten Beispiel, zum Anlassen und Abstellen der Turbine, den Turbinenschieber elektrisch zu beeinflussen, ist bei geregelten Turbinen lediglich der   bteuerschieber des hydraulischen Hnismotors elektromagnetisch   zu öffnen und zu   schliessen,   was erheblich kleinere Verstellkräfte erfordert. Der Turbinenschieber kann dann noch aus Sicherheitsgründen entweder ebenfalls mit elektrischer Steuerung versehen werden oder bloss eine elektromagnetische Auslösung erhalten, bei deren Ansprachen im Gefahrfalle er sich selbsttätig schliesst, dann aber von Hand   geöffnet werden   muss. 



   Soll das Nebenkraftwerk als Reserve dienen und gelegentlich selbständig arbeiten können, so muss allerdings ein Drehzahlregler vorgesehen werden. In diesem Falle kann ein besonderer Fliehkraftschalter   (21)   entbehrt und das Fliehkraftpendel des Reglers mit entsprechenden Kontakten (22, 23,   24)   
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 vorgesehen werden. 



   Enthält das Nebenkraftwerk mehrere   Maschinensätze,   so können die Schalteinrichtungen entsprechend vermehrt werden. Ferner können Vorrichtungen getroffen werden, die es ermöglichen, vom Hauptwerk aus oder ganz selbsttätig die Zahl der in Betrieb befindlichen Maschinen der jeweiligen Belastung anzupassen. 



   Die beschriebene Einrichtung kann sinngemäss auch bei solchen Kraftwerken angebracht werden, welche mit anderen Kraftmaschine als Wasserturbinen betrieben werden. 

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Claims (1)

1. PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Verfahren zum bedienungslosen Betrieb von elektrischen Nebenkraftwerken mit insbesonderevon Wasserturbinen angetriebenen Synchronmaschinen durch Einschalten oder Ausschalten der Ver- <Desc/Clms Page number 3> EMI3.1 und dann erst die Kraftmaschine angelassen werden.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Inbetriebsetzung in an sich bekannter Weise, jedoch selbsttätig die Synchronmaschinen unerregt oder schwach erregt zunächst an einen Bruchteil (z. B. die Hälfte) der Spannung gelegt, nach ihrem Hoehlaufen durch Einschalten der Erregerwicklung synchronisiert und dann an die volle Spannung gelegt werden, worauf zum Schluss die Kraftmaschine angelassen wird.

   3. Einrichtung zum bedienungslosen Betrieb von elektrischen Nebenkraftwerken gemäss dem Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einschalten der Erregerwicklung die gekuppelte Erregermaschine des Generators als Tachometerdynamo benutzt wird.

   4. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlassschalter, der die Maschine erst an die Teilspannung legt und dann auf volle Spannung umschaltet, von zwei Relais gesteuert wird, von denen das den Teilspannungskontakten des Anlasssehalters zugeordnete unmittelbar bei der FerneiI1chaltung des Nebenkraftwerkes anspricht, während das den Vollspannungskontakten des Anlassschalter zugeordnete eine Verzogerungseimichtung besitzt und ausserdem mit der Einschalt- vorrichtung der Synchronmaschinenerregerwicklung derart verriegelt ist, dass er erst nach erfolgter Einschaltung dieser Wicklung anspricht.

   5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Nebenkraftwerk durch blosses Abschalten vom Hauptkraftwerk aus ausser Betrieb gesetzt wird, wodurch die Kraftmaschine entlastet wird und ihre Drehzahl solange erhöht, bis die Sicherheitsapparate ansprechen und die Kraftmittelzufuhr absperren.

   6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ausseibetriebsetzen vom Hauptwerk bzw. vom Netz aus der Hauptschalter der Oberspannungsseite geschlossen bleibt, so dass das Zuund Abschalten des Nebenkraftwerks ausschliesslich mit dem Schalter auf der Unterspannungsseite des Haupttransformators erfolgt, während der oberspannungsseitige Schalter lediglich bei Störungen im Innern des Nebenkraftwerks sich öffnet und nachher von Hand wieder geschlossen werden muss.

   7. Einrichtung zum bedienungslosen Betrieb von elektrischen Nebenkraftweiken gemäss dem Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein Rückwattrelais, welches bei elektrischen Störungen im Innern des Nebenkraftwerkes anspricht und die Öffnung des oberspannungsseitigen Hauptschalters bewirkt, das aber während der normalen Inbetriebsetzung des Nebenkraftwerks, vorzugsweise durch Kontakte an der Steuerung des Kraftmittelzuflusses für die Kraftmaschine verriegelt ist.

   8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorhandensein eines hydraulischen Reglers für die Kraftmaschine zwecks selbsttätigen Anlassens und Abstellens derselben die Steuervorrichtung dieses Reglers in an sich bekannter Weise elektrisch betätigt wird.

   9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ausserdem das Absperrorgan der Kraftmittelzuleitung elektrisch gesteuert wird.

   10. Einrichtung zum bedienungslosen Betrieb von elektrischen Nebenkraftwerken gemäss den Ansprühen 5 und 9, gekennzeichnet durch einen Fliehkraftschalter, der bei unzulässiger Drehzahlerhöhung die Schliessung des Absperrorgans für den Kraftmittelzufluss unmittelbar veranlasst.