DE102006042754A1 - Synchronous machine e.g. generator, starting device for synchronous compensator, has transformer formed between change-over switch and output of device so that output voltage equal to rated voltage of machine is produced - Google Patents

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Abstract

The device (12) has a change-over switch (13), which is connected with an output of a frequency converter (2). The output of the converter switches to the output/input of the device and an adjustment transformer (9) in the respective switching positions. The transformer is formed between the change-over switch and the output of the device such that an output voltage which is equal to the rated voltage of a synchronous machine (1) is produced. Independent claims are also included for the following: (1) a synchronous compensator with a starting device (2) a method for accelerating a synchronous machine.

Description

Technisches Gebiettechnical area

Die Erfindung betrifft eine Anfahrvorrichtung für eine Synchronmaschine eines Synchronkompensators gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren für das Hochfahren einer Synchronmaschine eines Synchronkompensators gemäß Anspruch 8.The The invention relates to a starting device for a synchronous machine Synchronous compensator according to claim 1 and a method for the startup of a synchronous machine of a synchronous compensator according to claim 8th.

Synchronkompensatoren werden in elektrischen Verbundnetzen (im folgenden auch kurz als Netz bezeichnet) zum Kompensieren des Blindleistungsbedarts eingesetzt. Ein Synchronkompensator weist eine Synchronmaschine auf, die zur Blindlastlieferung oder -absorption im Phasenschieberbetrieb eingesetzt wird. Hierzu wird die Synchronmaschine über- oder untererregt betrieben. Im Übererregungsbetrieb gibt die Synchronmaschine Blindleistung an ein Netz ab, im Untererregungsbetrieb nimmt sie dagegen Blindleistung vom Netz auf.synchronous compensators become in electrical compound networks (in the following also briefly as net used) for compensating the reactive power requirement used. A synchronous compensator has a synchronous machine which is used for Dummy load delivery or absorption used in phase shifter operation becomes. For this purpose, the synchronous machine is operated over- or under-excited. In overexcitation mode The synchronous machine outputs reactive power to a network, in the under-excitation mode On the other hand, it absorbs reactive power from the grid.

Um eine möglichst kurze Bereitstellungszeit des Synchronkompensators für Blindlaständerungen zu erzielen, kann zum Hochfahren eine Anfahrvorrichtung mit einem statischen Frequenzumrichter eingesetzt werden, welche die erforderliche Beschleunigungsleistung für die Synchronmaschine zur Verfügung stellt. Eine derartige Anfahrvorrichtung ist in dem Aufsatz „Grosse Synchronkompensatoren mit statischen Erregungs- und Anwurfeinrichtungen" von Gamlesoeter, K; Peneder, F, erschienen in den Brown Boveri Mitteilung 5-78, Seite 303-311, ausführlich beschrieben.Around one possible Short provision time of the synchronous compensator for reactive load changes can achieve a start-up device with a static to start up Frequency converters are used, which provide the required acceleration performance for the Synchronous machine available provides. Such a starting device is in the essay "Grosse Synchronous compensators with static excitation and launching devices "by Gamlesoeter, K; Peneder, F, published in the Brown Boveri release 5-78, page 303-311, in detail described.

Nach Erreichen einer synchronen Drehzahl wird die Synchronmaschine auf einen wenige Prozente über der Synchrondrehzahl liegenden Wert beschleunigt. Danach wird die Anfahrvorrichtung von der Synchronmaschine getrennt. Die auslaufende Synchronmaschine wird dann von einer Erregungsvorrichtung bis auf ihre Nennspannung erregt. Daraufhin wird eine Synchronisierungsvorrichtung zugeschaltet, die dazu dient, die Synchronmaschine an ein Netz zu schalten, bevor die synchrone Drehzahl wieder unterschritten wird.To Reaching a synchronous speed, the synchronous machine is on a few percent over the synchronous speed is accelerated. After that, the Starting device separated from the synchronous machine. The outgoing synchronous machine is then from an excitation device to its rated voltage excited. Then a synchronization device is switched on, which serves to connect the synchronous machine to a network before the synchronous speed is fallen below again.

Wenn die Synchronisation der Synchronmaschine mit dem Netz fehlschlägt, muss wieder die Anfahrvorrichtung der Synchronmaschine zugeschaltet werden, um die Synchronmaschine abzufangen und erneut über die synchrone Drehzahl hochzufahren. Vor allem bei instabilen Netzen kann es erforderlich sein, den Synchronisationsvorgang mehrere Male bis zu einer erfolgreichen Synchronisierung durchzuführen. Dadurch wird die Anschaltung eines Synchronkompensators an ein Netz verzögert. Da jedoch die Lieferung von Blindleistung vor allem bei schwachen Netzen einen wichtigen Beitrag zur Stabilisierung eines Netzes liefert, sollte die Phase des Anschaltens eines Synchronkompensators an ein Netz möglichst kurz gehalten werden.If the synchronization of the synchronous machine with the network fails, must again the starting device of the synchronous machine are switched on, to intercept the synchronous machine and again via the synchronous speed boot. Especially with unstable networks it may be necessary the synchronization process several times to a successful one Synchronizing. This is the connection of a synchronous compensator to a network delayed. However, because the supply of reactive power, especially in weak networks makes an important contribution to the stabilization of a network, should be the phase of turning a synchronous compensator on Network as short as possible being held.

Darstellung der Erfindungpresentation the invention

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Anfahrvorrichtung für eine Synchronmaschine eines Synchronkompensators und ein Verfahren für das Hochfahren einer Synchronmaschine eines Synchronkompensators zu schaffen, mit denen eine möglichst schnelle Anschaltung des Synchronkompensators an ein elektrisches Verbundnetz erreicht werden kann.task The present invention is therefore a starting device for one Synchronous machine of a synchronous compensator and a method for starting up a synchronous machine of a synchronous compensator, with one as possible fast connection of the synchronous compensator to an electrical Interconnected network can be achieved.

Dabei sollen die Vorrichtung und das Verfahren sowohl für eine Synchronmaschine, die durch eine mechanische Kupplung von der antreibenden Turbine abgekoppelt werden kann, als auch für eine Synchronmaschine, die ohne eine Turhine als Synchronkondensator an das elektrische Verbundnetz geschaltet wird, geeignet sein.there the apparatus and method are intended for both a synchronous machine, by a mechanical clutch from the driving turbine can be decoupled, as well as for a synchronous machine, the without a Turhine connected as a synchronous capacitor to the electrical grid will be suitable.

Diese Aufgabe wird durch eine Anfahrvorrichtung für eine Synchronmaschine eines Synchronkompensators mit den Merkmalen von Anspruch 1 und ein Verfahren für das Hochfahren einer Synchronmaschine eines Synchronkompensators mit den Merkmalen von Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche oder lassen sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Ausführungsbeispielen entnehmen.These Task is by a starting device for a synchronous machine Synchronous compensator with the features of claim 1 and a method for the Starting up a synchronous machine of a synchronous compensator with the Characteristics of claim 8 solved. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims or can be understood from the following description and the embodiments remove.

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, die Anfahrvorrichtung einer Synchronmaschine derart auszubilden, dass sie während des gesamten Hochfahrvorgangs der Synchronmaschine zugeschaltet bleiben kann, bis die Synchronisation der Synchronmaschine mit dem Netz erfolgt ist. Dazu ist die Anfahrvorrichtung erfindungsgemäß derart ausgelegt, dass ihre Ausgangsspannung nahezu gleich der Nennspannung der erregten Synchronmaschine ist. Dadurch kann die Synchronmaschine weitaus schneller als Synchronmaschinen herkömmlicher Synchronkompensatoren dem Netz zugeschaltet werden, da es in der Regel nicht mehr erforderlich ist, die Anfahrvorrichtung vor dem Synchronisationsvorgang von der Synchronmaschine zu trennen.One essential idea of the invention is the starting device a synchronous machine in such a way that during the remain switched on the entire startup process of the synchronous machine until the synchronization of the synchronous machine with the network is done. For this purpose, the starting device according to the invention is designed such that their output voltage is almost equal to the rated voltage of the excited Synchronous machine is. This allows the synchronous machine far out faster than synchronous machines of conventional synchronous compensators connected to the network, since it is usually no longer necessary the starting device before the synchronization process of the synchronous machine to separate.

Die Erfindung betrifft nun eine Anfahrvorrichtung für eine Synchronmaschine eines Synchronkompensators, die einen statischen Frequenzumrichter zur Versorgung der Synchronmaschine mit Strom und Spannung am Stator, um diese selbst als Anwurfmotor zu betreiben, umfasst. Ferner umfasst sie einen Umschalter, der mit einem Ausgang des statischen Frequenzumrichters verbunden ist und in einer ersten Schaltposition den Ausgang des statischen Frequenzumrichters direkt an einen Ausgang der Anfahrvorrichtung und in einer zweiten Schaltposition den Ausgang des statischen Frequenzumrichters an den Eingang eines Transformators schaltet. Der Transformator ist zwischen den Umschalter und dem Ausgang der Anfahrvorrichtung geschaltet und derart ausgebildet, dass er eine Ausgangsspannung erzeugt, die nahezu gleich der Nennspannung der Synchronmaschine ist. Vorzugsweise ist der Transformator ein Zweiwicklungstransformator.The invention now relates to a starting device for a synchronous machine of a synchronous compensator which comprises a static frequency converter for supplying the synchronous machine with current and voltage at the stator in order to operate it as a start-up motor. Furthermore, it includes a switch that is connected to an output of stati is connected in a first switching position and the output of the static frequency directly to an output of the starting device in a first switching position and the output of the static frequency converter to the input of a transformer in a second switching position. The transformer is connected between the changeover switch and the output of the starting device and is designed such that it generates an output voltage which is almost equal to the rated voltage of the synchronous machine. Preferably, the transformer is a two-winding transformer.

Da ein statischer Frequenzumrichter mit einer Ausgangsspannung, die nahezu gleich der Nennspannung der Synchronmaschine ist, sehr leistungsintensiv und damit teuer sein kann, kann mit einer Anfahrvorrichtung gemäß der Erfindung dieser Nachteil umgangen werden. Die Ausgangsspannung der bisher verwendeten statischen Frequenzumrichter, die häufig sehr viel kleiner ist als die Nennspannung der Synchronmaschine, kann durch das Zwischenschalten des Anpasstransformators bis in den Größenbereich der Nennspannung der Synchronmaschine erhöht werden. Damit ist eine Abkoppelung der Anfahrvorrichtung vor Erreichen der Nennspannung in der Synchronmaschine in der Regel nicht mehr erforderlich.There a static frequency converter with an output voltage that is almost equal to the rated voltage of the synchronous machine, very powerful and thus can be expensive, can with a starting device according to the invention this disadvantage will be avoided. The output voltage of the past used static frequency converter, which is often much smaller than the rated voltage of the synchronous machine, can be through the intermediate switching of the matching transformer up to the size range of the rated voltage the synchronous machine increases become. This is a decoupling of the starting device before reaching the rated voltage in the synchronous machine usually no longer required.

Die Anfahrvorrichtung ist vorzugsweise über einen Blocktransformator vom Netz gespeist. Alternativ ist es ebenso möglich, die Anfahrvorrichtung über ein Hilfsnetz zu speisen.The Starting device is preferably via a block transformer powered by the grid. Alternatively, it is also possible, the starting device via a Auxiliary power supply.

Die Erfindung betrifft außerdem einen Synchronkompensator mit einer Steuereinheit zur Steuerung der Anfahrvorrichtung, der Erregung und der Synchronisiervorrrichtung ausgebildet ist.The Invention also relates a synchronous compensator with a control unit for control the starting device, the excitation and the Synchronisiervorrrichtung is trained.

Insbesondere ist die Steuereinheit derart ausgebildet, dass sie während des Anfahrvorgangs den Umschalter derart steuert, dass er sich in einer ersten Phase des Anfahrvorgangs in der ersten Schaltposition und in einer zweiten Phase des Anfahrvorgangs in der zweiten Schaltposition befindet.Especially the control unit is designed such that during the Startup the switch controls such that it is in a first Phase of the start in the first shift position and in one second phase of the starting operation is in the second switching position.

Weiterhin kann die Steuereinheit derart ausgebildet sein, dass sie den in der statischen Erregungsvorrichtung erzeugten Erregerstrom für den Rotor der Synchronmaschine steuert. Dazu kann der Spannungsregler, der die Auf- und Zusteuerung des Gleichrichters der statischen Erregungsvorrichtung regelt, entsprechend den Anforderungen des Anfahrvorgangs mit Hilfe eines von der Regelelektronik erzeugten Steuersignals gesteuert werden.Farther the control unit can be designed such that it corresponds to the in the static excitation device generated excitation current for the rotor the synchronous machine controls. For this purpose, the voltage regulator, the controls the opening and closing of the rectifier of the static excitation device, according to the requirements of the starting process with the help of a be controlled by the control electronics generated control signal.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinheit als Bestandteil der Anfahrvorrichtung ausgebildet. Damit kann diese die komplette Steuerung des Anfahrvorgangs übernehmen, indem sie sowohl das Anfahren der Synchronmaschine, die Erregung der Synchronmaschine und die Synchronisation mit dem Netz steuert.In a further embodiment the control unit is designed as part of the starting device. Thus, this can take over the complete control of the startup process, by both the startup of the synchronous machine, the arousal the synchronous machine and the synchronization with the network controls.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren für das Hochfahren einer Synchronmaschine eines Synchronkompensators, bei dem eine Anfahrvorrichtung die Synchronmaschine in einer ersten Phase bis zu einer Drehzahl hochfährt, die niedriger als die Synchrondrehzahl ist. Die Anfahrvorrichtung fährt die Synchronmaschine in einer zweiten Phase über einen Transformator am Ausgang der Anfahrvorrichtung bis zu ihrer Synchrondrehzahl hoch, und eine Erregungsvorrichtung erregt die Synchronmaschine bis zu ihrer Nennspannung, wobei die Ausgangsspannung der Anfahrvorrichtung nahezu gleich der Nennspannung der Synchronmaschine ist. Anschließend steuert die Steuereinheit die Synchronisiervorrichtung an. Danach passt die Synchronisiervorrichtung die Synchronmaschine an die Netzbedingungen an. Mit diesem Verfahren können die Bedingungen zur Synchronisation der Synchronmaschine mit dem Netz gezielt eingestellt werden, wodurch die Synchronmaschine unverzüglich bei erreichter Synchrondrehzahl und erreichter Nennspannung mit dem Netz verbunden werden kann.The The invention further relates to a method for starting up a synchronous machine a synchronous compensator, in which a starting device, the synchronous machine in a first phase up to a speed, the lower than the synchronous speed. The starting device drives the synchronous machine in a second phase over a transformer at the output of the starting device up to her Synchronous speed high, and an excitation device excites the Synchronous machine up to its rated voltage, the output voltage the starting device almost equal to the nominal voltage of the synchronous machine is. Subsequently the control unit controls the synchronizing device. After that the synchronizer adapts the synchronous machine to the network conditions. With this method can the conditions for synchronization of the synchronous machine with the network be set specifically, causing the synchronous machine without delay achieved synchronous speed and rated voltage achieved with the Network can be connected.

Insbesondere wird der Umschalter in der ersten Phase des Anfahrvorgangs in eine erste Schaltposition geschaltet, die den statischen Frequenzumrichter direkt an die Synchronmaschine schaltet. In der zweiten Phase des Anfahrvorgangs wird der Umschalter in eine zweite Schaltposition geschaltet, die den statischen Frequenzumrichter über den Transformator an die Synchronmaschine schaltet.Especially The switch is in the first phase of the startup in a first switching position connected to the static frequency converter switched directly to the synchronous machine. In the second phase of the Startup, the switch is in a second switching position connected to the static frequency converter via the Transformer to the synchronous machine switches.

Vorzugsweise wird die Anfahrvorrichtung nach erfolgter Synchronisation mit dem Netz von der Synchronmaschine getrennt. Durch die weiter oben erläuterte Anpassung der Ausgangsfrequenz der Anfahrvorrichtung an die Nennfrequenz der Synchronmaschine kann diese solange der Synchronmaschine zugeschaltet bleiben, bis die Synchronisation mit dem Netz erfolgt ist. Damit entfallen die wiederholten Zuschaltungsvorgänge der Anfahrvorrichtung zum erneuten Hochfahren der Synchronmaschine, die beim Einsatz herkömmlicher Anfahrvorrichtungen mit niedrigerer Ausgangsspannung erforderlich werden, wenn eine Synchronisation mit dem Netz fehlschlägt.Preferably is the starting device after synchronization with the Network disconnected from the synchronous machine. Through the adjustment explained above the output frequency of the starting device to the nominal frequency of Synchronous machine can this as long as the synchronous machine switched on remain until it is synchronized with the network. In order to eliminates the repeated connection operations of the starting device for renewed Startup of the synchronous machine, which when using conventional Starting devices with lower output voltage required when synchronization with the network fails.

In einer weiteren Ausführungsform steuert eine Steuereinheit die Versorgung der Synchronmaschine mit einem von der Erregungsvorrichtung gelieferten Erregerstrom. Die Steuereinheit kann als Bestandteil der Anfahrvorrichtung ausgebildet sein. Dadurch können die Bedingungen zum Hochfahren der Synchronmaschine, insbesondere die Regelung des Erregerstroms in Bezug auf den Statorstrom, um die Synchronmaschine selbst als Anwurfmotor zu betreiben, optimiert werden.In a further embodiment a control unit controls the supply of the synchronous machine an excitation current supplied by the excitation device. The Control unit can be designed as part of the starting device be. Thereby can the conditions for starting up the synchronous machine, in particular the regulation of the exciting current with respect to the stator current to the Synchronous machine to operate itself as a start-up engine, optimized become.

Weiterhin kann das Verfahren derart ausgebildet sein, dass die Synchronisiervorrichtung das Anschalten der Synchronmaschine an das Netz und die Synchronisation der Synchronmaschine mit diesem automatisch initialisiert. Sofort nach Erreichen der Synchrondrehzahl und der Nennspannung der Synchronmaschine kann die Synchronisiervorrichtung die Anschaltung der Synchronmaschine an das Netz über das Schließen eines Leistungsschalters steuern, um so den Synchronisationsvorgang einzuleiten und die Zeitspanne für das Hochfahren der Synchronmaschine möglichst kurz zu halten.Farther the method can be designed such that the synchronizing device turning on the synchronous machine to the network and synchronization the synchronous machine is automatically initialized with this. Immediately after reaching the synchronous speed and the nominal voltage of the synchronous machine the synchronizing device can be the connection of the synchronous machine to the network via the closing control a circuit breaker, so the synchronization process initiate and the time span for to keep the startup of the synchronous machine as short as possible.

Schließlich kann das Verfahren auch bei einem mit einer mechanischen Kupplung an die antreibende Turbine gekoppelten Generator angewendet werden. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass die Synchronmaschine ohne die antreibende Turbine (abgekoppelt) hochgefahren werden kann, wenn die Maschine nur für die Blindleistungskompensation eingesetzt werden soll.Finally, can the method also at a with a mechanical coupling The driving turbine coupled generator can be applied. The advantage of this method is that the synchronous machine without the driving turbine (uncoupled) can be raised, if the machine only for the reactive power compensation is to be used.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel. In der Beschreibung, in den Ansprüchen, in der Zusammenfassung und in der Zeichnung werden die in der hinten angeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet.Further Advantages and applications The present invention will become apparent from the following description in connection with the embodiment shown in the drawing. In the description, in the claims, in the abstract and in the drawing are the ones listed in the list below the reference numbers used terms and associated reference numerals used.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description the drawing

Die einzige Zeichnung zeigt einen Schaltplan eines Ausführungsbeispiels eines Synchronkompensators gemäß der Erfindung.The single drawing shows a circuit diagram of an embodiment a synchronous compensator according to the invention.

Weg zur Ausführung der ErfindungWay to execute the invention

Eine Synchronmaschine 1, die ohne anliegendes Drehmoment betrieben wird, ist im Netzbetrieb über einen Leistungsschalter 8 und eine Hochstromableitung 10 mit einem Blocktransformator 6 verbunden. Der Blocktransformator 6 ist über einen Netzleistungsschalter 7 mit einem elektrischen Verbund-Netz 15 verbunden.A synchronous machine 1 , which is operated without applied torque, is in mains operation via a circuit breaker 8th and a high current drain 10 with a block transformer 6 connected. The block transformer 6 is via a mains circuit breaker 7 with an electrical network 15 connected.

Eine statische Erregungsvorrichtung 3 für die Läuferwicklungen der Synchronmaschine 1 ist mit dem Blocktransformator 6 über einen Erregertransformator 4 verbunden. Der Erregertransformator 4 versorgt die statische Erregungsvorrichtung 3 mit elektrischer Energie. Die statische Erregungsvorrichtung 3 umfasst einen gesteuerten Gleichrichter, der vom Erregertransformator gespeist wird, und einen Spannungsregler 3a, der zur Auf- und Zusteuerung des Gleichrichters dient. Der Spannungsregler steuert den Gleichrichter insbesondere entsprechend den Netzbedingungen und damit entsprechend des Blindleistungsbedarfs des Netzes 15. Die statische Erregungsvorrichtung 3 liefert damit den notwendigen Rotorstrom zur Erregung der Synchronmaschine. Durch eine Übererregung der Synchronmaschine 1 kann diese Blindleistung an das Netz 15 abgeben und durch eine Untererregung Blindleistung aus dem Netz 15 aufnehmen.A static excitation device 3 for the rotor windings of the synchronous machine 1 is with the block transformer 6 via an exciter transformer 4 connected. The exciter transformer 4 supplies the static excitation device 3 with electrical energy. The static excitation device 3 includes a controlled rectifier powered by the exciter transformer and a voltage regulator 3a , which serves to open and close the rectifier. The voltage regulator controls the rectifier in particular according to the network conditions and thus according to the reactive power demand of the network 15 , The static excitation device 3 thus supplies the necessary rotor current to excite the synchronous machine. Due to overexcitation of the synchronous machine 1 can this reactive power to the grid 15 and by a lower excitation reactive power from the grid 15 take up.

Zum Hochfahren wird die Synchronmaschine 1 über einen Leistungsschalter 14 mit einer Anfahrvorrichtung 12 verbunden. Die Anfahrvorrichtung 12 umfasst einen statischen Frequenzumrichter 2, einen Umschalter 13 und einen Anpasstransformator 9. Sie wird über einen Dreiwicklungshilfstransformator 5 und den Blocktransformator 6 mit elektrischer Energie aus dem Netz 15 versorgt. Der typischer Weise Dreiwicklungshilfstransformator 5 bildet ferner eine Spannungsversorgung 11 für Niedrigspannungsschaltanlagen, beispielsweise Hilfsanlagen, des Synchronkompensators.To start up the synchronous machine 1 via a circuit breaker 14 with a starting device 12 connected. The starting device 12 includes a static frequency converter 2 , a switch 13 and a matching transformer 9 , It is powered by a three-winding auxiliary transformer 5 and the block transformer 6 with electrical energy from the grid 15 provided. The typical three-winding auxiliary transformer 5 also forms a power supply 11 for low-voltage switchgear, such as auxiliary equipment, the synchronous compensator.

Der Frequenzumrichter 2 umfasst einen gesteuerten Gleichrichter, einen Zwischenkreis mit Drossel und Kurzschlussschutz und einen geregelten Wechselrichter. Eine Regelelektronik 2a steuert den gesteuerten Gleichrichter und den Wechselrichter derart, dass der Frequenzumrichter 2 den notwendigen Strom und die notwendige Spannung mit einer entsprechenden sich verändernden Frequenz zum Anfahren der Synchronmaschine 1 zur Verfügung stellen kann. Die Steuereinheit 16 steuert den Umschalter 13 in seine beiden möglichen Schaltpositionen a und b. Um den Anfahrvorgang zu beginnen, erhält die Steuereinheit 16 ein Regelsignal 17 von vor Ort oder von einer zentralen Steuervorrichtung, beispielsweise von einer digitalen Steuervorrichtung eines Kraftwerkes, die außerdem weitere Regelsignale für den Anfahrvorgang liefert.The frequency converter 2 includes a controlled rectifier, a DC link with choke and short circuit protection and a regulated inverter. An electronic control system 2a controls the controlled rectifier and the inverter such that the frequency converter 2 the necessary current and the necessary voltage with a corresponding changing frequency for starting the synchronous machine 1 can provide. The control unit 16 controls the switch 13 in its two possible switching positions a and b. To start the starting process, the control unit receives 16 a control signal 17 from on-site or from a central control device, for example from a digital control device of a power plant, which also provides further control signals for the starting process.

Zum Anfahren der Synchronmaschine 1 wird in einer ersten Phase der statische Frequenzumrichter 2 direkt der Synchronmaschine zugeschaltet. Der Umschalter 13 befindet sich dabei in der Schaltposition a. Der statische Frequenzumrichter 2 liefert die notwendige Spannung und den notwendigen Strom für den Stator der Synchronmaschine 1, um diese selbst als Anwurfmotor zu betreiben. Der notwendige Erregerstrom im Rotor wird durch die statische Erregungsvorrichtung 3 geliefert und von der Steuereinheit 16 über das Steuersignal 18 gesteuert. Die Synchronmaschine wird in der ersten Phase auf eine untersynchrone Drehzahl beschleunigt.To start the synchronous machine 1 will be in a first phase of the static frequency converter 2 directly connected to the synchronous machine. The switch 13 is located in the switching position a. The static frequency converter 2 provides the necessary voltage and current for the stator of the synchronous machine 1 to operate this as a start-up motor itself. The necessary excitation current in the rotor is caused by the static excitation device 3 delivered and from the control unit 16 via the control signal 18 controlled. The synchronous machine is accelerated in the first phase to a subsynchronous speed.

In einer zweiten Phase wird der Umschalter 13 von der Steuereinheit 16 umgeschaltet, so dass er sich in der Schaltposition b befindet. In dieser Schaltposition ist der statische Frequenzumrichter 2 über den Anpasstransformator 9 der Synchronmaschine 1 zugeschaltet. Die Synchronmaschine 1 wird nun auf ihre Synchrondrehzahl beschleunigt und auf ihre Nennspannung erregt. Der Anpasstransformator 9 ist derart ausgebildet, dass er die Ausgangsspannung der Anfahrvorrichtung 12 transformiert, die hoch genug ist, damit die Anfahrvorrichtung 12 vor der Erregung auf ihre Nennspannung und vor der Synchronisation mit dem Netz 15 nicht von der Synchronmaschine 1 getrennt werden muss.In a second phase, the switch 13 from the control unit 16 switched so that it is in the switching position b. In this switching position is the static frequency converter 2 over the matching transformer 9 the synchronous machine 1 switched on. The synchronous machine 1 is now accelerated to its synchronous speed and excited to its rated voltage. The matching transformer 9 is designed such that it the output voltage of the starting device 12 which is high enough to allow the starting device 12 before the excitement to its rated voltage and before synchronization with the grid 15 not from the synchronous machine 1 must be disconnected.

Im Anschluss an die zweite Phase, d.h. wenn die Synchronmaschine 1 ihre Synchrondrehzahl erreicht hat, tritt die Synchronisiervorrrichtung 19 in Funktion. Diese gibt an die Anfahrvorrichtung 12 die für das Erfüllen der Synchronisierbedingungen erforderlichen Stellsignale 21. Bei Erreichen der Synchronisierbedingungen erhält der Leistungsschalter 8 der Synchronmaschine 1 einen Einschaltbefehl 20 von der Synchronisiervorrrichtung 19. Erst nach erfolgter Synchronisation der Synchronmaschine 1 mit dem Netz 15 wird die Anfahrvorrichtung 12 durch das Öffnen des Trennschalters 14 von der Synchronmaschine 1 getrennt und abgestellt.Following the second phase, ie when the synchronous machine 1 has reached its synchronous speed, the Synchronisiervorrrichtung occurs 19 in function. This gives to the starting device 12 the control signals required to meet the synchronization conditions 21 , When the synchronization conditions are reached, the circuit breaker is replaced 8th the synchronous machine 1 a switch-on command 20 from the Synchronisiervorrrichtung 19 , Only after synchronization of the synchronous machine 1 with the net 15 becomes the starting device 12 by opening the circuit breaker 14 from the synchronous machine 1 disconnected and turned off.

Die Synchronmaschine 1 ist damit dem Netz 15 zur Blindleistungskompensation zugeschaltet. Die für den Netzbetrieb erforderlichen Hilfsanlagen der Synchronmaschine 1 werden über den Hilfstransformator 5 mit der notwendigen Energie versorgt. Die weitere Steuerung der Synchronmaschine kann nun beispielsweise von der zentralen Steuervorrichtung eines Kraftwerks oder einer Netzleitstelle übernommen werden.The synchronous machine 1 is thus the net 15 switched on for reactive power compensation. The auxiliary systems of the synchronous machine required for mains operation 1 be via the auxiliary transformer 5 supplied with the necessary energy. The further control of the synchronous machine can now be taken over, for example, from the central control device of a power plant or a network control center.

11
Synchronmaschinesynchronous machine
22
Statischer FrequenzumrichterStatic frequency converter
2a2a
Regelelektronikcontrol electronics
33
Statische Erregungsvorrichtungstatic excitation device
3a3a
Spannungsreglervoltage regulators
44
Erregertransformatorexciter transformer
55
DreiwicklungshilfstransformatorThree winding auxiliary transformer
66
Blocktransformatorblock transformer
77
NetzleistungsschalterGrid breaker
88th
Leistungsschalter von 1 Circuit breaker of 1
99
Anpasstransformatormatching transformer
1010
HochstromableitungHigh-current discharge
1111
Spannungsversorgungpower supply
1212
Anfahrvorrichtungstarting device
1313
Umschalter von 12 Switch from 12
1414
Leistungsschalter von 12 Circuit breaker of 12
1515
Netznetwork
1616
Steuereinheitcontrol unit
1717
Regelsignalcontrol signal
1818
Steuersignal für 3 Control signal for 3
1919
Synchronisiervorrichtungsynchronizing
2020
Einschaltbefehlswitch-on
2121
StelisignalStelisignal

Claims (15)

Anfahrvorrichtung (12) für eine Synchronmaschine (1) eines Synchronkompensators, umfassend einen statischen Frequenzumrichter (2) zur Versorgung der Synchronmaschine (1) mit Strom und Spannung am Stator, um diese selbst als Anwurfmotor zu betreiben, einen Umschalter (13), der mit einem Ausgang des statischen Frequenzumrichters (2) verbunden ist, in einer ersten Schaltposition (a) den Ausgang des statischen Frequenzumrichters (2) direkt an einen Ausgang der Anfahrvorrichtung (12) und in einer zweiten Schaltposition (b) den Ausgang des statischen Frequenzumrichters (2) an den Eingang eines Anpasstransformators (9) schaltet, wobei der Anpasstransformator (9) zwischen den Umschalter (13) und dem Ausgang der Anfahrvorrichtung (12) geschaltet und derart ausgebildet ist, dass er eine Ausgangsspannung erzeugt, die nahezu gleich der Nennspannung der Synchronmaschine (1) ist.Starting device ( 12 ) for a synchronous machine ( 1 ) of a synchronous compensator, comprising a static frequency converter ( 2 ) for supplying the synchronous machine ( 1 ) with current and voltage at the stator, in order to operate it as a start-up motor, a switch ( 13 ) connected to an output of the static frequency converter ( 2 ), in a first switching position (a) the output of the static frequency converter ( 2 ) directly to an exit of the starting device ( 12 ) and in a second switching position (b) the output of the static frequency converter ( 2 ) to the input of a matching transformer ( 9 ), wherein the matching transformer ( 9 ) between the switches ( 13 ) and the output of the starting device ( 12 ) and is designed such that it generates an output voltage which is almost equal to the rated voltage of the synchronous machine ( 1 ). Anfahrvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anpasstransformator (9) ein Zweiwindungstransformator ist.Starting device according to claim 1, characterized in that the matching transformer ( 9 ) is a two-winding transformer. Anfahrvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie über einen Blocktransformator (6) von einem Netz (15) gespeist ist.Starting device according to claim 1 or 2, characterized in that it has a block transformer ( 6 ) from a network ( 15 ) is fed. Synchronkompensator mit einer Anfahrvorrichtung (12) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und einer Steuereinheit (16), die zur Steuerung des Umschalter (13) ausgebildet ist.Synchronous compensator with a starting device ( 12 ) according to one of the preceding claims and a control unit ( 16 ) used to control the switch ( 13 ) is trained. Synchronkompensator gemäß Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (16) ferner ausgebildet ist, den in der statischen Erregungsvorrichtung (3) erzeugten Erregerstrom für den Rotor der Synchronmaschine (1) zu steuern.Synchronous compensator according to claim 4, characterized in that the control unit ( 16 ) is further formed in the static excitation device ( 3 ) generated excitation current for the rotor of the synchronous machine ( 1 ) to control. Synchronkompensator gemäß einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (16) als Bestandteil der Anfahrvorrichtung (12) ausgebildet ist.Synchronous compensator according to one of claims 4 or 5, characterized in that the control unit ( 16 ) as part of the starting device ( 12 ) is trained. Synchronkompensator mit einer Anfahrvorrichtung (12) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und einer Regelelektronik (2a), die zur Steuerung eines gesteuerten Gleichrichters und eines Wechselrichters des statischen Frequenzumrichters (2) ausgebildet ist.Synchronous compensator with a starting device ( 12 ) according to one of the preceding claims and a control electronics ( 2a ) used to control a controlled rectifier and an inverter of the static frequency converter ( 2 ) is trained. Verfahren für das Hochfahren einer Synchronmaschine (1) eines Synchronkompensators, bei dem eine Anfahrvorrichtung (12) die Synchronmaschine (1) in einer ersten Phase bis zu einer Drehzahl hochfährt, die niedriger als die Synchrondrehzahl ist, die Anfahrvorrichtung (12) die Synchronmaschine (1) in einer zweiten Phase über einen Transformator (9) am Ausgang der Anfahrvorrichtung (12) bis zu ihrer Synchrondrehzahl hochfährt und eine Erregungsvorrichtung (3) die Synchronmaschine (1) bis zu ihrer Nennspannung erregt, wobei die Ausgangsspannung der Anfahrvorrichtung (12) nahezu gleich der Nennspannung der Synchronmaschine (1) ist, und die Anfahrvorrichtung (12) anschließend die Synchronmaschine (1) nach der Zuschaltung an ein Netz (15) mit diesem synchronisiert.Method for starting up a synchronous machine ( 1 ) of a synchronous compensator, in which a starting device ( 12 ) the synchronous machine ( 1 ) in a first phase up to a speed which is lower than the synchronous speed, the starting device ( 12 ) the synchronous machine ( 1 ) in a second phase via a transformer ( 9 ) at the exit of the starting device ( 12 ) up to its synchronous speed and an excitation device ( 3 ) the synchronous machine ( 1 ) is energized to its rated voltage, the output voltage of the starting device ( 12 ) is almost equal to the nominal voltage of the synchronous machine ( 1 ), and the starting device ( 12 ) then the synchronous machine ( 1 ) after being connected to a network ( 15 ) synchronized with this. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschalter (13) in der ersten Phase des Anfahrvorgangs in eine erste Schaltposition (a) geschaltet wird, die den statischen Frequenzumrichter (2) direkt an die Synchronmaschine (1) schaltet.Method according to claim 8, characterized in that the switch ( 13 ) is switched in the first phase of the starting operation in a first switching position (a), the static frequency converter ( 2 ) directly to the synchronous machine ( 1 ) switches. Verfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschalter (13) in der zweiten Phase des Anfahrvorgangs in eine zweite Schaltposition (b) geschaltet wird, die den statischen Frequenz umrichter (2) über den Transformator (9) an die Synchronmaschine (1) schaltet.Method according to claim 8 or 9, characterized in that the switch ( 13 ) is switched in the second phase of the starting operation in a second switching position (b), the static frequency converter ( 2 ) over the transformer ( 9 ) to the synchronous machine ( 1 ) switches. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach erfolgter Synchronisation mit dem Netz (15) die Anfahrvorrichtung (12) von der Synchronmaschine (1) getrennt wird.Method according to one of claims 8 to 10, characterized in that after synchronization with the network ( 15 ) the starting device ( 12 ) from the synchronous machine ( 1 ) is separated. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit (16) die Versorgung der Synchronmaschine (1) mit einem von der Erregungsvorrichtung (3) gelieferten Erregerstrom steuert.Method according to one of claims 8 to 11, characterized in that a control unit ( 16 ) the supply of the synchronous machine ( 1 ) with one of the excitation device ( 3 ) supplied excitation current controls. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anfahrvorrichtung (12) die Anschaltung der Synchronmaschine (1) an das Netz (15) und die Synchronisation der Synchronmaschine (1) mit diesem automatisch initialisiert.Method according to one of claims 8 to 12, characterized in that the starting device ( 12 ) the connection of the synchronous machine ( 1 ) to the network ( 15 ) and the synchronization of the synchronous machine ( 1 ) with this automatically initialized. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anfahrvorrichtung (12) die Synchronmaschine (1) durch Erzeugung von Impulsen mit dem Netz (15) synchronisiert.Method according to one of claims 8 to 13, characterized in that the starting device ( 12 ) the synchronous machine ( 1 ) by generating pulses with the network ( 15 ) synchronized. Verfahren gemäß Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisation über ein Synchronisiergerät (19) erfolgt.A method according to claim 13 or 14, characterized in that the synchronization via a synchronizing device ( 19 ) he follows.
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