DE1563539C - Verfahren zur Blindleistungsregelung von elektrischen Netzen und Schaltungsanordnung zur Ausführung dieses Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Blindleistungsregelung von elektrischen Netzen und Schaltungsanordnung zur Ausführung dieses VerfahrensInfo
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Description
3 4
der Sperrspannung an seiner Steuerelektrode geöffnet. Die Steuerung der Hilfsventilgruppen 18, 19, 20, 21
Da die Anodenspannung des Ventils 4 unmittelbar erfolgt durch eine selbsttätige Regeleinheit 22 über
darauf höher wird als seine Katodenspannung, fließt Steuereinheiten 23, 24, die die Lage des Öffnungszeit-
durch die Kondensatorbatterie wieder ein Strom. punktes dieser Ventile beeinflussen. Die Ventile 9, 10
Dabei wird das Öffnen des Ventils 4 von keinem 5 werden durch Öffnungsimpulse U3 (F i g. 2) gesteuert,
Stromstoß begleitet, da die Kommutierung in dem welche an ihren Steuerelektroden angelegt werden. Die
Augenblick erfolgt, wo die Netzspannung U1 und die Dauer der Steuerimpulse U3 und ihre Verschiebung
Batteriespannung U2 praktisch gleich sind. Der Strom gegenüber dem Anfang jeder Halbwelle der Netz-
i2(2) fließt durch die Kondensatorbatterie 2 bis zum spannung CZ1 wird zu 90° el angenommen.
Augenblick, wo der Impulsgenerator 3 seinen nächsten io F i g. 2 zeigt den Verlauf der Öffnungsspannungen
Impuls abgibt. U3^1) und /T3V2; und ihre Phasenlage gegenüber der
Diese Arbeitsfolge der Ventile 1, 4 wiederholt sich Netzspannung U1 und läßt erkennen, daß bei An-
in jeder Periode der Netzwechselspannung Ui. Dabei Wendung genügend langer Öffnungsimpulse die Ven-
wird die Höhe der von der Kondensatorbatterie 2 ans tile 9, 10 in den Zeitpunkten geöffnet werden, in
Netz abgegebenen Blindleistung durch die Zeit be- 15 welchen die Anodenspannung des nächstfolgenden
stimmt, innerhalb welcher während jeder Periode der Ventils höher als die Katodenspannung ist.
Kondensatorstrom z2 fließt. Diese Blindleistung läßt Jede Phase der erfindungsgemäßen Einrichtung hat
sich durch zeitliche Verschiebung der vom Impuls- die gleiche Wirkungsweise, wie bereits bei Erläuterung
generator 3 erzeugten Stromimpulse Z1 gegenüber dem des erfindungsgemäßen Regelverfahrens angegeben.
Periodenbeginn der Netzwechselspannung erreichen. 20 Der sich als Summenstrom beider Einheiten ergebende
F i g. 3 zeigt das Schaltbild einer Einrichtung, die Blindstrom hat einen Verlauf, der infolge der Komdie
Regelung eines Drehstromnetzes nach dem erfin- pensation der höheren Harmonischen der Netzspandungsgemäßen
Verfahren ermöglicht. Sie besteht nung einer Sinuslinie nahekommt,
grundsätzlich aus zwei im Parallelbetrieb arbeitenden Ein solcher Blindstromverlauf ist hier durch die Drehstromeinheiten, die sich nur in der Schaltung der 25 Anwendung unterschiedlicher Schaltungsgruppen für Netztransformatoren 5, 6 unterscheiden. Jede Dreh- die Transformatorenwicklungen 5, 6 erreicht, über Stromeinheit enthält eine zu einer Dreiphasengruppe welche die Drehstromeinheiten ans Netz angeschlossen geschaltete Kondensatorbatterie 7 bzw. 8. Jede Bat- werden. ,
grundsätzlich aus zwei im Parallelbetrieb arbeitenden Ein solcher Blindstromverlauf ist hier durch die Drehstromeinheiten, die sich nur in der Schaltung der 25 Anwendung unterschiedlicher Schaltungsgruppen für Netztransformatoren 5, 6 unterscheiden. Jede Dreh- die Transformatorenwicklungen 5, 6 erreicht, über Stromeinheit enthält eine zu einer Dreiphasengruppe welche die Drehstromeinheiten ans Netz angeschlossen geschaltete Kondensatorbatterie 7 bzw. 8. Jede Bat- werden. ,
teriephase liegt in Reihe mit einer aus zwei Steuer- Die Formierung von Stromimpulsen, durch welche
baren Ventilen 9, 10 bestehenden gegenläufigen Par- 30 die statischen Kondensatoren 7,8 nachgeladen werden,
allelschaltung an einer Phasenklemme des entspre- erfolgt im Impulsgenerator 11 bei öffnung eines der
chenden Leistungstransformators. Die Wicklungen Hilfsventilgruppen 18, 19, 20, 21. Dabei entlädt sich
der Leistungstransformatoren 5, 6 sind gemäß solchen einer der Kondensatoren 14, 15 im Schwingkreis der
Schaltgruppen verbunden, die eine Kompensation der betreffenden Phase. Das geöffnete Ventil läßt die erste
höheren Harmonischen der Netzspannung ermöglichen. 35 Halbwelle des Entladungsstromes durch und wird
Die Wicklungen des Transformators 5 sind als Stern- darauf undurchlässig. Der nun gewonnene Impuls-Dreieck
und die des Transformators 6 als Stern-Zick- strom wird im Transformator umgeformt und gelangt
zack geschaltet. in die statischen Kondensatoren 7, 8 derjenigen Phase,
Als Steuerimpulsquelle zur Beeinflussung der Öff- die dem betreffenden Schwingkreis zugeordnet ist.
nungsdauer der Ventile 9, 10 bei Nachladung von 40 Zwei Hilfsventilgruppen, die Anodengruppe 18, 19 Kondensatorbatterien 7, 8 dient eine Steuerimpuls- und die Katodengruppe 20, 21, dienen zur Erzeugung quelle 11. Sie enthält die Gleichspannungsquellen 12, von Stromimpulsen entgegengesetzter Richtungen.
13, zwei aus Kondensatoren 14, 15 und Impulstrans- Die Verstellung der Öffnungszeitpunkte der Hilfsformatoren 16, 17 bestehende dreiphasige Schwing- ventilgruppen 18, 19, 20, 21 wird durch die selbstkreise, sechs Hilfsventile 18, 19 der Anodengruppe 45 tätige Regeleinheit 22 verwirklicht. Die vorliegende und sechs Hilfsventile 20, 21 der Katodengruppe, Einrichtung ermöglicht eine Änderung der abgegebewobei je eine der Wicklungen der Transformatoren 16, nen Blindleistung in den drei Phasen entweder um 17 an den Belägen der statischen Kondensatoren 7, 8 denselben Betrag oder um verschiedene Beträge. Im angeschlossen ist. Beide Ventilgruppen dienen zur letzten Fall läßt sich die erfindungsgemäße Einrichtung Steuerung des Stromes in den Schwingkreisen. 5° zum Symmetrieren des Netzes einsetzen.
nungsdauer der Ventile 9, 10 bei Nachladung von 40 Zwei Hilfsventilgruppen, die Anodengruppe 18, 19 Kondensatorbatterien 7, 8 dient eine Steuerimpuls- und die Katodengruppe 20, 21, dienen zur Erzeugung quelle 11. Sie enthält die Gleichspannungsquellen 12, von Stromimpulsen entgegengesetzter Richtungen.
13, zwei aus Kondensatoren 14, 15 und Impulstrans- Die Verstellung der Öffnungszeitpunkte der Hilfsformatoren 16, 17 bestehende dreiphasige Schwing- ventilgruppen 18, 19, 20, 21 wird durch die selbstkreise, sechs Hilfsventile 18, 19 der Anodengruppe 45 tätige Regeleinheit 22 verwirklicht. Die vorliegende und sechs Hilfsventile 20, 21 der Katodengruppe, Einrichtung ermöglicht eine Änderung der abgegebewobei je eine der Wicklungen der Transformatoren 16, nen Blindleistung in den drei Phasen entweder um 17 an den Belägen der statischen Kondensatoren 7, 8 denselben Betrag oder um verschiedene Beträge. Im angeschlossen ist. Beide Ventilgruppen dienen zur letzten Fall läßt sich die erfindungsgemäße Einrichtung Steuerung des Stromes in den Schwingkreisen. 5° zum Symmetrieren des Netzes einsetzen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Verfahren zur Blindleistungsregelung elektri- Spannung an seinen Klemmen nicht gleich Null sind,
scher Netze durch Änderung der Öffnungsdauer Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
von steuerbaren Ventilen, die in Reihe mit stati- 5 solches Verfahren zur Blindleistungsregehang von elekschen
Kondensatoren ans Netz angeschlossen sind, trischen Netzen anzugeben, das eine stufenlose und
dadurch gekennzeichnet, daß diese verzögerungsfreie Regelung der Blindleistung ohne
Änderung durch das Nachladen der statischen Stromstöße ermöglicht.
Kondensatoren (2) durch Stromimpulse (Z1) bis auf Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eineine
Spannung, die höher als die Netzspannung ist, io gangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst,
durchgeführt wird (P. Lg. 1). daß die Änderung der Öffnungsdauer der steuerbaren
2. Schaltungsanordnung zur Ausführung des Ventile durch das Nachladen der statischen Konden-Verfahrens
nach Anspruch 1, mit statischen Kon- satoren durch Stromimpulse bis auf eine Spannung,
densatoren, die in Reihe mit gegenläufig parallel- die höher als die Netzspannung ist, durchgeführt wird,
geschalteten steuerbaren Ventilen liegen, dadurch 15 Dieses Verfahren kann durch eine Schaltung bzw.
gekennzeichnet, daß die steuerbaren Ventile (9, 10) Einrichtung ausgeführt werden, bei der die steuerbaren
und die statischen, Kondensatoren (7, 8) zu zwei Ventile und die statischen Phasenschieberkondensasymmetrischen
Dreh Stromeinheiten zusammenge- toren zu zwei symmetrischen Drehstromeinheiten zuschaltet
und über Drehstromtransformatoren (5, 6) sammengeschaltet sind, welche über Drehstromtransans
Netz angeschlossen sind und die statischen Kon- 20 f ormatoren an das geregelte Netz angeschlossen werden,
densatoren der symmetrischen Drehstromeinheiten wobei die Schaltungsgruppen der Wicklungen dieser
durch eine Steuerimpulsquelle (11) nachladbar sind Drehstromtransformatoren eine Kompensation der
sowie die höhere Harmonische durch Zusammen- höheren Harmonischen der Netzspannung gewährschalten
der Wicklungsgruppen der Drehtransfor- leistet. Die Einrichtung enthält ferner einen Generator
matoren (5, 6) kompensiert ist (F i g. 3). 25 zur Erzeugung von Steuerimpulsen zur Nachladung
3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekenn- der Phasenschieberkondensatoren der symmetrischen
zeichnet, daß die Steuerimpulsquelle (11) zwei Drehstromeinheiten.
symmetrische Drehstromschwingkreise (14, 16; 15, Der Steuerimpulsgenerator enthält gemäß weiterer
17), zwei Gleichspannungsquellen (12, 13) zur Ausgestaltung zwei symmetrisch aufgebaute dreipha-Stromversorgung
der Schwingkreise und Hilfs- 30 sige Schwingkreise, von denen jeder aus Dreiphasenventilgruppen
(18, 19, 20, 21) zur Stromsteuerung gruppen von Impulstransformatoren und Dreiphasender
Schwingkreise.enthält, wobei jeder der Schwing- gruppen von Kondensatoren besteht und zwei Gleichkreise
Drehstromgruppen aus Impulstransforma- Spannungsquellen zur Stromversorgung der Schwingtoren
(16, 17) und Kondensatoren (14, 15) auf- kreise und Gruppen von steuerbaren Hilfsventilen zur
weist (F i g. 3). · r; ·- 35 Stromsteuerung der Schwingkreise enthält.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der
Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Blind- beschrieben. Es zeigt
leistungsregelung elektrischer Netze durch Änderung F i g. 1 das elektrische Einphasenprinzipschaltbild
der Öffnungsdauer von steuerbaren Ventilen, die in 4° der Einrichtung, an Hand der..das Regelverfahren
Reihe mit statischen Kondensatoren ans Netz ange- erläutert wird,
schlossen sind. .·;:■- ' Fi g. 2 den Verlauf von Spannungen und Strömen
Zur Blindleistungsregelung von modernen elektri- in der Schaltung nach F i g. 1 sowie Steuerspannungen
sehen Netzsystemen sowie Energieversorgungsnetzen der Ventile,
industrieller Betriebe- und elektrischer Bahnen ver- 45 F i g. 3 Prinzipschaltbild der Einrichtung zur Auswendet
man vielfach Blindleistungsgeneratoren in führung des Verfahrens bei einem Drehstromnetz.
Form von statischen Kondensatorbatterien. Der Ein- Wie aus F i g. 1 und 2 ersichtlich, ist die Anodenfluß der Kondensatorbatterie auf den Kennlinien- spannung eines geöffneten Ventils 1 um den Betrag verlauf eines Netzes bzw. Netzsystems kann erhöht des geringen Unterschiedes zwischen der Netzspan- und ihr Betriebsverhälten und Wirtschaftlichkeit be- 50 nung U1 und der Kondensatorspannung U2 höher als günstigt werden, wenn die ans Netz abgegebene Blind- seine Katodenspannung. Dieser Spannungsunterschied leistung entsprechend dem bestehenden Bedarf ein- tiitt als Spannungsabfall am Ventil 1 auf. Das Ventil 1 gestellt wird. In dieser Hinsicht treten als aussichts- läßt nur dann Strom durch, wenn die Spannungsreichste Regeleinrichtungen diejenigen in Vordergrund, differenz U1- U2 positiv ist. Deshalb läßt man zum die unter stationären Betriebsverhältnissen eine stufen- 55 Sperren des Ventils 1 durch eine Kondensatorbatterie 2 lose und in Störungsfällen eine sprunghafte Änderung einen von einem Impulsgenerator 3 erzeugten Stromder abgegebenen Blindleistung ermöglichen. impuls 1^1) in der Richtung des durch die Kondensator-Es ist ein Verfahren zur Blindleistungsregelung elek- batterie unter der Wirkung der Spannung U1 fließentrischer Netze mit Hilfe von Einrichtungen bekannt, den Stromes 4ω durch. Im Augenblick der Impulsgabe die statische Kondensatoren und gegenparallelgeschal- 60 wird an der Steuerelektrode des Ventils 1 eine Sperrtete steuerbare Ventile in einer Reihenschaltung ent- Spannung angelegt. Unmittelbar nach Sperrung des halten. Bei solchen Schaltungen wird die abgegebene Ventils 1 fließt durch die Kondensatorbatterie 2 kein Blindleistung durch Änderung der Öffnungsdauer der Strom. Die Batteriespannung bleibt unveränderlich steuerbaren Ventile geregelt. und hat den Wert, den sie im Augenblick der Ventil-
Form von statischen Kondensatorbatterien. Der Ein- Wie aus F i g. 1 und 2 ersichtlich, ist die Anodenfluß der Kondensatorbatterie auf den Kennlinien- spannung eines geöffneten Ventils 1 um den Betrag verlauf eines Netzes bzw. Netzsystems kann erhöht des geringen Unterschiedes zwischen der Netzspan- und ihr Betriebsverhälten und Wirtschaftlichkeit be- 50 nung U1 und der Kondensatorspannung U2 höher als günstigt werden, wenn die ans Netz abgegebene Blind- seine Katodenspannung. Dieser Spannungsunterschied leistung entsprechend dem bestehenden Bedarf ein- tiitt als Spannungsabfall am Ventil 1 auf. Das Ventil 1 gestellt wird. In dieser Hinsicht treten als aussichts- läßt nur dann Strom durch, wenn die Spannungsreichste Regeleinrichtungen diejenigen in Vordergrund, differenz U1- U2 positiv ist. Deshalb läßt man zum die unter stationären Betriebsverhältnissen eine stufen- 55 Sperren des Ventils 1 durch eine Kondensatorbatterie 2 lose und in Störungsfällen eine sprunghafte Änderung einen von einem Impulsgenerator 3 erzeugten Stromder abgegebenen Blindleistung ermöglichen. impuls 1^1) in der Richtung des durch die Kondensator-Es ist ein Verfahren zur Blindleistungsregelung elek- batterie unter der Wirkung der Spannung U1 fließentrischer Netze mit Hilfe von Einrichtungen bekannt, den Stromes 4ω durch. Im Augenblick der Impulsgabe die statische Kondensatoren und gegenparallelgeschal- 60 wird an der Steuerelektrode des Ventils 1 eine Sperrtete steuerbare Ventile in einer Reihenschaltung ent- Spannung angelegt. Unmittelbar nach Sperrung des halten. Bei solchen Schaltungen wird die abgegebene Ventils 1 fließt durch die Kondensatorbatterie 2 kein Blindleistung durch Änderung der Öffnungsdauer der Strom. Die Batteriespannung bleibt unveränderlich steuerbaren Ventile geregelt. und hat den Wert, den sie im Augenblick der Ventil-
Hierbei treten aber starke Stromstöße auf, die zwei- 65 sperrung erreicht hatte.
mal innerhalb jeder Periode vorhanden sind und da- Im Augenblick, wo die wechselnde Netzspannung U1
durch zustande kommen, daß der in der Einrichtung auf die Spannung U2 an der Kondensatorbatterie zuenthaltene
Stromkreis mit einer Kapazität und niedri- rückgegangen ist, wird ein Ventil 4 durch Aufhebung
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