DE971265C - Arrangement for stabilizing electrical power transmissions - Google Patents

Description

Anordnung zur Stabilisierung von elektrischen Kraftübertragungen Die Erfindung- betrifft eine Anordnung zur Erhaltung der Stabilität von elektrischen Kraftübertragungen in Störungsfällen, z. B. bei Kurzschlüssen oder auch bei Erdschlüssen in Netzen mit fester Nullpunkterdung, bei der im Störungsfalle eine Ersatzbelastung der einspeisenden Generatoren durch regelbare Widerstände, insbesondere regelbare Wasserwiderstände, vorgenommen wird.Arrangement for the stabilization of electrical power transmissions Invention relates to an arrangement for maintaining the stability of electrical Power transmissions in the event of a fault, e.g. B. in the event of short circuits or earth faults in networks with fixed zero point earthing, in which an equivalent load in the event of a fault of the supplying generators by means of adjustable resistors, in particular adjustable ones Water resistances.

Tritt ein derartiger Fehler z. B. in einer langen Fernleitung für 22o kV oder auch 400 kV auf, so erfahren die elektrischen Größen, die bis dahin für den Stabilitätsgrad der betreffenden übertragungsleitung maßgebend waren, eine sprunghafte Veränderung. Insbesondere gilt dies von der Belastung der Maschinen. Ein Teil dieser Maschinen kann durch die Abschaltungen entlastet werden, ein anderer Teil kann zusätzliche Last aufnehmen. Die Polräder der Maschinen werden im ersten Fall voreilen, im zweiten Fall nacheilen wollen. Es besteht dann die Gefahr, daß bei dem Versuch, die Maschinengruppen wieder zusammenzuschalten, die Polradwinkel bereits zu groß geworden sind, so daß ein stabiler Betrieb nicht mehr herbeigeführt werden kann.If such an error occurs e.g. B. in a long trunk line for 22o kV or 400 kV, so learn the electrical quantities that are up to then were decisive for the degree of stability of the transmission line in question, a sudden change. This applies in particular to the load on the machines. Some of these machines can be relieved by the shutdowns, others Part can take additional load. The pole wheels of the machines are in the first Want to lead in the second case, lag behind in the second case. There is then the risk that when trying to reconnect the machine groups, the rotor angle have already become too large, so that stable operation is no longer brought about can be.

Um ein derartiges starkes Auseinanderlaufen der Polräder der Generatoren zu vermeiden, ist es bekannt, die Generatoren während der Unterbrechungszeit sofort anderweitig durch ohmschen Widerstand zu belasten. Hierfür haben sich insbesondere Wasserwiderstände gut bewährt. So werden beispielsweise in Wasserkraftwerken häufig Wasserwiderstände verwendet, welche die von den Generatoren gelieferte Energie dann übernehmen, wenn sich etwa zufolge eines Netzkurzschlusses scharfe Lastabsenkungen ergeben oder eine plötzliche Entlastung der Generatoren auftritt. Dabei erfolgt das Umschalten des Generators bzw. der Generatoren auf die stets betriebsbereit gehaltenen Wasserwiderstände gewöhnlich selbsttätig und unmittelbar nach dem Ausfallen des Netzschalters. Nachteilig ist dabei aber, daß diese Ersatzbelastungswiderstände ihrerseits eine feste Größe aufweisen und daher in den wenigsten Fällen mit der tatsächlichen Größe der Maschinenbelastung imAugenblick desAuftretens desNetzfehlers übereinstimmen werden. Man könnte daran denken, den Widerstand in an sich bekannter Weise regelbar zu machen und ihn bei Eintreten des Störungsfalles so einzustellen, wie es die Verhältnisse vorteilhaft erscheinen lassen. Als nachteilig ergibt sich aber hierbei, daß das Einstellen der Widerstände Zeit erfordert, innerhalb welcher die Polräder der Maschinen bereits zu sehr auseinanderlaufen können. Infolgedessen werden auch durch solche Maßnahmen die vorher für die Aufrechterhaltung der Stabilität maßgeblich gewesenen Betriebsbedingungen nicht wieder in befriedigender Weise gesichert.To such a strong divergence of the pole wheels of the generators To avoid it, it is known to shut down the generators immediately during the interruption time otherwise burdened by ohmic resistance. For this have in particular Well proven water resistance. For example, in hydropower plants are common Water resistances are used that match those of the Generators supplied Take over energy if, for example, due to a network short circuit, it becomes sharp Load reductions result or the generators are suddenly relieved of load. The generator or generators are switched to always ready for operation maintained water resistance usually automatically and immediately after failure the power switch. However, it is disadvantageous that these equivalent load resistances in turn have a fixed size and therefore in very few cases with the actual size of the machine load at the moment the network fault occurs will match. One might think of the resistance in itself To make it controllable in a manner and to adjust it in the event of a malfunction as the circumstances make it appear advantageous. It turns out to be disadvantageous but here that the setting of the resistors requires time within which the machine's pole wheels can already diverge too much. Consequently are also through such measures the beforehand for the maintenance of the stability significant operating conditions not secured again in a satisfactory manner.

Um nun in dieser Hinsicht eine Verbesserung zu erzielen und um sicherzustellen, daß beispielsweise eine infolge eines Erdschlusses vom Netz abgeschaltete Phase durch den ihr zugeordneten Wasserwiderstand eine künstliche Belastung erhält, die der Belastung der beiden anderen, noch im Betrieb befindlichen Phasen entspricht, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die regelbaren Belastungswiderstände laufend selbsttätig so eingeregelt werden, daß dieGröße ihres jeweiligen wirksamen Widerstandswertes dem . augenblicklichen Leistungsanteil des zugehörigen einspeisenden Generators entspricht, und daß die Regeleinrichtungen der einzelnen Belastungswiderstände nicht in Abhängigkeit von der zugehörigen Phase, sondern zyklisch vertauscht von einer benachbarten Phase eingesteuert werden. Eine derartige Anordnung läßt sich mit verhältnismäßig einfachen Mitteln verwirklichen. Sie verhindert einAuseinanderfallen der einspeisenden Generatoren und damit ein Zusammenbrechen der Stabilität im Störungsfalle.In order to make an improvement in this regard and to ensure that that, for example, a phase disconnected from the network as a result of an earth fault due to the water resistance assigned to it, an artificial load which corresponds to the load on the other two phases that are still in operation, it is proposed according to the invention that the controllable load resistances are continuously are automatically adjusted so that the size of their respective effective resistance value to the . Current share of power of the associated generator that is feeding in corresponds, and that the control devices of the individual load resistors do not depending on the associated phase, but cyclically exchanged by one adjacent phase can be controlled. Such an arrangement can be relatively realize simple means. It prevents the feeders from falling apart Generators and thus a collapse of stability in the event of a malfunction.

Die Vorsteuerung des noch nicht eingeschalteten Belastungswiderstandes kann, wie vorbeschrieben, nicht nur durch die jeweils vorliegende Generatorbelastung erfolgen, sondern auch durch andere Betriebsdaten. Insbesondere erscheint hierfür derPolradwinkel der einzelnen Maschinen geeignet. Durch laufende Überwachung desselben kann die Steuerung der Ersatzbelastungswiderstände nicht nur als Vorsteuerung arbeiten, sondern auch während des Störungsfalles selber arbeiten, indem sie die Belastung jeweils so einregelt, daß der Polradwinkel innerhalb der für die Stabilität notwendigen Grenzen bleibt.The feedforward control of the not yet switched on load resistor can, as described above, not only due to the respective generator load but also through other operational data. In particular, this appears the pole wheel angle of the individual machines. Through constant monitoring of the same the control of the equivalent load resistances can not only work as a precontrol, but also work yourself during the malfunction by reducing the load adjusts in each case so that the rotor angle is within the range required for stability Limits remain.

Bei Netzen mit freiem oder induktiv geerdetem Nullpunkt sind die Leistungsschalter im allgemeinen dreipolig ausgeführt, wobei die einzelnen Pole als Einheit gleichzeitig geschaltet werden. Bei starr oder annähernd starr geerdeten Netzen, in denen jeder Erdschluß zu einem Kurzschluß wird, können die drei Pole der Leistungsschalter zweckmäßig auch einphasig schaltbar vorgesehen werden, so daß bei Erdschluß in einer Phase der dann entstehende Erdkurzschluß abgeschaltet werden kann, ohne daß die beiden anderen gesunden Phasen mitgeschaltet werden. Die elektrische Verbindung zwischen zwei Maschinengruppen ist dann zwar verschlechtert, aber nicht vollständig unterbrochen. Entsprechendes gilt von der Stabilität, die zwar verschlechtert ist, aber im verminderten Maße noch weiterbesteht.The circuit breakers are used in networks with a free or inductively earthed zero point generally designed with three poles, with the individual poles as a unit at the same time be switched. In the case of rigidly or almost rigidly earthed networks, in which everyone Earth fault becomes a short circuit, the three poles of the circuit breaker can expediently can also be switched to single-phase, so that in the event of a ground fault in one phase the resulting earth fault can then be switched off without the two other healthy phases are included. The electrical connection between two machine groups is then deteriorated, but not completely interrupted. The same applies to the stability, which is deteriorated, but diminished Dimensions still exist.

Um in einem solchen Schaltzustand die Stabilität zu verbessern, wird der vorbeschriebene Wasserwiderstand zweckmäßig in drei einphasige Elemente aufgelöst, die voneinander unabhängig gesteuert werden, und zwar erfolgt die Steuerung, wie grundsätzlich bereits erwähnt, so, daß z. B. der Wasserwiderstand der Phase U von der Phase V, der Wasserwiderstand der Phase V von der Phase W und der Wasserwiderstand der Phase W von der Phase U gesteuert wird.In order to improve the stability in such a switching state, the above-described water resistance is expediently resolved into three single-phase elements that are controlled independently of one another. B. the water resistance of phase U from phase V, the water resistance of phase V from phase W and the water resistance of phase W from phase U is controlled.

Die Steuerung läßt sich ferner dadurch verfeinern, daß man die induktive Belastung mitberücksichtigt. Für diesen Zweck sind regelbare induktive Widerstände geeignet, die im übrigen in sinngemäß gleicher Weise wie die Wirkwiderstände gesteuert werden können. Geeignet hierfür sind z. B. gleichstromvormagnetisierte Drosselspulen, deren Gleichstromerregung entsprechend beeinflußt wird.The control can also be refined by using the inductive Load taken into account. For this purpose there are adjustable inductive resistances suitable, which is otherwise controlled in the same way as the effective resistances can be. Suitable for this are z. B. DC-biased inductors, whose DC excitation is influenced accordingly.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der schematischen Zeichnung in zwei Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.The invention is explained below with reference to the schematic drawing explained in more detail in two exemplary embodiments.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. i handelt es sich um eine dreiphasige Fernleitung i, die über Generatoren .2 und 3 an zwei Stellen gespeist wird. Tritt z. B. .ein Phasenkurzschluß an der Netzstelle q. auf, dann wird - gegebenenfalls nach vorheriger und erfolglos verlaufener Kurzschlußfortschaltung - die fehlerhafte Leitungsstrecke über die Netzschalter 5 und 6 abgeschaltet. Die auf die einspeisenden Generatoren entfallenden Leistungsanteile erfahren dadurch eine sprunghafte Veränderung, wodurch die Stabilität der Kraftübertragung gefährdet wird. Um diese trotzdem aufrechtzuerhalten, sind an den Einspeisungsstellen besondere regelbare Wasserwiderstände 7 vorgesehen, deren bewegliche Elektroden 8 mehr oder weniger in die Widerstandsflüssigkeit eingetaucht werden können und dadurch den Widerstandswert der Anordnung verändern. Die Steuerung dieser regelbaren Widerstände erfolgt durch eine selbsttätige Regeleinrichtung 9 an sich bekannter Art in der Weise, daß der Augenblickswert des Widerstandes der Größe des jeweiligen Leitungsanteiles des zugehörigen Generators entspricht.The embodiment according to FIG. I is a three-phase one Pipeline i, which is fed via generators .2 and 3 at two points. Kick z. B. .a phase short circuit at the network point q. on, then - if necessary after a previous and unsuccessful short-circuit continuation - the faulty one Line section switched off via power switches 5 and 6. The on the feeding Generators that do not have power components experience a sudden change, whereby the stability of the power transmission is endangered. In order to maintain this anyway, special adjustable water resistances 7 are provided at the feed points, the movable electrodes 8 of which are more or less immersed in the resistance fluid and thereby change the resistance of the arrangement. The control these controllable resistances are carried out by an automatic control device 9 known per se in such a way that the instantaneous value of the resistance of the Corresponds to the size of the respective line portion of the associated generator.

Die Einschaltung der stets in diesem Sinne vorgesteuerten Widerstände erfolgt im Störungsfalle selbsttätig über die Trennschalter io, die im normalen Betriebszustand die Widerstände von der Kraftübertragungsleitung i abtrennen. Zweckmäßigerweise sind die Netzschalter 5 bzw. 6 mit den zugehörigen Trennschaltern io der Widerstände in geeigneter Weise unmittelbar gekuppelt.The activation of the resistors, which are always pre-controlled in this sense takes place automatically in the event of a fault via the disconnector io, which is normally In the operating state, disconnect the resistors from the power transmission line i. Appropriately are the power switch 5 or 6 with the associated disconnectors io of the resistors directly coupled in a suitable manner.

Die Anordnung nach Fig.2 zeigt eine dreiphasige Kraftübertragung, bei der jedoch im Störungsfalle nur die kranke Phase abgeschaltet wird. Die Fernleitung enthält bei diesem Ausführungsbeispiel die beiden Transformatoren i i und 12. Der eine Netzschalter 6 ist in dem mittleren, zwischen den Transformatoren i i und 12 liegenden Leitungsteil angeordnet. Die Sternpunkte der Transformatoren ii und 12 sowie der Generatoren2 und 3 sind geerdet.The arrangement according to Figure 2 shows a three-phase power transmission, In the event of a fault, however, only the sick phase is switched off. The pipeline contains in this embodiment the two transformers i i and 12. Der a power switch 6 is in the middle, between the transformers i i and 12 lying line part arranged. The neutral points of transformers ii and 12 as well as generators 2 and 3 are earthed.

Tritt in einer solchen Anordnung an der Netzstelle4 einErdschluß auf, so wirkt dieser alsKurzschluß. Es genügt jedoch, nur die kranke Phase einpolig abzuschalten. Dabei ist es zweckmäßig, die geerdeten Belastungswasserwiderstände für alle drei Phasen getrennt auszuführen. Die Wirkungsweise ist im übrigen die gleiche wie bei dem vorbeschriebenen Beispiel, jedoch mit der Maßgabe, daß die Einsteuerung des Belastungswiderstandes für die kranke Phase unter Berücksichtigung der von den beiden gesunden Phasen übernommenen Leistungsanteile erfolgt. Neben Kraftübertragungen mittels langer Fernleitungen kann auch bei anderen Kraftübertragungseinrichtungen, wie z. B. bei elektrischen Schiffsantrieben für große Schiffe, von der Erfindung mit besonderem Vorteil Gebrauch gemacht werden.If an earth fault occurs at network point 4 in such an arrangement, so this acts as a short circuit. However, it is sufficient to single-pole switch off the sick phase. It is useful to have the earthed loading water resistances for all three Execute phases separately. The way it works is otherwise the same as with the example described above, but with the proviso that the control of the Load resistance for the sick phase taking into account that of the two in healthy phases. In addition to power transmissions long trunk lines can also be used for other power transmission equipment, such as B. in electric propulsion systems for large ships, of the invention can be used with particular advantage.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Stabilisierung von elektrischen Kraftübertragungen, bei der im Störungsfalle eine Ersatzbelastung der einspeisenden Generatoren durch regelbare Widerstände, insbesondere regelbare Wasserwiderstände, vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die regelbaren Belastungswiderstände laufend selbsttätig so eingeregelt werden, daß die Größe ihres jeweiligen wirksamenWiderstandswertes dem augenblicklichen Leistungsanteil des zugehörigen einspeisenden Generators entspricht und daß die Regeleinrichtungen der einzelnen Belastungswiderstände nicht in Abhängigkeit von der zugehörigen Phase, sondern zyklisch vertauscht von einer benachbarten Phase eingesteuert werden. PATENT CLAIMS: i. Arrangement for stabilizing electrical power transmissions, in which, in the event of a malfunction, a substitute load of the supplying generators is carried out by controllable resistors, in particular controllable water resistances, characterized in that the controllable load resistances are continuously and automatically adjusted so that the size of their respective effective resistance value corresponds to the current power share of the associated feeding generator and that the control devices of the individual load resistors are not controlled by an adjacent phase in dependence on the associated phase, but cyclically interchanged. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß im Störungsfalle allphasig abgeschaltet wird und die einspeisenden Generatoren in allen. Phasen entsprechend belastet werden. 2. Arrangement according to claim i, characterized in that im Fault case is switched off in all phases and the feeding generators in all. Phases are loaded accordingly. 3. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß im Störungsfalle nur die kranke Phase der Kraftübertragung abgeschaltet wird und die einspeisenden Generatoren entsprechend durch Hilfswiderstände belastet werden. 3. Arrangement according to claim i, characterized in that that in the event of a malfunction only the sick phase of the power transmission is switched off and the supplying generators are loaded accordingly by auxiliary resistors. 4. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die selbsttätige Einsteuerung der Belastungswiderstände in Abhängigkeit von den Leistungsanteilen der zugehörigen Generatoren erfolgt. 4. Arrangement according to claim i, characterized in that the automatic control the load resistances depending on the power shares of the associated Generators takes place. 5. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die selbsttätige Einsteuerung der Belastungswiderstände in Abhängigkeit von dem Polradwinkel der einspeisenden Generatoren erfolgt. 5. Arrangement according to claim i, characterized in that the automatic control of the load resistances depending on the rotor angle of the supplying generators. 6. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß neben den ohmschen Widerständen, insbesondere Wasserwiderständen, auch noch induktive Ersatzbelastungswiderstände verwendet werden. 6. Arrangement according to claim i, characterized in that that in addition to the ohmic resistances, especially water resistances, also inductive equivalent load resistors can be used. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als induktive Belastungswiderstände gleichstromvormagnetisierte Drosselspulen dienen, deren Gleichstromerregung entsprechend beeinflußt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: ETZ, 30 (19o9), S. 458, r. Sp., Abs. 2; Schweizerische Wasser- und Energiewirtschaft, 24 (1932), S. 105 ff.; Escher-Wyss-Mitt., 7 (1934) S. 67, 1.1. ff.; SchweizerischeBauzeitung, 68 (195o), S.9o, r.2.7. Arrangement according to claim 6, characterized in that direct current biased as inductive load resistors Choke coils are used, the DC excitation of which is influenced accordingly. In Considered publications: ETZ, 30 (19o9), p. 458, r. Sp., Paragraph 2; Swiss Wasser- und Energiewirtschaft, 24 (1932), p. 105 ff .; Escher-Wyss-Mitt., 7 (1934) P. 67, 1.1. ff .; SchweizerischeBauzeitung, 68 (195o), p.9o, r.2.