Verfahren zum Betrieb von bedienungslosen elektrischen Nebenkraftzverhen, insbesondere mit Wasserturbinenantrieb. Für elektrische Nebenkraftwerke mit Wasserturbinenantrieb ist ein Verfahren zum selbsttätigen Inbetriebsetzen vom Hauptwerk aus bekannt geworden, das darin besteht, dass zunächst die Primärmaschinen durch selbst tätiges Öffnen des Hauptschiebers in Gang gesetzt und darauf die leer mitlaufenden Synchronmaschinen selbsttätig synchronisiert werden. Für kleinere und mittlere Kraft werke wird aber die hierfür nötige Einrichtung zu teuer.
Vor allem um eine selbsttätige Parallel schaltvorrichtung zu sparen, wird nach der Erfindung das Kraftwerk bei geschlossenem Turbinenschieber oder geschlossenem Turbi- nen-Leitapparat rein elektrisch angelassen, indem die Synchronmaschinen, gegebenenfalls bei herabgeminderter Spannung, als asynchrone Motoren angelassen werden. Nachdem sie dann erregt und dadurch synchronisiert worden sind, - wird die Kraftmaschine beaufschlagt, so dass sich nunmehr der Energiefluss umkehrt und die Kraftmaschine Energie an das Netz liefert. In der Zeichnung ist ein als Ausführungs beispiel der Erfindung aufzufassendes Neben kraftwerk mit einem von einer Turbine 1 angetriebenen Synchrongenerator 2 schema tisch dargestellt.
Seine Klemmen sind über den Anlassschalter 3, den Transformator 4 und den Hauptschalter 5 an das Netz 6 des Hauptwerks angeschlossen. Auf der Netz seite des Schalters ,5 liegt der Spannungs- wandler 7 als Stromquelle für die Hilfs apparate.
Der Anlassschalter 3 kann vom Einschalt motor 9 entweder nach links, in die Anlass- stellung, oder nach rechts, in die Betriebs stellung ausgelegt werden. Mit der Schalt spindel des Schalters 3 werden zugleich Nocken verschoben, welche mit Zahnscheiben 10 auf der Welle des Umschalters 11 korrespondieren und diesen am Ende jeder Schaltbewegung in die Bereitschaftsstellung für die nächste Schaltung bringen, so dass der Schaltmotor 9 nach jeder ausgeführten Schaltung in der um gekehrten Drehrichtung läuft wie unmittelbar vorher.
Zum Ausschalten des Schalters 3 dient der Ausschaltmagnet 30, der nur bei geschlossenem Kontakt 18, also bei Betriebs lage des Umschalters 3, und bei geschlosse nem Kontakt 24, d. i. bei übermässiger Dreh zahl der Turbine 1, erregt wird und dann den Umschalter 3 in die Mittellage stellt, was unabhängig vom Motor 9 und Mechanis mus 10 durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten Freilauf ermöglicht wird.
Wird zwecks Inbetriebsetzung des Neben kraftwerkes 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 Ein schaltmotor 9 des Anlassschalters 3 Strom und fängt in solchem Drehsinn an zu laufen, dass der Anlassschalter 3 nach links, das heisst ,an die Anzapfung des Haupttransformators 4 gelegt wird, die etwa der halben Generator spannung entsprechen mag. Ist der Schalter 3 nach links geschlossen, so schaltet der Hilfsmotor 9 mittelst des Mechanismus 10 und des Rückführungsumschalters 11 selbst die jenige Wicklung, die für die Linksschaltung des Umschalters 3 gebraucht wird, aus und die für Rechtsschaltung des Schalters 3 be nötigte Wicklung ein. Die unerregte, bezw.
über den hohen Widerstand 36 erregte, mit massiven Polschuhen versehene Maschine 2 läuft nun als Induktionsmotor an und kommt, weil leerlaufend bezw. 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 bezw. den Erregerkreis der Maschine 2 schliesst und diese dadurch zum Einschnappen in den Syn chronismus veranlasst. Gleichzeitig wird vom Relais 13 der Kontakt 15 geöffnet und der Kontakt 16 geschlossen.
Durch das Einlegen des Anlassschalters 3 nach links wurde der Hilfskontakt 19 geschlossen,<B>17</B> dagegen wurde geöffnet. Infolge Schliessung der Kontakte 16 und 19 hat nunmehr das zweite Einschalt- relais 20, das mit einer Verzögerungseinrich tung versehen ist, Spannung erhalten und schliesst eine gewisse, einstellbare Zeit danach seinen Tontakt. 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 ge worden, während Kontakt 18 geschlossen wurde. Dies hat nun zur Folge, dar über den geschlossenen Kontakt 22 des Fliehkraft schalters 21 der Einschaltmotor 25 des Tur binenschiebers 27 anläuft und diesen hochhebt, bis die Zahnstange seines Getriebes 26 den Endausschalter 28 öffnet. Nunmehr läuft die Turbine 1 an und übernimmt die ihrer ein gestellten Beaufschlagung entsprechende Lei stung, wobei sieh der Synchronmotorbetrieb der Maschine 2 in Generatorbetrieb um wandelt.
Die Ausserbetriebsetzung des Nebenkraft werkes erfolgt durch .Abschalten der Haupt leitung 6 an der Kommandostelle. Dadurch wird das selbsttätige Nebenkraftwerk voll ständig entlastet, so dass die Turbine durch gehen will. Der Fliehkraftschalter 21 schlägt aus und schliesst den Kontakt 24 unter Öff- nung der Kontakte 22 und 23, dadurch wird der Motor 25 stromlos und der Magnet 29 aberregt, der Ritzel und Zahnstange des Ge triebes 26 in Eingriff hält, und die Gegen feder 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 Anlass- schalters 3 geschlossen und dieser in seine Mittelstellung gezogen worden. Dabei ist die Einrichtung so getroffen, dass hierbei der Um- schalter 11 in seiner Bereitschaftslage zum Umlegen des Anlassschalters 3 nach links verharrt.
Nachdem somit die Spannung beid seitig des Haupttransformators 4verschwunden, der Hilfstransformator 7 somit spannungslos geworden und der Fliehkraftschalter 21 beim Abfallen der Drehzahl wieder in die gezeich nete 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 be kannten 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 Cha rakter. 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 Wiedereinschaltens vorge sehen. Bei inneren Störungen tritt das an die Strom- und Spannungswandler 31 ange schlossene Rückwattrelais 32 in Tätigkeit, durch welches die Auslösespule 33 des Haupt schalters 5 erregt wird. . Dieser wird ausge löst und kann nur von Hand wieder einge schaltet werden.
Zugleich wird der Kontakt 34 geöffnet, wodurch der Stromkreis des ersten Einschaltrelais 8 unterbrochen und dadurch eine Wiedereinschaltung -des Werkes vom Netz 6 aus unmöglich gemacht ist. Die Auslösung der Ausschaltspule 33 beim even tuellen Ansprechen des Rückwattrelais 32 in folge des Anlassvorganges, wird dadurch ver hindert, dass ihr Stromkreis über den Kontakt 35 am Endausschalter 28 des Schieber)notors 25 der Turbine führt, der nur bei voller Öff nung des Turbinenschiebers geschlossen ist.
Eine Reihe von weiteren Sicherheitsvor richtungen 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 Rege lung arbeitet. Dies ist nur möglich, wenn die in der Zeiteinheit gelieferte Wassermenge s entweder konstant oder dem Leistungsbedarf annähernd angepasst ist. Ist dies jedoch nicbt der Fall, so muss ein hydraulischer Regler vorgesehen werden. Im allgemeinen braucht dies beim Nebenkraftwerk, bei dem die Dreh zahl der Maschinen durch die Frequenz der Hauptkraftwerkmaschinen ohnehin bestimmt ist, kein Drehzahlregler zu sein, sondern es genügt die Regelung in Abhängigkeit vom Oberwasserstand bezw. vor) der zufliessenden Wassermenge.
Statt nun, wie bei dem ge zeichneten Beispiel, zum Anlassen und Ab stellen der Turbine, den Turbinenschieber elektrisch zu beeinflussen, ist bei geregelten Turbinen lediglich der Steuerschieber des hydraulischen Hilfsmotors elektromagr)etisch zu öffnen und zu schliessen, was erheblich kleinere Verstellkräfte erfordert. Der Tur binenschieber kann dann noch aus Sicher heitsgründen entweder ebenfalls mit elektri scher Steuerung versehen werden oder bloss eine elektromagnetische Auslösung erhalten, bei deren Ansprachen im Gefahrfalle er sich selbsttätig schliesst, dann aber von Hand ge öffnet werden muss.
Soll das Nebenkraftwerk als Reserve dienen und gelegentlich selbsttätig arbeiten können, so muss allerdings ein Drehzahlregle)# vorge sehen werden. In diesem Falle kann ein besonderer Fliehkraftschalter 21 entbehrt und das Fliehkraftpei)del des Reglers mit eilt sprechenden Kontakten 22, 23, 24 ausgerüstet werden. Auch eine elektrische Schnellrege lung der Synchronmaschine kann selbstver ständlich vorgesehen werden.
Enthält das Nebenkraftwerk mehrere Maschinensätze, so können die Schalteinrich tungen entsprechend vermehrt werden. Ferner können Vorrichtungen getroffen werden, die es ermöglichen, vom Hauptwerk aus oder ganz selbsttätig die Zahl der in Betrieb be findlichen Maschinen der jeweiligen Belastung anzupassen.
Die beschriebene Einrichtung- kann sinn gemäss auch bei solchen Kraftwerken ange bracht werden, welche mit anderen Kraft maschinen als Wasserturbinen betrieben werden.