Verfahren und Einrichtung zur Fernsteuerung von Schaltern in Netzen oder Leitungen, die von mehreren Wechselstromerzeugern oder Wechselstromerzeugergruppen gespeist werden. Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Fernsteuerung von Schaltern in Netzen oder Leitungen, die von mehreren Wechselstromerzeugern oder Wechselstromerzeugergruppen gespeist wer den.
Wenn mehrere elektrische Kraftwerke zum Beispiel durch Transformatoren und Netzkupplungsleitungen miteinander ver bunden sind, so kann es vorkommen, dass durch plötzliches oder vorzeitiges Abschal ten .der Stromerzeuger eines dieser Kraft werke eine Überlastung der Stromerzeuger eines oder mehrerer der übrigen Kraftwerke eintritt, .die zum Ansprechen der und damit zur Stillsetzung der Stromerzeuger auch dieser Kraftwerke führt. Dadurch aber können sehr unlieb same Betriebsstörungen entstehen.
Um diese zu verhindern, müssen bei einer Ausser betriebsetzung eines oder mehrerer Kraft- werke oder Stromerzeugergruppen die Kupp lungsleistungen zwischen diesen und -den übrigen noch in Betrieb befindlichen Kraft werken oder Stromerzeugergruppen unter brochen werden, das heisst die in den Kupp lungsleitungen liegenden Schalter müssen geöffnet werden. Eine Überlastung der Stromerzeuger dieser Kraftwerke durch die an die ausser Betrieb gesetzten Kraftwerke oder Stromerzeugergruppen angeschlossenen Verbraucher ist dadurch vermieden.
Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass die Schaltvorrichtungen der Schalter durch in einem Teil der Wechsel stromerzeuger unmittelbar induzierte Ströme einer von der Grundharmonischen abweichen den Frequenz beeinflusst werden. Zweck mässig stehen die Schaltvorrichtungen in Ab hängigkeit von in Resonanzschaltung an geordneten Frequenzrelais, welche auf Ströme oder Spannungen bestimmter Ober- schwiugungsfrequenzen ansprechen und auf die Schaltvorrichtungen derart einzuwirken vermögen,
dass bestimmte Stromerzeuger oder Stromerzeugergruppen .durch Unterbre chen der zugehörigen Kupplungsleitungen von den übrigen Stromerzeugern abgescbal- tet werden.
In der Zeichnung ist der Erfindungs gegenstand in Abb. 1 an einem Ausfüh rungsbeispiel schematisch veranschaulicht, welchem die Kupplung dreier Kraftwerke untereinander in .der Form eines geschlos senen Ringes zu Grunde gelegt ist. Im er sten Kraftwerk, sind zwei Stromerzeuger 1, im zweiten Kraftwerk drei Stromerzeuger 2 und im dritten Kraftwerk ein Stromerzeuger 3 aufgestellt, die auf die -zugehörigen Sam- melschienen-4, 5 und 6 arbeiten.
Die Sam melschienen 4, 5 und 6 sind in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise über Trans formatoren 7, 8, 9 und Kupplungsfernlei tungen 10, 11, 12 :derart miteinander verbun den, dass jedes der Kraftwerke an die beiden andern Kraftwerke elektrische Arbeit zu liefern oder von diesen aufzunehmen ver mag. Zum Abschalten - der Kupplungslei tungen 10, 11, 12 dienen an den Enden der selben angeordnete selbsttätige Kupplungs schalter 1.3, 14, 15, 16 und 17, 18. Jeder dieser Schalter - in der Zeichnung ist- dies nur für den .Schalter 15 ausführlich darge stellt, bei den übrigen Schaltern dagegen nur angedeutet - ist mit einer Magnetwicklung 19 versehen, deren Erregerstromkreis über ein Relais 20 geführt ist. Die Magnetwick lung 21 des Relais 20 wird von einem an die Sammelschienen 4 angeschlossenen Span nungstransformator 22 gespeist.
Im Strom kreise der Magnetwicklung 21 liegt in Hin- tereinanderscha,Itung mit einem Widerstande 23 die Unterbrechungsstelle eines Frequenz- relais 24, welches,durch eine Leitung 25 zwi schen Erde und .der metallischen Belegung der dem Transformator 8 benachbarten Kon- densatördurchführung 26 der Kupplungslei tung 11 angeschlossen. ist.
Das Freqüenz- relais 24 ist durch Zuhilfenahme der Kapa- zität der Kondensatordurchführung und an derer an, sich bekannter Einrichtungen, zum Beispiel induktiver Widerstände, so abge stimmt, dass es auf Ströme einer ganz be stimmten, von der Netzfrequenz verschie denen Frequenz anspricht, die dem im drit ten Kraftwerk aufgestellten Stromerzeuger 3 eigentümlich ist.
Derartige, den einzelnen Stromerzeugern eigentümliche Frequenzen Lassen sich beispielsweise in Form von Ober schwingungen des von dem .Stromerzeuger gelieferten Stromes dadurch erzeugen, dass man durch Wahl der Polschuhform und der Ankernutenzahl, sowie durch Anordnung einer Kurzschlusswicklung auf dem Läufer, gegebenenfalls auch durch Anordnung eines Hilfsankers eine oder mehrere ganz be stimmte Oberschwingungen besonders stark sich ausbilden lässt.
Infolge .der Abstimmung des Frequenzrelais 24 auf eine .dem Strom erzenger 3 eigentümliche Oberschwingung bleibt nun die Unterbrechungsstelle des Fre- quenzrelais 24 und damit auch .der Strom kreis der Magnetwicklung 19 - des Kupp lungsschalters 15 so lange geschlossen, als der Stromerzeuger 3 im Betriebe ist und die ihm eigentümliche Oberschwingung über die Sammelschienen 6 und den Kupplungsschal ter 16 in die Kupplungsleitung 11 liefert.
Sobald dagegen der Stromerzeuger 3 aus ir gend einem Grunde stillgesetzt wird und infolgedessen dem Frequenzrelais 24 kein Strom der dem Stromerzeuger 3 eigentüm lichen Oberschwingungsfrequenz mehr zuge führt wird, wird der Stromkreis der Mag netwicklung 21 des Relais 20 und damit auch der Erregerstromkreis der Magnetwick lung 19 unterbrochen, so dass der Kupp lungsschalter 15, zum Beispiel unter der Wirkung einer Ausschaltfeder, sich öffnet und damit die Verbindung der durch die Kupplungsleitung 11 gekuppelten Kraft werke unterbricht.
Weitere gleichartige Frequenzrelais 27, 29, 31, 33 und 35 sind in einer der beschrie benen ähnlichen Weise in den drei Kraft werken angeordnet und mit den metallischen Belegungen entsprechender Kondensator- durchführungen 28, 30, 32, 34 und 36 der art; verbunden, dass auch die übrigen Kupp lungsschalter 13, 14, 16, 17 und 18 jedesma.l dann in die Öffnungsstellung übergehen, wenn durch Stillsetzung der in einem der Kraftwerke ,aufgestellten ,Stromerzeuger die Ströme der diesen eigentümlichen Ober schwingungsfrequenz ausbleiben.
Da die Wirkungsweise der zuletzt genannten Fre- quenzrelais derjenigen des Frequenzrelais 21 völlig analog ist, braucht sie im einzelner nicht erläutert zu werden. Es sei nur dar auf hingewiesen, dass infolge entsprechender Abstimmung der Frequenzrelais auf die den zugeordneten Stromerzeugern eigentümliche Oberschwingungsfrequenz die Frequenzrelais 24 und 31 ansprechen, wenn der Stromerzeu ger 3 stillgesetzt wird und ebenso die Fre- quenzrelais 27 und 33 beim Stillsetzen der Stromerzeuger 2,
sowie Frequenzrelais 29 und 35 beim Stillsetzen der Stromerzeuger 1. Es wird also jedesmal dasjenige Kraftwerk, dessen Stromerzeuger ausser Betrieb gesetzt sind, durch Öffnen der entsprechenden Kupplungsschalter von den übrigen Kraft werken völlig abgeschaltet.
Die Kupplungsschalter 13 bis 18 können noch mit einer elektromagnetischen Einrich tung versehen sein, durch welche sie in Ab-- hängigkeit von der Stellung der Stromschluss- vorrichtun,g der zugehörigen Frequenzrelais sich selbsttätig wieder einschalten, sobald die Oberschwingungen derjenigen Frequenz, auf welche das betreffende Frequenzrelais abge stimmt ist, wieder auftreten, das heisst also, sobald die Stromerzeuger, denen die einzel nen Frequenzrela,is zugeordnet sind, ihren normalen Betrieb wieder aufgenommen haben.
Die Abb. 2 zeigt eine derartige Anord nung für einen der in Abb. 1 dargestellten Kupplungsschalter, und zwar für den Kupp lungsschalter 15. Von der Magnetwicklung 2'1 wird ein zweiter Kontakt 37 gesteuert, über den der Stromkreis einer Einschalt spule 38 für den Kupplungsschalter 15 ge führt ist. Sobald die Oberschwingungen .der jenigen Frequenz, auf welche das Frequenz- relais 24 abgestimmt ist, wieder auftreten, wird der Stromkreis der Wicklung 21. und damit auch der Einschaltspule 38 sowie der Magnetwicklung 19 geschlossen. Infolge der Erregung der Einschaltspule 38 wird der Kupplungsschalter 15 eingeschaltet.
Durch einen von ihm gesteuerten Schleppschalter 39 wird dann zweckmässig in bekannter Weise der .Stromkreis der Einschaltspule unterbrochen. Die Magnetwicklung 19 hält nun den Kupplungsschalter in seiner ge schlossenen Stellung, solange dem Relais 24 die ihm eigentümliche Frequenz zugeführt wird.
Zweckmässig werden in den einzelnen Kraftwerken Vorkehrungen getroffen, um während des Ingangsetzens der .Stromerzeu ger die durch die Frequenzrelais betätigten Steuerstromkreise unwirksam zu machen.
Die Anwendung der Erfindung ist natür lich nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Einige weitere Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus den Abb. 3 und 4 der Zeichnung, die in vereinfachter schematischer Darstel lung erstens (Abb. 3) den Fall eines drei Kraftwerke verbindenden Ringnetzes und zweitens (Abb. 4) den Fall eines von zwei Sei ten gespeisten, mit einem weiteren Netz ge- kuppelten Netzes veranschaulichen.
In Abb. 3 sind drei durch eine Ring leitung N miteinander verbundene und je auf ein Netz 'F\ bezw. Q bezw. B .arbeitende Wechselstromerzeuger (oder Wechselstrom- erzeugergruppen) mit<I>A, B</I> und C bezeich net. Zwischen je zweien der Wechselstrom erzeuger liegen in der Ringleitung N Schal ter .S',, S"2, aS\3, die gemäss ,der Erfindung durch Ströme einer höheren als der Grundharmoni schen gesteuert werden können, welche in den .Stromerzeugern unmittelbar induziert werden.
Dabei ist jeder der drei Schalter 8l, 82, s3 mit zwei selbsttätigen Auslösevor- richtungen (a, b;<I>b, c; c,</I> a) versehen, von denen immer die eine (z. B. a.) auf Ober schwingungen des einen (A) und die andere (z. B. b) auf Oberschwingungen des andern (B) benachbarten Stromerzeugers .abgestimmt ist.
Entsteht oder verschwindet also zum Beispiel in dem Wechselstromerzeuger A die diesem eigentümliche höhere Harmonische, so sprechen die Auslösevorrichtungen a der beiden Schalter S1, S3 an usw. Denkt man sich jeden der Schalter S1 bis<B>8,</B> in zwei an .die Enden der Kupplungsleitungen verlegte Schalter aufgelöst, von denen der eine nur auf die eine, der andere nur auf die andere höhere Harmonische anspricht, so gelangt man zu einer Schaltung, die dem in Abb. 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel ent spricht.
Bei der Schaltung nach Abb. 4 sind zwei Wechselstromerzeuger <I>T</I> und<I>U</I> vorgesehen, die auf zwei durch eine Kupplungsleitung L miteinander verbundene Netze V, W arbei ten. Zwischen den,Stromerzeugern <I>T, U</I> und den Netzen V, W liegen Kupplungsschalter K und<I>M.</I> Jeder der Stromerzeuger ist so eingerichtet, dass in ihm Ströme einer höheren Harmonischen (t, = zt,) induziert wenden können. Es sind ferner (z.
B. durch besondere Ausbildung der Läufer-Kurz- schlusswicklung) besondere Vorkehrungen ge troffen, @dass der Stromerzeuger T statt der höheren Harmonischen t, nach Bedarf auch eine andere höhere Harmonische t., und ebenso der Stromerzeuger U statt der höheren Harmonischen ztl <I>= t,</I> nach Bedarf auch eine andere höhere Harmonische u, zu erzeugen vermag.
Die selbsttätigen Auslösevorrichtun- gen der Schalter K und M sind dabei so ein gerichtet, @d'ass der Schalter K auf die Har monischen t2 und u2, der Schalter M da gegen ,nur auf die Harmonische t1 <I>=</I> u, an spricht. Wie anhand der Abb. 4 ohne wei teres zu erkennen ist, kann man daher durch jeden der beiden Stromerzeuger nach Belie ben entweder den einen oder den andern der beiden Schalter K und M oder auch erst den einen und dann den andern dieser beiden Schalter steuern.
Method and device for remote control of switches in networks or lines that are fed by several alternating current generators or alternating current generator groups. The invention relates to a method and a device for remote control of switches in networks or lines that are fed by several alternators or groups of alternators.
If several electrical power plants are connected to one another, for example by transformers and network coupling lines, it can happen that the power generator of one or more of the other power plants is overloaded due to sudden or premature shutdown which leads to the shutdown of the power generators of these power plants. But this can lead to very unpleasant operational disruptions.
In order to prevent this, when one or more power plants or groups of power generators is out of operation, the coupling services between them and the other power plants or groups of power generators still in operation must be interrupted, i.e. the switches in the coupling lines must be opened will. This avoids overloading the power generators of these power plants by the consumers connected to the power plants or power generation groups that have been put out of operation.
According to the invention, this is achieved in that the switching devices of the switches are influenced by currents directly induced in some of the alternating current generators and having a frequency that differs from the fundamental harmonic. The switching devices are expediently dependent on frequency relays arranged in resonance circuit, which respond to currents or voltages of certain harmonic frequencies and are able to act on the switching devices in such a way that
that certain power generators or power generator groups are disconnected from the other power generators by interrupting the associated coupling lines.
In the drawing, the subject of the invention in Fig. 1 is illustrated schematically in an exemplary embodiment, which is based on the coupling of three power plants with one another in .der the form of a closed ring. In the first power plant, two power generators 1, in the second power plant three power generators 2 and in the third power plant a power generator 3 are set up, which work on the associated busbars 4, 5 and 6.
The collectors 4, 5 and 6 are in the manner shown in the drawing via transformers 7, 8, 9 and coupling lines 10, 11, 12: so verbun the that each of the power plants to the other two power plants to electrical work deliver or receive from them. To switch off - the coupling lines 10, 11, 12 are used at the ends of the same arranged automatic clutch switches 1.3, 14, 15, 16 and 17, 18. Each of these switches - in the drawing, this is only for the .Switch 15 in detail Darge shows, with the other switches, however, only hinted at - is provided with a magnet winding 19, the excitation circuit of which is routed via a relay 20. The Magnetwick development 21 of the relay 20 is fed by a voltage transformer 22 connected to the busbars 4.
In the circuit of the magnet winding 21, in series with a resistor 23, the interruption point of a frequency relay 24, which, through a line 25 between earth and the metallic covering of the condenser bushing 26 adjacent to the transformer 8, of the coupling line device 11 connected. is.
The frequency relay 24 is tuned by using the capacitance of the capacitor bushing and other known devices, for example inductive resistors, so that it responds to currents of a very specific frequency different from the mains frequency the power generator set up in the third power plant 3 is peculiar.
Such frequencies, which are peculiar to the individual power generators, can be generated, for example, in the form of harmonics of the current supplied by the power generator, by choosing the pole shoe shape and the number of armature slots, as well as by arranging a short-circuit winding on the rotor, possibly also by arranging an auxiliary armature one or more very specific harmonics can be developed particularly strongly.
As a result of the tuning of the frequency relay 24 to a harmonic characteristic peculiar to the current generator 3, the interruption point of the frequency relay 24 and thus also the circuit of the magnet winding 19 - of the coupling switch 15 remains closed as long as the generator 3 is in operation and the harmonics peculiar to it via the busbars 6 and the coupling scarf 16 into the coupling line 11 delivers.
On the other hand, as soon as the generator 3 is shut down for some reason and as a result, the frequency relay 24 no longer feeds any current of the harmonic frequency peculiar to the generator 3, the circuit of the magnet winding 21 of the relay 20 and thus also the excitation circuit of the magnet winding 19 interrupted, so that the coupling switch 15, for example under the action of a switch-off spring, opens and thus interrupts the connection of the power plants coupled by the coupling line 11.
Other similar frequency relays 27, 29, 31, 33 and 35 are arranged in a similar manner to the described enclosed in the three power plants and with the metallic coatings of corresponding capacitor bushings 28, 30, 32, 34 and 36 of the type; connected to the fact that the other clutch switches 13, 14, 16, 17 and 18 go into the open position each time when the electricity generator set up in one of the power stations is shut down and the currents of the harmonic frequency peculiar to them fail.
Since the mode of operation of the frequency relay mentioned last is completely analogous to that of the frequency relay 21, it does not need to be explained in detail. It should only be pointed out that, as a result of the corresponding coordination of the frequency relays to the harmonic frequency peculiar to the associated power generators, the frequency relays 24 and 31 respond when the power generator 3 is shut down and likewise the frequency relays 27 and 33 when the power generator 2 is shut down,
and frequency relays 29 and 35 when shutting down the power generator 1. So each time that power plant whose power generators are out of operation is completely switched off by opening the corresponding clutch switch from the other power plants.
The clutch switches 13 to 18 can also be provided with an electromagnetic device, through which they automatically switch on again as soon as the harmonics of the frequency at which the relevant frequency is reached, depending on the position of the power circuit device Frequency relay is coordinated, occur again, i.e. as soon as the power generators to which the individual frequency relays are assigned have resumed normal operation.
Fig. 2 shows such an arrangement for one of the clutch switches shown in Fig. 1, namely for the clutch switch 15. A second contact 37 is controlled by the magnet winding 2'1 via which the circuit of a closing coil 38 for the Clutch switch 15 leads ge. As soon as the harmonics of the frequency to which the frequency relay 24 is tuned reappear, the circuit of the winding 21 and thus also the switch-on coil 38 and the magnet winding 19 are closed. As a result of the excitation of the closing coil 38, the clutch switch 15 is switched on.
A drag switch 39 controlled by him then expediently interrupts the circuit of the closing coil in a known manner. The magnet winding 19 now holds the clutch switch in its closed position GE, as long as the relay 24 is supplied to its peculiar frequency.
Appropriately, precautions are taken in the individual power plants to render the control circuits operated by the frequency relay ineffective while the .Stromerzeu is being started.
The application of the invention is of course not limited to the exemplary embodiments described above. A few other possible applications emerge from Figs. 3 and 4 of the drawing, which in a simplified schematic representation firstly (Fig. 3) the case of a ring network connecting three power plants and secondly (Fig. 4) the case of one fed from two sides, illustrate a network coupled with another network.
In Fig. 3 three are connected to one another by a ring line N and each on a network 'F \ respectively. Q resp. B. Working alternators (or groups of alternators) designated with <I> A, B </I> and C. Between every two of the alternating current generators lie in the ring line N switch .S ',, S "2, aS \ 3, which according to the invention can be controlled by currents of a higher than the basic harmonic rule, which is directly induced in the will.
Each of the three switches 8l, 82, s3 is provided with two automatic tripping devices (a, b; <I> b, c; c, </I> a), one of which (e.g. a .) is tuned to harmonics of one (A) and the other (e.g. b) to harmonics of the other (B) neighboring power generator.
If, for example, the higher harmonics peculiar to it arises or disappears in the alternator A, the tripping devices a of the two switches S1, S3 respond, etc. If one thinks of each of the switches S1 to 8 as two .the ends of the coupling lines relocated switches, of which one only responds to the one, the other only to the other higher harmonic, one arrives at a circuit which corresponds to the embodiment illustrated in Fig. 1 ent.
In the circuit according to Fig. 4, two alternating current generators <I> T </I> and <I> U </I> are provided, which work on two networks V, W connected to one another by a coupling line L. Between the `current generators' I> T, U </I> and the networks V, W are clutch switches K and <I> M. </I> Each of the power generators is set up in such a way that currents of a higher harmonic (t, = zt,) are induced in it can turn. There are also (e.g.
Special precautions have been taken to ensure that the generator T instead of the higher harmonic t, also another higher harmonic t if necessary, and also the generator U instead of the higher harmonics ztl <I > = t, </I> is also able to generate another higher harmonic u, as required.
The automatic tripping devices of switches K and M are set up so that switch K is directed to harmonics t2 and u2, switch M on the other hand, only to harmonic t1 <I> = </I> u, speaks to. As can be easily seen from Fig. 4, one can therefore control either one or the other of the two switches K and M or first one and then the other of these two switches through each of the two power generators.