Wechselstromfernleitung mit Itompensierungseinrichtungen zur Spannungsregelung. Uni die Spannung auf Wechselstromfern- leitungen genügend konstant zu halten, muss man bekanntlich die durch den Ferranti- Effekt und die Belastungaströrne hervorge- ruferren Spannungsänderungen durch geeignete Korripensierungseinri^htungeri wieder ausglei chen.
Erfindungsgemäss werden diese Kompen- sierungseinrichtungen, welche längs der Lei tung zweckinässigerweise Abschnitt für Ab schnitt der Leitung verteilt sind, durch Regel einrichtungen in Abhängigkeit vom Verhält nis Spannung zu Strom der Leitung derart gesteuert, dass für die ganze Leitung bezw. für jeden Abschnitt der Wert der Grösse
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immer gleich demjenigen der Grösse ist, wobei c)
<I>L</I> die wirksame Reihenreaktanz
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der Fernleitung einschliesslich einer etwaigen Zu satzreaktanz und co G das Reziproke der wirksamen Parallelreaktanz der Fernleitung einschliesslich einer etwaigen Zusatzreaktanz ist. Unter Reihenreaktanz ist dabei die Summe der in Serie in die Leitung eingeschalteten Blindwiderstände und unter Parallelreaktanz die Summe der parallel zur Leitung geschal teten Blindwiderstände zu verstehen.
Der Einrichtung nach der Erfindung liegt die Tatsache zugrunde, dass für den Fall, dass der Wert Spannung durch Strom gleich dein Wellenwiderstand der Leitung ist, die Spannung auf der ganzen Leitung vor allem in den Stationen, in welchen die Kompen- sierungseinrichtungen aufgestellt sind, nahezu konstant bleibt.
Um diese Bedingung -zu erfüllen, müsste man theoretisch auf die Regeleinrichtungen den Wirkstrom der Fernleitung einwirken lassen. 142an kann aber auch die Regelein richtungen vom Gesamtstrom beeinflussen, da der Gesamtstrom nicht die arithmetische, sondern nur die geometrische Summe aus Wirk- und Blindstrom ist. Zur Regelung der Kompensierungseinrichtungen kann man bei spielsweise ein Quotientenrelais verwenden, auf welches die Spannung der Fernleitung und der Strom (Gesamt- oder Wirkstrom) einwirken.
Bei Wechselstromfernleitungen, bei denen die Generatoren des Kraftwerkes auf kon stante Spannung geregelt werden, kann die Steuerung der Kompensierungseinrichtungen auch in Abhängigkeit vom Strom allein er folgen, und zwar sowohl vom Gesamtstrom, als auch vom Wirkstrom.
Je nach dem Grössenverhältnis von L und C wird man die Kompensierungseinriehtungen in Parallelschaltung an die Fernleitung (Fall A, Fig. 1) oder in Reihenschaltung an die Fernleitung (Fall B, Fig. 2) legen. Oft wird es auch zweckmässig sein, Kompensierungs- einrichtungen sowohl in Parallelschaltung an die Fernleitung, als auch in Reihenschaltung in der Fernleitung vorzusehen.
Die von der Kompensierungseinrichtung gelieferte Zusatzreaktanz kann sowohl kapa- zitiv, als auch induktiv sein. Ist die Zusatz reaktanz kapazitiv und bezeichnet man ent sprechend Fig. 1 mit C' die Parallelkapazität des Netzes und mit C" die voll der Kom- pensierungseinrichtung gelieferte Zusatzparal- lelkapazität, so ergibt sich für den Fall A die Formel:
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Da die Parallelkapazität C' des Netzes und die Reiheninduktivität L des Netzes konstant sind und die Spannung E konstant gehalten werden soll, ist C" also abhängig von J2.
Ist die von der in Parallelschaltung an die Leitung angeschlossenen Kompensierungs- einrichtung gelieferte Zusatzparallelreaktanz induktiv und bezeichnet man die Zusatz parallelinduktivität der Kompensierungsein- richtung mit LP, so ergibt sich die Formel:
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daher ist
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LP ist also ebenfalls voll J 2 abhängig.
Sind die Kompensierungseirrrichtungerr in Serie in die Leitung eingeschaltet (Abb. 2) und ist die voll der Kompensierungseinrich- tung gelieferte Zusatzreihenreaktanz induktiv, und bezeichnet man mit L" die voll der Kompensierungseinrichtung gelieferte Zusatz induktivität und mit L' die Reiheninduktivi- tät der Leitung, so ergibt sich für den Fall B die Formel:
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Da die Reiheninduktivität L' der Leitung und die Parallelkapazität C der Leitung kon stant sind und die Spannung E konstant ge halten werden soll, ist L" also abhängig vo n Jz.
Ist die von der Kompensierungseinrich- tung gelieferte Zusatzreihenreaktanz kapazi- tiv und bezeichnet man die Reihenkapazität der Kompensierungseinrichtung mit Cl., so ergibt sich die Formel:
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daher ist
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C, ist also ebenfalls von @Tz abhängig.
Die Kompensierungseinrichtung kann aus einer Synchron- oder Asynchronmaschine, deren Erregung entsprechend gesteuert wird, bestehen. Es ist selbstverständlich auch mög lich, regelbare Drosselspulen oder Konden satoren als Kompensierungseinrichtung zu verwenden.
Abb. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Regelung nach der Erfindung. In der Unter station 1 ist die Kompensierungseinrichtung 2 allgeordnet, die aus einer Synchronmaschine besteht, die parallel zu der Fernleitung liegt. Von der Fernleitung wird das Stromrelais 3 gespeist, dessen Drehscheibe 31 sich ent- sprechend dem Werte J (bezw. bei Quotien- tenrelais
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verdreht.
Einer bestimmten Stellung der Drehscheibe 31 soll dann immer eine bestimmte Stellung des Regelwiderstan des 4 entsprechen, der so berechnet ist, dass für jede beliebige Stellung des Stromrelais der äquivalente Wert von
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immer gleich dem Wert
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ist, wobei bei dem gewählten Ausführungsbeispiel L die Reiheninduktivität der Leitung und C die wirksame Parallel kapazität, einschliesslich der von der Koin- pensierungsvorrichtung dargestellten Zusatz kapazität oder Zusatzinduktivität ist. Die Scheibe 31 des Stromrelais 3 kann zu dem Zwecke in bekannter Weise elektrisch oder mechanisch mit deni Regelwiderstand 4 ge kuppelt sein.
Die Bemessung des von der KompensierungseinrichtunggeliefertenStromes Jk ergibt sich aus der Formel:
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Da bei Verwendung einer Synchronmaschine oder Asynchroninaschine als Kompensierungs- einrichtung der Ständerblindstrom J; ein deutig vom Erregerstrom der Blindstrom maschine abhängt, so ist es nur nötig, einen solchen bestimmten Zusammenhang zwischen dem Erregerstrom oder seinem Regler und der Drehscheibe 31 des Stromrelais 3 anzu ordnen, dass J; sich in der quadratischen Ab hängigkeit nach Gleichung (7) vom Strom J in der Leitung ändert.
AC transmission line with compensation devices for voltage regulation. In order to keep the voltage on AC transmission lines sufficiently constant, it is well known that the voltage changes caused by the Ferranti effect and the load currents have to be compensated for again by suitable correction devices.
According to the invention, these compensation devices, which are expediently distributed along the line section by section of the line, are controlled by regulating devices as a function of the voltage-to-current ratio of the line in such a way that for the entire line, respectively. for each section the value of the size
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is always equal to that of the size, where c)
<I> L </I> the effective series reactance
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the pipeline including any additional reactance and co G is the reciprocal of the effective parallel reactance of the pipeline including any additional reactance. Series reactance is the sum of the reactances connected in series in the line and parallel reactance is the sum of the reactances connected in parallel with the line.
The device according to the invention is based on the fact that in the event that the value of voltage through current is equal to the characteristic impedance of the line, the voltage on the entire line, especially in the stations in which the compensation devices are installed, is almost remains constant.
In order to fulfill this condition, one would theoretically have to let the active current of the transmission line act on the control equipment. 142an can also influence the control devices on the total current, since the total current is not the arithmetic, but only the geometric sum of the active and reactive current. For example, a quotient relay can be used to control the compensation devices, on which the voltage of the long-distance line and the current (total or active current) act.
In AC power lines, in which the generators of the power plant are regulated to constant voltage, the control of the compensation devices can also be controlled as a function of the current alone, both from the total current and from the active current.
Depending on the size ratio of L and C, the compensation units will be connected in parallel to the long-distance line (case A, Fig. 1) or in series to the long-distance line (case B, Fig. 2). It will often also be expedient to provide compensation devices both in parallel to the long-distance line and in series in the long-distance line.
The additional reactance supplied by the compensation device can be both capacitive and inductive. If the additional reactance is capacitive and, as shown in FIG. 1, C 'denotes the parallel capacitance of the network and C "denotes the additional parallel capacitance fully supplied to the compensation device, then for case A the formula is:
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Since the parallel capacitance C 'of the network and the series inductance L of the network are constant and the voltage E should be kept constant, C "is therefore dependent on J2.
If the additional parallel reactance supplied by the compensation device connected in parallel to the line is inductive and if the additional parallel inductance of the compensation device is referred to as LP, the formula is:
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thats why
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LP is therefore also fully dependent on J 2.
If the compensation devices are connected in series in the line (Fig. 2) and the additional series reactance supplied to the compensation device is inductive, and the additional inductance fully supplied to the compensation device is designated with L "and the series inductance of the line with L ', the formula for case B is:
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Since the series inductance L 'of the line and the parallel capacitance C of the line are constant and the voltage E should be kept constant, L "is therefore dependent on Jz.
If the additional series reactance supplied by the compensation device is capacitive and the series capacitance of the compensation device is denoted by Cl., The formula is:
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thats why
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C, is also dependent on @Tz.
The compensation device can consist of a synchronous or asynchronous machine, the excitation of which is controlled accordingly. It is of course also possible, please include adjustable chokes or capacitors to use as a compensation device.
Fig. 3 shows an embodiment of the control according to the invention. In the sub-station 1, the compensation device 2 is all-ordered, which consists of a synchronous machine which is parallel to the long-distance line. The current relay 3 is fed from the long-distance line, the turntable 31 of which is corresponding to the value J (or in the case of quotient relays
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twisted.
A certain position of the turntable 31 should then always correspond to a certain position of the control resistor 4, which is calculated such that the equivalent value of for any position of the current relay
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always equal to the value
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is, wherein in the selected embodiment L is the series inductance of the line and C is the effective parallel capacitance, including the additional capacitance or additional inductance represented by the compensation device. The disk 31 of the current relay 3 can be electrically or mechanically coupled to the variable resistor 4 in a known manner for this purpose.
The dimensioning of the current Jk supplied by the compensation device results from the formula:
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Since when using a synchronous machine or asynchronous machine as a compensation device, the stator reactive current J; one clearly depends on the excitation current of the reactive current machine, so it is only necessary to arrange such a certain relationship between the excitation current or its controller and the turntable 31 of the current relay 3 that J; changes in the quadratic dependence from equation (7) on the current J in the line.