CH410171A - Einrichtung zur Stabilisierung der Übertragung von Wechselstromenergie auf grosse Entfernungen - Google Patents

Description

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    Einrichtung   zur    Stabilisierung   der    Übertragung   von    Wechselstrom-      energie   auf grosse    Entfernungen   Eine stabile Leistungsübertragung mit Drehstrom ist ohne besondere Massnahmen nur auf eine gewisse    Entfernung   möglich. Grössere Entfernungen können überbrückt werden, indem man im Zuge der    Leitun-      gen   sogenannte Zwischenstationen vorsieht, die mit statischen oder dynamischen    Kompensationsmitteln   ausgerüstet sind. Derartige Zwischenstationen verteuern die Leistungsübertragung mit Drehstrom und    bedürfen   meist einer dauernden Wartung, was z. B. in unbewohnten Gegenden nicht erwünscht ist.

   Man ist daher dazu übergegangen,    Stabilisierungs-      massnahmen   an den Synchrongeneratoren selbst zu treffen. Im allgemeinen ist    eine   stabile Übertragung von Wirkleistung durch Synchronmaschinen nur dann möglich, wenn die bei wachsendem    Gesamtpolradwin-      kel   abgegebene Wirkleistung ebenfalls steigt. Unter    Gesamtpolradwinkel   ist der Winkel, gemessen vom starren Netz bis zum Polrad zu verstehen. Dieser Winkel beträgt bei    Vollpolmaschinen   90  und ist bei    Schenkelpolmaschinen   kleiner. Damit ist die maximale Entfernung für eine stabile Übertragung elektrischer Energie begrenzt, sofern man keine künstlichen    Hifs-      mittel   vorsieht.

   Die klassische Erregungsregelung in der Synchronmaschine in Abhängigkeit vom Polradwinkel ist zwar in der Lage, eine künstliche Stabilisierung durch    Balancierung   auch über 90  hinaus zu ermöglichen. In der Nähe eines    Polradwinkels   von 180  ist diese    Balancierung   jedoch nicht mehr wirkungsvoll, es sei denn man    kombiniert   mit Phasenschieberstützpunkten, die man aber gerade vermeiden will. Mit Hilfe von Reihenkondensatoren allein ist es zwar nicht möglich, den stabilen Bereich auf Gesamt-    polradwinkel   über 90  auszudehnen, wohl aber den    Gesamtpolradwinkel   zu verkleinern. 



  Die    Erfindung   bringt eine    vorteilhafte   Verbesserung an einer Einrichtung zur    Stabilisierung   der übertragung von    Wechselstromenergie   auf grosse Entfernungen. Gemäss der    Erfindung   sind in dem Bereich des Kraftwerkes, in dem sich ein Synchrongenerator befindet, an die Leitungspole des Wechselstromnetzes, insbesondere an die Klemmen des Generators,    Blindleistungserzeuger      angeschlossen,   die in Steuerabhängigkeit vom inneren    Polradwinkel   der Synchronmaschine stehen.

   Auf diese Weise ist eine Stabilisierung der Übertragung von    Wechselstromenergie   auch bei einem    Gesamtpolradwinkel   grösser als l80     möglich.   Zwischenstationen sind hierbei nicht erforderlich. 



     In   der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:    Fig.   1 eine Stabilisierungseinrichtung mit ruhenden Elementen in einphasiger Darstellung und    Fig.   2 eine Stabilisierungseinrichtung mit Maschinen in einphasiger Darstellung. 



     In   den beiden Figuren ist mit 1 ein Synchrongenerator bezeichnet, der die    Synchronreaktanz      Xd   besitzt. Der Synchrongenerator ist über eine lange Leitung mit einem nicht dargestellten starren Netz verbunden. Gemäss der Erfindung sind im Bereich des Kraftwerkes, in dem sich der Synchrongenerator 1 befindet, an die Leitungspole 2,    Blindleistungserzeuger   4 bzw. 5 angeschlossen, die in    Steuerabhängigkeit   von der inneren    Polradwinkel      Ü   des Synchrongenerators stehen.

   Der innere    Polradwinkel   & kann in an sich bekannter Weise durch eine    Reaktanznachbildung   aus der Klemmenspannung und dem    Klemmenstrom   messtechnisch 

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    erfasst   werden. Hierbei werden    Klemmenspannung   und    Klemmenstrom   über Wandler 12 bzw. 3 einer    Polradwinkelmesseinrichtung   6 zugeführt.

   Der Ausgang der    Polradwinkelmesseinrichtung   6 ist    vorzugs-      s   weise mit einer Regeleinrichtung 7 verbunden, die ein Regelsignal erzeugt, das der Abweichung des inneren    Polradwinkels      ia   von einem einstellbaren Sollwert und der Abweichung des    Klemmenspannungsbetrags   U von einem einstellbaren Sollwert proportional ist, wobei die    h      Regeleinrichtung   7    mit      einem      Stellorgan   8 für die    Blindleistungserzeuger   4 bzw. 5 über die Klemmen a, b verbunden ist. Die    Blindleistungserzeugung   wird erhöht, wenn die Spannung zurückgeht oder der innere    Polradwinkel   wächst. 



  Wie in Figur 1 dargestellt ist, können die Blindleistungserzeuger ruhende Kondensatoren 9 sein, an deren Klemmen    gleichstromvormagnetisierte   Drosseln 10 angeschlossen sind. Hierbei sind die    Vormagneti-      sierungswicklungen   11 der Drosseln 10 mit der Regeleinrichtung 7 verbunden. 



  Vorteilhaft ist es, in der Regeleinrichtung 7 Mittel zur    Bildung   der ersten Ableitung    a'   des    Polradwinkel-      signals   und dessen zweiten Ableitung    $"   vorzusehen. Ferner ist es zweckmässig, derjenigen Einheit der Rei    geleinrichtung,   der das dem    Klemmenspannungsbetrag   proportionale Signal U zugeführt wird, proportionalintegrales Verhalten mit Differentialeinfluss    (J   A    Udt,   
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 zu geben. Auf diese Weise wird die Regelgüte    verbessert.   



  Der in Figur 2 dargestellten Stabilisierungseinrichtung    liegt   im wesentlichen derselbe    Aufbau   zugrunde wie er in Figur 1 dargestellt ist, wobei für gleiche Teile dieselben Bezugszeichen verwendet sind. Als    Blindleistungserzeuger   ist hier jedoch ein rotierender Phasenschieber 5 verwendet, dessen Erregung 13 über die Klemmen a und b mit der Regeleinrichtung 7 verbunden ist.    Xd   bezeichnet die    Synchronreaktanz   des Phasenschiebers. Es ist zweckmässig, diese    Reaktanz   ganz oder teilweise durch nicht dargestellte Reihenkondensatoren zu kompensieren, um den Phasenschieber enger an das Netz zu    koppeln   und damit seine Wirkung zu erhöhen. 



  Für die Energieübertragung mit Drehstrom sind    Messwertbildung   und    Anschaltung   der Regeleinrichtung in entsprechender Weise vorzunehmen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Einrichtung zur Stabilisierung der Übertragung von Wechselstromenergie auf grosse Entfernungen, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Bereich des Kraftwerkes, in dem sich ein Synchrongenerator (1) befindet, an die Leitungspole (2) des Wechselstromnetzes Blindleistungserzeuger (4 bzw. 5) angeschlossen sind, die in Steuerabhängigkeit von dem inneren Polradwinkel des Generators stehen. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Polradwinkelmesseinrichtung (6) vorgesehen ist, deren Ausgang mit einer Regeleinrichtung (7) verbunden ist, die ein Regelsignal erzeugt, das der Abweichung des inneren Polradwinkels (a) von einem einstellbaren Sollwert und der Abweichung des Klemmenspannungsbetrages (Ü) von einem einstellbaren Sollwert proportional ist, und dass die Regeleinrichtung (7) mit einem Stellorgan (8) für die Blindleistungserzeuger (4) verbunden ist. 2.

   Einrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blindleistungserzeuger ruhende Kondensatoren (9) sind, an deren Klemmen gleichstromvormagnetisierte Drosseln (10) angeschlossen sind, und dass die Vormagnetisierungswicklungen (11) der Drosseln (10) mit der Regeleinrichtung (7) verbunden sind. 3. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Bildung der ersten (ü') und zweiten Ableitung ($") des Polradwinkelsignals vorgesehen sind. 4.

   Einrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diejenige Einheit der Regeleinrichtung, der das dem Klemmenspannungsbetrag proportionale Signal (U) zugeführt wird, proportional-integra- les Verhalten mit Differentialeinfluss hat. 5. Einrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blindleistungserzeuger rotierende Phasenschieber (5) sind, deren Erregungen mit der Regeleinrichtung (7) verbunden sind. 6. Einrichtung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktanz (X,) des Phasenschiebers (13) ganz oder teilweise durch Reihenkondensatoren kompensiert ist.