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Fernsteuereinrichtung bei Einphasenwechselstromnetzen Von Drehstromnetzen
her ist es bekannt, durch mehrfache kurzzeitige Unterbrechung eines oder mehrerer
Netzleiter beliebige Kommandos bzw. Schaltbefehle an alle Punkte des Netzes zu geben.
Dabei wird,-wie bekannt, so vorgegangen, daß kurzzeitig (z bis 3 Halbperioden) eine
Phase des Drehstromnetzes an den Speisestellen unterbrochen wird. Eine derartige
Einrichtung läßt sich auf Einphasennetze nicht ohne weiteres übertragen, vor allem
deswegen nicht, weil mit Rücksicht auf den Netzbetrieb kurzzeitige Netzunterbrechungen
nicht zulässig sind, ganz abgesehen davon, daß verschiedene Sicherheits- und Überwachungsorgane
bei einem derartigen Verfahren in Einphasennetzen zum Ansprechen kommen würden.
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Die Phasenunterbrechung bei Drehstromnetzen bewirkt nun nicht, daß
im Netz draußen irgendwo eine Spannung auf Null zusammenbricht, sondern zwischen
bestimmten Phasen treten Spannungsverminderungen auf, welche spannungsempfindliche
Relais zuriz Ansprechen bringen. Dabei genügt es, wenn eine der verketteten Spannungen
Werte annimmt, welche kleiner oder gleich 8o °/o der Nennspannung betragen. Bei
Einphasennetzen wird man vorteilhaft auch so vorgehen, daß man sich mit einer kurzzeitigen
Spannungsherabsetzung begnügt. Es ist dabei ins Auge gefaßt, daB eine Herabsetzung
gegenüber der Nennspannung um 2o bis 30 °/o zu einem sicheren Ansprechen der Relais
ausreichend sein dürfte.
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Um nun eine derartige Spannungsherabsetzung zu erreichen, wird erfindungsgemäß
mit den bekannten Tastschaltern nicht die Einphasenleitung unterbrochen, sondern
kurzzeitig ein Zusatztransformator dazwischengeschaltet, welcher die gewünschte
Spannungsherabsetzung
bewirkt. Dieser Zusatztransformator hat dabei
sowohl im Leerlauf als auch bei Belastung des Einphasennetzes die gewünschte Wirkung
zu erzielen. Gerade mit Rücksicht auf den Leerlaufsfall oder auf d-2n Fall kleiner
Netzbelastung, bei welchem dies mitunter besonders erwünscht sein kann, Kommandos
in das Netz. hinauszugeben, ist der Einsatz einfacher Drosselspulenanordnung nicht
möglich, da dieselben bei kleiner Last und im Leerlauf unwirksam sind.
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Gegenüber der Verwendung des Tastschalters, wie er in Drehstromnetzen
üblich ist, bedeutet im vorliegenden Fall die Hinzunahme eines Zusatztransformators
eine gewisse Verteuerung der Kommandostelle. In Einphasennetzen ist jedoch dieseVerteuerung
ohne weiteres tragbar, da dieselben meistens einfache Netzgestaltung aufweisen und
außerdem aus verhältnismäßig wenigen Kraftwerks- bzw. Speisestellen gespeist werden.
Gedacht ist bei solchen Netzen insbesondere an Bahnnetze, z. D. an die i6'=/3- Einpliasenbahnnetze
in Deutschland, sowie auch an Bahnnetze mit 50 Hz Einphasenwechselstrom,
wie sie z_. B. in Ungarn vorliegen. Die gedachte Anordnung ist also nicht auf eine
bestimmte Frequenz zugeschnitten.
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Trotzdem die nachstehend beschriebene Anordnung einen größeren Aufwand
all Apparatur bedingt, dürfte sie gegenüber anderen Möglichkeiten, Kommandos in
das ,Netz zu schicken, doch den Vorteil einer betriebssicheren. Z@'irkung aufweisen,
insbesondere deshalb, weil z. B zusätzliche Überlagerungen von Oberwellen auf die
Einphasenspannungswelle bei Bahnanlagen (solche Netze kommen ja hierfür in erster
Linie in Frage-) keinen sicheren Erfolg versprechen, da bekanntlich die Spannungskurven
in Bahnnetzen meist sowieso sehr stark verzerrt sind und außerdem in ihrer Kurvenform
einem ständigen Wechsel unterliegen. Vorweg sei bemerkt, daß der Zusatztransformator,
wie er nachstehend erwähnt wird, evtl. zugleich als Kurzschlußbegrenzungsdrossel
Verwendung finden kann. Die Ansprechrelais in Einphasennetzen sind Relais, -welche
nicht nur auf die Spannungsabsenkung und deren absoluten Betrag ansprechen, sondern
in ihrem Ansprechen auch teilweise abhängig von der Änderungsgeschwindigkeit der
Spannung mit der Zeit
sind. Für die Fernsteuerung kommen alle die Hilfseinrichtungen in Frage, welche
vom Drehstromnetz her bekannt sind, -wie Fernsteuerung, gleichzeitige Auslösung
mehrerer Tastschalter, Impulsfolge und Gegenkontrolle tisw. Sollte in Bahnnetzen
die Kotnmatid"-gabe auf bestimmte Teilgebiete des sich meist über weite Entfernungen
erstreckenden ,Netzes beschränken, so ist gleichzeitig bziv. vor der Durchgabe des
Kommandos eine entsprechende Aufteilung des Netzes an den Kuppelstellen vorzunehrrien,
was durch die meist vorhandenen Fernsteuereinrichtungen bewirkt werden kann. Erwähnt
sei noch, da,.', auch die elektrischen Triebfahrzeuge voll der Kommandoeinrichtung
mit erfaßt werden können, soweit es sich um Bahnbetriebe haudelt. Zu diesem Zweck
müssen die Fahrzeuge nur mit den entsprechenden Empfangsrelais ausgerüstet werden.
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Bevor auf die grundsätzlichen Schaltungsmöglichkeiten eingegangen
wird, sei erwähnt, daß der Zusatztransformator sehr knapp dimensioniert werden kann,
da er nur sehr kurzzeitig benutzt wird: Außerdem stellt er in gewiser Hinsicht die
Anordnung eine Spartransformators dar.
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Die gedachte Anordnung läßt sich ani besten an Hand der beiliegenden
Abbildungen übersehen. Abb. r, 2 und 3 stellt die Grundanordnung des Tastschalters
in Verbindung mit dem Zusatztransformator dar, Abb.4, 5 und 6 den Einbau der Steuereinrichtung
in Kraftwerks- und Utiterwerksanlagen.
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In Abb. z bedeutet t ein Stück der Sammelschiene, 2 eine abgehende
Einpliasenleitung, 3 den Tastschalter in bekannter Ausführung, d. h. so eingerichtet,
daß er nur während weniger Halbwellen den Leitungszug unterbricht. 31 ist der Kontakt
bei geschlossenem Schalter, 32 der Kontakt bzw. Anschlußpunkt für die Erregerwicklung
. 33 stellt die Betätigungseinrichtung dar, welche sowohl voll Hand als auch ferngesteuert
ausgelöst werden kann. Der Zusatz_-trattsformator4 trägt die Stromwicklung4i, welche
in Reihe mit der Leitung 2 liegt, und die bereits genannte Erregerwicklung 42. welche
bei 44 an Erde angeschlossen ist und in der gezeichneten Schaltung unmittelbar von
der Sammelschienenspannung aus gespeist wird. .43 stellt einen regelbaren Abgriff
all der Erregerwicklung dar. Mit diesem kann die Größe der Spannungsabsenkung den
Jeweiligen Netzverhältnissen angepaßt werdest. Die Wirkung des Zusatztransformators
-wird aus dein Schaltbild unmittelbar klar. Durch Auftrennung der Leitung 2 und
Anschluß der Erregerwicklung an die Netzspannung -wird in der Stromwicklung 41 eine
zusätzliche Gegenspannung bewirkt, welche die Netzspannung um 2o bis 30°/o herabsetzt.
Dabei ist der Transformator wirksam sowohl bei Belastung der Leitung 2 als auch
im Lecrlauf derselben. Auch hier ist, ähnlich wie bei Drehstromnetzen, daran gedacht,
daß die Einschaltdauer des Zusatztransfoi-niators nur -wenige Halbperioden beträgt.
Abb.
z zeigt eine ähnliche Anordnung, jedoch mit dem Unterschied, daß der Tastschalter
am geerdeten Leiter liegt, d. h. die Leitung 2 sei bei äo geerdet. Die Erregerwicklung
42 wird hier durch den Tastschalter nicht an das Netz gelegt, sondern mit der Klemme
32 an den geerdeten Leiter z. Bei 4o ist die Erregerwicklung an irgendeine Erregerspannung,
z. B. die Sammelschienenspannung, oder an sonst eine im Netz oder im Unterwerk oder
im Kraftwerk vorhandene passende gleichfrequente Spannung angeschlossen. Bemerkt
sei hier, daß in den Abb. 1, 2 und 3 gleiche Teile die gleiche Bezeichnung tragen.
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Abb.3 stellt nun eine erweiterte Zusatztransformatoreinrichtung dar.
Der Zusatztransformator 4 ist hier z. B. dreischenklig ausgebildet mit der Stromwicklung
41 in Reihe mit Leiter 2. 42 stellt wieder die Erregerwicklung dar; welche bei 43
einstellbare Anzapfungen trägt. 41 und 42 sei z. B an die Sammelschiene i angeschlossen.
Der mittlere Schenkel von 4 trägt eine gleichstromerregte Wicklung 45, welche aus
der Batterie 5 gespeist wird über den einstellbaren Widerstand 51. Als Tastschalter
wirkt bei dieser Anordnung der Schalter 6, welcher bei 61 die Gleichstromvormagnetisierung
zu-und abschaltet und bei 62 die Erregerwicklung ab und zu an die Erde 4o schaltet.
Die Stellung 612 des Schalters 61 entspricht zwangsläufig der Stellung 622 des Schalters
62, und umgekehrt. Der Stel hing 611 des Schalters 61 entspricht zwangsläufig die
Stellung 621 des Schalters 62, d.h. wird kein Kommando gegeben, so ist der Schalter
61 geschlossen und die Erregerwicklung 42 über den Schalter 62 unterbrochen. Durch
die Gleichstromvormagnetisierung ist der Zusatztransformator 4 voll gesättigt, so
daß die Stromwicklung 41 als Drosselwicklung wirkt mit kleiner Induktivität. In
dieser Schaltung kann z. B. der Zusatztransformator 41 als Kurzschlußbegrenzungsdrossel
gleichzeitig dienen. Soll ein Kommando gegeben werden, so wird der Schalter wieder
kurzzeitig betätigt, die Spannungsabsenkung wird dabei bewirkt durch Öffnen des
Schalters 61, also durch Unterbrechung der Gleichstromvormagnetisierung und durch
Schließen des Schalters 62, also durch Erregung der Erregerwicklung 42. Mit 63 ist
die Betätigungsvorrichtung des Schalters 6 angedeutet und mit 64 Hilfskontakte zur
Weitergabe von Rückmeldungen usw.
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Durch entsprechende Auslegung des magnetischen Kreislaufs und entsprechende
Dimensionierung von Strom- und Erregerwicklung am Zusatztransformator kann erreicht
werden, daß die Spannungsänderungen sehr rasch erfolgen, so daß eine Unterbrechung
des Leitungszuges 2 bzw. die Dauer der Spannungsherabsetzung, wie bereits darauf
hingewiesen, nur auf wenige Halbperioden ausgedehnt zu werden braucht.
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Nachstehend werden nun einige Beispiele für die Eingliederung der
Steuereinrichtung in die Schaltanlage des Netzes gegeben.
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Abb. 4 zeigt z. B ein Doppelsammelschienensystem eines Kraft- oder
Unterwerkes auf der Hochspannungsseite. io und ii sind die beiden Sammelschienensysteme,
2 stellen Trennschalter dar, 3 Leistungsschalter, 51, 52 und 53 sind abgehende i
oo-kV-Leitungen.
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Die Steuereinrichtungen 41, 42 und 43 sind so eingerichtet,
daß nur in einer Phase jeder abgehenden Leitung ein Tastschalter eingebaut ist.
Die Steuerung von 41, 42 und 43 kann dabei gleichzeitig bzw. synchron erfolgen oder
auch unabhängig voneinander, je nachdem die einzelnen Netzteile Befehle erhalten
sollen.
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Abb.5 stellt ein Anordnungsbeispiel dar, wie es zweckmäßig bei Unterwerken
für die Speisung der Fahrleitungsanlage vorgesehen werden kann.
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i sind die Transformatoren zum Umspannen z. B. von ioo kV auf 15 kV.
21 und 22 sind die beiden Sammelschienensysteme auf der Fahrleitung sseite, 3 sind
die abgehenden Fahrleitungsspeiseleitungen. Die-Transformatoren i besitzen zum Zweck
des günstigen Einbaues der Steuereinrichtung 5 eine gemeinsame Erdungsschiene 4,
welche bei 6 geerdet ist. Die Steuereinrichtung 5 kann dabei ähnlich wie in Abb.
2 aufgebaut sein. Bei der Schaltanordnung nach Abb. 5 ist erreicht, daß mit einer
einzigen Steuereinrichtung der gesamte Speisebezirk des Unter-Nverks beeinflußt
werden kann.
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Abb. 6 stellt noch eine Anordnung für Einphasenkraftwerke dar, wie
sie ähnlich von Drehstromnetzen her bekannt ist. Die abgehenden Hochspannungsleitungen
3 sind an die beiden Sammelschienensysteme 21 und 22 angeschlossen. Die Kraftwerksgeneratoren
i jedoch speisen nur eine Phase des genannten Sammelschienensystems, während sie
in der anderen Phase an Hilfsschienen toi und 2o2 angeschlossen sind. Für jede Sammelschienengruppe
21 und 22 genügt dann jeweils nur eine Steuereinrichtung 41 bzw. 42, um die Befehle
in das gespeiste Netz hinausgeben zu können.