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Verfahren zum Betriebe von elektrischen Krafterzeugungsanlagen mit
mehreren örtlich getrennten Kraftwerken. Es sind elektrische Kraftanlagen bekannt
geworden, deren Netz aus einem Hauptwerk und je nach dem Belastungszustand aus weiteren,
vom Hauptwerk örtlich getrennten Nebenkraftwerken gespeist wird und bei denen die
Nebenkraftwerke ohne jede Bedienung sind und vom Hauptwerk aus selbsttätig in und
außer Betrieb gesetzt werden. Soll das Hauptwerk entlastet werden, so wird dort
die Speiseleitung des Nebenkraftwerks unter Spannung gesetzt; dadurch kommen zunächst
die Primärmaschinen in Betrieb, und die mit ihnen gekuppelten Synchrongeneratoren
werden entweder unerregt unmittelbar oder erregt über große Drosselspulen an das
Netz angeschlossen, wo sie allmählich oder plötzlich in den Synchronismus hineingerissen
werden. Im ersteren Falle läßt man sie asynchron anlaufen und gibt bei annäherndem
Synchronismus die Erregung darauf, im letzteren Falle wird der beim falschen Parallelschalten
entstehende Ausgleichstrom durch die Drosselspulen auf einen praktisch zulässigen
Wert vermindert. Beide Arten der Parallelschaltung haben bedeutende Nachteile. Die
erste verlangt besonders gebaute Maschinen, die einen weit schlechteren Wirkungsgrad
besitzen als die normalen Synchronmaschinen. Bei der zweiten Art werden die Maschinen
sehr ungünstig beansprucht, da sehr große mechanische Stöße auftreten, die für Wellen,
Läger und Wicklungen gefährlich werden können; außerdem sind große unwirtschaftliche
Drosselspulen und große Schaltapparate erforderlich: Nach der Erfindung liegen diese
Nachteile nicht vor, indem das mehr oder weniger- gewaltsame
Synchronisieren
der Generatoren des Nebenkraftwerks vermieden und durch eine einwandfreie Synchronisiermethode
mittels einer besonderen Parallclschsltvorrichtung ersetzt wird, wie sie bereits
in selbsttätigen Umformerstationen bekannt geworden ist. Eine solche Synchronisierung
wird erfindungsgemäß kombiniert mit einer selbsttätigen Beeinflussung des Reglers
der Primärmaschine derart, daß die Drehzahl der letzteren wiederholt langsam durch
den Synchronpunkt pendelt, und zwar so lange, bis die Parallelschaltung des elektrischen
Generators erfolgt ist.
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In dem auf der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel eines hydroelektrischen
Nebenkraftwerkes ist eine Parallelschaltvorichtung nach Patent 3o8263 verwendet,
die sich durch Einfachheit und einstellbare Empfindlichkeit auszeichnet. An Hand
dieser Zeichnung soll nunmehr die Wirkungsweise der Einrichtung beschrieben werden.
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Das Kraftwerk sei zunächst ausgeschaltet, w_e es il dzr Zeichnung
veranschaulicht ist. Zu seiner Inbetriebsetzung wird im Hauptkraftwerk d:e Fernleitung
i durch Schließung des zugehörigen Schalters an Spannung gelegt. Dadurch erhält
zunächst lediglich die Einschaltspule 2 der Turbine 3 Strom und stellt den Steuerschieber
4 um, so daß nunmehr der hydraulische Servomotor 5 den Turbinenschieber 6 öffnet.
Gleichzeug wird durch öffnen des Kontaktes 7 die Einschaltspule 2 stromlos, während
-der im Stromkreis der Ausschaltspule $ liegende Kontakt g geschlossen wird. Die
Turbine 3 läuft nun an, und der Generator r o wird durch seine selbsterregte Erregermaschine
i x auf Spannung gebracht. Gleichzeitig gibt die gleichfalls von der Turbine 3 angetriebene
Tachometerdynamo 12 Spannung. Ist die Drehzahl der Turbine nahezu normal, so reicht
die Spannung der Tachometerdynamo aus, um das Relais 13 zum Ansprechen zu bringen,
welches den selbsttätigen Parallelschaltapparat 15 in Tätigkeit setzt. Alsbald wird
die Spannung des Generators r o vom Schnellregler 1 ¢ konstant gehalten. Zugleich
beginnt der Parallelschaltapparat 15 zu pendeln und schließt bei Synchronismus zwischen
Netz 1 und Maschine ro von genügender Zeitdauer über das im Apparat enthaltene Zeitrelais
16 den Stromkreis des Einschaltmagneten 17 und damit den Hauptschalter r8. Dabei
werden zugleich die Kontakte ig und 20 geöffnet und der Stromkreis der beiden Relais
r3 und 21 unterbrochen, die beide von der Tachometerdynamo gespeist wurden, nach
erfolgter Parallelschaltung aber nicht mehr gebraucht werden.
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Das Relais 21 dient dazu, vor erfolgter Parallelschaltung der beiden
Kraftwerke die Turbine ro immer wieder durch den Synchronismus laufen zu lassen.
Zu diesem Zweck ist ein kleiner Induktionsmotor 22 vorgesehen, der den Regler 23
und damit über die Regeldüse 24 den Wasserzufluß zur Turbine 3 beeinfiußt. Der Motor
treibt über ein Zahnradvorgelege 25 die Schraubenspindel 26 an, deren Wandermutter
den Fixpunkt des Reglerhebels 27 verstellt, und zwar bei unerregtem Relais 21 im
öffnungssinne der Düse, so daß sich die Turbine beschleunigt. Bei einer bestimmten,
etwas übernormalen Geschwindigkeit der Turbine 3 zieht das Relais 21 seinen Kern
an und schaltet damit den Motor 22 um, so daß nunmehr allmählich die Düse 24 geschlossen
wird; die Spannung der Tachometerdynamo sinkt infolge Rückgangs ihrer Drehzahl so
lange, bis das Relais 21 seinen Anker wieder los'_äßt und den Motor 22 wieder umsteuert
usf. Jedesmal durchläuft der Tur-U_neng:--nerator ro den Synchronismus, und es ist
wahrscheinlich, daß mind--stens beim zweitenmal die Parallelschaltung erfolgt. Wie
erwähnt, wird gleichzeitig mit dem Einlegen des Hauptschalters 18 der Stromkreis
d--s Relais 21 bei 2o unterbrochen. Der Motor 22 läuft zunächst weiter und führt
die Wandermutter in diejenige Endstellung, in der die Düse 24 ganz geöffnet ist
und der Motor 22 mittels Schl3paschalters 28 ausgeschaltet wi_-d, worauf der Regler
23 allein die Geschwindigkeitsregelung übernimmt.
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In der aus Deutlichkeitsgründen gezeichneten Mittelstellung kann der
Schleppschalter a8 betriebsmäßig niemals stehenbleiben. Wird die Zentrale abgeschaltet,
so kommt der Motor 22 ebenfalls zum Stillstand, und zwar in der Stellung, in der
der Drehzahlregler 23 für die höchste Drehzahl., entsprechend Vollastbeaufschlagung,
eingestellt ist: Wird die Zentrale wieder angelassen, so braucht der Hilfsmotor
22 zunächst nicht anzulaufen. Erst wenn die Drehzahl den Synchronwert überschritten
hat und das Relais 21 zum Ansprechen kommt, läuft der Motor an und verstellt den
Drehzahlregler langsam im Sinne einer Drehzahlabnahme. Darauf tritt das obenerwähnte,
langsame Pendeln ein, bis die Parallelschaltung erfolgt ist und der Motor den Drehzahlregler
wieder auf die Vollastbeaufschlagung einstellt. Der Schleppschalter 28 schaltet
dann wiederum den Motor ab und bereitet ihn für die Gegendrehrichtung vor.
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Die Wiederausschaltung des Nebenwerkes erfolgt über das Sicherheitsrelais
29, durch dessen Ansprechen der Stromkreis der Ausschaltspule 8 mittels Kontakt
3o geschlossen, der . Steuerschieber 4 umgelegt und so der Servomotor 5 zum Schließen
des Turbinenschiebers 6 veranlaßt wird. Mit dem Relais 29 muß gleichzeitig eine
Vorrichtung zum öffnen des Hauptschalters i g verbunden sein, die
in
der Zeichnung nicht angegeben ist, um die Übersichtlichkeit d°s Schaubildes nicht
noch weiter zu beeinträchtigen.
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Aus dem gleichen Grunde sind sämtliche übrigen Sicherheitsapparate,
Auslösevorrichtungen und Verriegelungen, die der Betrieb eines Kraftwerkes erfordert,
weggclissen. Dazu gehören Höchststromrelais, Null--pannungsrelais, Rückwattrelais,
Temperaturrelais für Wicklungen und Lager, evtl. Schutzregler zur Verhütung der
Überlastung des Nebenkraftwerks, ferner ein Mindeststromzeitrelais, das nach einer
gewissen Zeit das Nebenkraftwerk selbsttätig ausschaltet, wenn entweder der betreffende
Schalter im Hauptwerk geöffnet wird oder wenn die Belastung des Nebenwerkes ,unter
einen gewissen Wert sinkt, sein Betrieb also nicht mehr erforderlich ist. Auch ein
Wassermangelrelais kann vorgesehen werdon.
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Ein großer Teil der genannten Apparate kann das Sicherheitsrela'_s
29 mitbenutzen, d. h. ihr Ansprechen würde das Relais 29 in Wirkung setzen. Dieses
Relais kann so eingerichtet werden, daß nach erfolgtem Ansprechen der Stromkreis
der Einschaltspule 2 am Kontakt 3 i unterbrochen bleibt, daß also eine selbsttätige
Wiedereinschaltung dzs Nebenkra ftwerks so lange unmöglich gemacht wird, bis das
Relais von Hand wieder in seine Normalstellung gebracht worden ist. Diese Verriegelung
der Einschaltspule 2 erfolgt aber nur, wenn eine Störung innerhalb d°s Kraftwerks
vorliegt, nicht, wenn sie im Netz stattfindet.
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Wie erwähnt, dient die beschriebene Schaltung nur als Ausführungsbeispiel
für die Erfindung. Der hydraulische Servomotor 5 könnte durch einen elektrischen
mit elektrischer Steuerung ersetzt werden. Ebenso könnte an die Stelle der elektrischen
Regulierverstellvorrichtung 22, 28 eine hydraulische treten.
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Das geschilderte Verfahren ist unter Vornahme der entsprechenden Änderungen
an den erforderlichen Einrichtungen auch bei Kraftwerken mit anderen Kraftmaschinen,
wie Verbrennungsmaschinen, Dampfmaschinen usw., verwendbar. Auch lassen sich nach
dem gleichen Prinzip mehrere Einheiten in dem gleichen Nebenkraftwerk zugleich oder
nach Bedarf hintereinander selbsttätig zu- und abschalten. Auch mehrere Nebenkraftwerke
können auf diese Weise zu- und abgeschaltet werden.
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Ferner lassen sich Einrichtungen treffen, die bewirken, daß das Zu-
und Abschalten des Nebenwerks vollkommen selbsttätig, z. B. in Abhängigkeit von
der Netzbelastung, erfolgt.