DE762986C

DE762986C - Verfahren zum Betrieb eines durch eine Kraftmaschine angetriebenen Synchrongenerators im Verbundbetrieb

Info

Publication number: DE762986C
Application number: DES149581D
Authority: DE
Inventors: Josef Tittel
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Priority date: 1942-03-25
Filing date: 1942-03-25
Publication date: 1953-03-16

Description

Verfahren zum Betrieb eines durch eine Kraftmaschine angetriebenen Synchrongenerators im Verbundbetrieb Bei durch Kraftmaschinen, insbesondere Wasserturbinen, angetriebenen, Synchrongeneratoren im Verbundbetrieb sinkt bei beispielsweise durch Kurzschlüsse oder Frequenzschwankungen bedingten Spannungsabsenkungen im gespeisten Netz die Leistungsabgabe' des Generators an das Netz. Da die Kraftmaschine bestrebt ist, weiterhin die gleiche Leistung abzugeben, wird anfangs die f_lberschußleistung zwischen Turbinenleistung und an das Netz abgegebener Leistung den Generator beschleunigen. Ist bei der dabei herrschenden Netzspannung und dem Erregungszustand der Maschine die Kippleistung des Generators kleiner als die Antriebsleistung der Turbine, dann kommt der Generator zum Kippen, und die elektrische Leistungsabgabe an .das Netz wird praktisch Null, wobei im Netz sehr große Strom- und Spannungsschwankungen auftreten. Bei größeren Absenkungen, wie sie beispielsweise bei Kurzschlüssen gegeben sind, hat daher die Maschine das. Bestreben, durchzugehen. Zur Begrenzung .der Drehzahl wurden bereits Regler für die Kraftmaschinen und Stoßerresungen der Synchronmaschinen vorgesehen. Solche Einrichtungen sind jedoch einerseits sehr verwickelt, andererseits arbeiten sie vor allem bei Generatoren größerer Leistungen im Verbundbetrieb über lange Fernleitungen zu langsam. In diesen Fällen ist oftmals nur durch eine Außerbetriebnahme der betreffende Maschinensatz vor dem Durchsehen zu bewahren. Ein Absinken der in das Netz ;gelieferten Leistung ist daher die Folge. Außerdem werden dadurch, andere an dem gleichen Netz hängende Maschinen in Mitleidenschaft gezogen, so daß diese ebenfalls ausfallen können.
Alle diese Mängel werden gemäß der Erfindung dadurch behoben, daß bei einer Spannungsabsenkung im gespeisten Netz zur Erreichung eines asynchronen Betriebes mit übersynchroner Drehzahl der Generator schnellentregt und im asynchronen Generatorbetrieb durch einen Widerstand im Erregerkreis die Wirkung der Erregerwicklung stark verringert wird. Mit Hilfe der Schnellentregung wird erreicht, daß bei Eintreten der Störung die Erregung rasch vernichtet wird. Durch die Einschaltung des Widerstandes in den Kreis der Erregerwicklung während des asynchronen Betriebes. wird weiterhin verhindert, daß der in dieser Wicklung fließende asynchrone Belastungsstrom im Vergleich zu dem in der Dämpferwicklung fließenden Strom groß wird. Auf diese Weise werden die ein- oder mehrachsige Wirkung der Erregerwicklung und damit die dadurch beding= ten Drehmomenten-, Strom- und Spannungsschwankungen ausgeschaltet. Die Maschine kann: daher als Asynchrongenerator die vorherige Turbinenleistung elektrisch an das Netz abgeben. Treten jedoch besonders starke Spannungsabsenkungen auf, dann wird vorteilhaft mit steigender Drehzahl außer der durch die Reglercharakteristik bedingten. Leistungsrücknahme der Kraftmaschine deren Leistung noch zusätzlich, z. B. durch ein Spannungsminimumrelais, gesenkt. Um einen Synchrongenerator für das neue Verfahren besonders geeignet zu machen, wird zweckmäßig sein asynchrones, )generatorisches Kippmoment insbesondere durch Anordnung einer besonders starken Dämpferwicklung außergewöhrnlich hoch ausgeführt. Gleichzeitig kann zwecks Verbesserung der Ausnutzung der Maschine zur Verminderung des Magnetisierungsstromes im asynchronen Betrieb der Luftspalt kleiner als sonst bei Synchronmaschinen gehalten werden.

Die Wiederaufnahme des gewöhnlichen Betriebes geschieht vorzugsweise in der Form, daß der Generator bei Wiederkehr der vollen Spannung als Reaktionsmaschine in den Syn-

chronismus gebracht wird und hierauf wieder

seine gewöhnliche Erregung und Antriebs-

leistung bekommt. Insbesondere wird die

durch das Spannungsminimutnrelais verur-

sachte Verriegelung freigeg'ehen.

An Hand der Zeichnung wird die Erfin-

dung im folgenden beispielsweise erläutert.

Gemäß Fig. i besitzt der Synchrongenerator i

eine Ständerwicklung 2 und einen Läufer 3.

der die Erregerwicklung .I und den Dämpfer-

käfig 5 trägt. Die Erregerwicklung -4 wird von

der Erregermaschine C gespeist, deren Er-

regerwick@ung 7 seli>st wied°_r im gewöhn-

lichen Betrieb von der Hilfserregerniaschine 8

mit Strom versorgt wird. Zur Schnellent-

regun.g wird zweckmäßig die Erreger-

maschine 6 als Nebenschlußmaschine geschal-

tet. "vie die g°strichelten Verbindungen 9 und

io erkennen lassen. Bekanntlich wird durch

Einschalten eines Schwingun-widerstandes

ii vor dem Anker der Erreaerrnaschine 6 er-

reicht, daß die Stromverteilun, im gesam-

ten Erregerkreis labil wird and zum schnellen

Zusammenbrechen kommt.

Außerdem wird im asvnchrotiett (-,etterator-

Iretrieb durch Öffnen des Schalters 1d ein

Großer Widerstand 13 in den Erregerkreis

gelegt. durch den die Beteiligung der Er-

regerwicklung am asvnclironett Generator-

betrieb weitgehend ausgeschaltet wird. Damit

werden die außerordentlich hohen Strom-.

Spannungs- . und Leis tungspendelungen,

welche durch die einachsige Wirkung der Er-

regerwiclclung bedingt sind, auf ein 'Mindest-

maß herabgesetzt. Dies ist bei Netzen mit

großen Leistungen besonders wichtig. Man

kann unter Umständen an Stelle der Schnell-

entregung mit Hilfe des Widerstandes i i den

Widerstand 13 auch in bekannter Weise zur

Schnellentreguna verwenden. Der Wider-

stand 13 ist im gewöhnlichen Betrieb kurz-

geschlossen.

Ein weiteres Ausführungsbe:spel der Er-

findung zeigt Fig. =. Dabei wird im asyn-

chronen Generatorbetrieb an Stelle des

Reihenwiderstandes 13 ein der Erreger-

wicklung 4. des Synchrongenerators parallel

geschalteter großer Widerstand 15 durch

Öffnen des Schalters 16 im Erregerkreis in

Reihe geschaltet, nachdem beispielsweise mit

der hier in gleicher Weise wie beim ersten

Beispiel ausgebildeten Einrichtung schnell-

entregt wurde. Zur Schnellentregung wird

zuerst der den Schwingungs-,viderstand i i

überbrückende Schalter 12 geöffnet, während

der Schalter 17 vor dem Widerstand 15 ent-

weder ständig geschlossen ist oder nach dem

Einschalten des Schwingungswiderstandes i t

geschlossen wird. Im ersten Fall kann der

Schalter 17 auch ganz wegfallen. Der Schalter

16 im Haupterregerhreis wird nach Beendi-

gung des Schnellentregungsvorganges, also bei verhältnismäßig geringem Strom und geringer Spannung am Schalter geöffnet. Der Widerstand 15 kann auch in bekannter Weise zur Schnellentregung Verwendung finden. Dann ist die Entregungsanordnung mit dem Widerstand i i, überflüssig. Es ist jedoch; auch möglich, zwei oder alle Schnellentregungen mit den Widerständen 11, 13 und 15 miteinand-er zu kombinieren, so daß der Schalter verkleinert werden; kann.

Gemäß der Erfindung wird weiterhin der Vorteil erreichst, daß jede besondere Stoßerregungsano.rdnung ganz wegfallen bzw. in allen Fällen in wirtschaftlich noch tragbaren Grenzen gehalten werden; kann. Außerdem ergibt sich ein Schutz .des Netzes vor Überspannungen bei der Kurzschlußfortschaltung.
Der erfindungsgemäße Betrieb. eines Synchrongenerators kann unter Umstränden auch in den Fällen von Bedeutung sein, in denen er nicht mit anderen Maschinen zusammenarbeitet. Diese Möglichkeit ist. insbesondere dann vorhanden., wenn andere Takthalter, z. B. aus Kondensatoren und hochgesättigten Drosseln bestehende Anordnungen, am vom Synchrongentrator gespeisten Netz hängen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Betrieb, eines durch eine Kraftmaschine, insbesondere Wassertur'bine, angetriebenen: Synchrongenerators im: Verbundbetrieb, dadlurch gekennzeichnet, daß: bei einer Spannungsabsenkung im ,gespeisten Netz zur Erreichung eines asynchronen Betriebes mit übersynchroner Drehzahl der Generator schnellentregt und im asynchronen Generatorbetrieb .durch einen Widerstand im Erregerkreis die Wirkung der Erregerwicklung stark verringert wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein, im ,gewöhnlichen Betrieb kurzgeschlossener großer Widerstand (13) mit der Erregerwicklung des Synchrongenerators in Reihe geschaltet wird, nachdem schnellentregt wurde.
3. Verfahren nach. Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein ,großer, der Erregerwicklung (4) des Synchrongenerators parallel geschalteter Widerstand (15) durch Öffnen eines Schalters (16) im Erregerkreis mit der Erregerwicklung in Reihe geschaltet wird, nachdem schnellentregt wurde.
4. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei besonders starker Spannungsabsenkung mit steigender Drehzahl außer der durch die Reglercharakteristik bedingten Leistungsrücknahme der Kraftmaschine deren Leistung noch zusätzlich, z. B. durch ein Spannungsminimumrelais, gesenkt wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß .der Generator bei Wiederkehr der vollen Spannung als Reaktionsmaschine in den Synchronismus. gebracht wird und hierauf wieder seine gewöhnliche Erregung und Antriebsleistung erhält.
6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das asynchrone, generatorische Kippmoment des Synchrongenerators insbesondere durch Anordnung einer besonders starken Dämpferwicklung außergewöhnlich hoch und zweckmäßigerwei.se sein Luftspalt kleiner als sonst ausgeführt sind. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr.48o'897, 545 328; 7 0 7 124, 6oi 099, 421396; »Elektrotechnik und Maschinenbau«, 1926, S.933.