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DE3418065A1 - Einrichtung zum schnellen abbau einer ueberhoehten spannung an einem kondensator bei blindleistungs-kompensationsanlagen - Google Patents

Einrichtung zum schnellen abbau einer ueberhoehten spannung an einem kondensator bei blindleistungs-kompensationsanlagen

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Publication number
DE3418065A1
DE3418065A1 DE19843418065 DE3418065A DE3418065A1 DE 3418065 A1 DE3418065 A1 DE 3418065A1 DE 19843418065 DE19843418065 DE 19843418065 DE 3418065 A DE3418065 A DE 3418065A DE 3418065 A1 DE3418065 A1 DE 3418065A1
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DE
Germany
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capacitor
voltage
series
network
compensation
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Application number
DE19843418065
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English (en)
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DE3418065C2 (de
Inventor
Reinhard Dipl.-Ing. 1000 Berlin Hoffmann
Reinhard Dipl.-Ing. Schwarzenau
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Publication date
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Publication of DE3418065A1 publication Critical patent/DE3418065A1/de
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Granted legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/16—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • H02J3/1821—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators
    • H02J3/1835—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators with stepless control
    • H02J3/1864—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators with stepless control wherein the stepless control of reactive power is obtained by at least one reactive element connected in series with a semiconductor switch
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E40/10—Flexible AC transmission systems [FACTS]

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Description

Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH
Theodor-Stern-Kai 1
D-6000 Frankfurt 70
Krn/schb B 84/20 Krn
Einrichtung zum schnellen Abbau einer überhöhten Spannung an einem Kondensator bei Blindleistunqs-Kompens ations anlagen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum schnellen Abbau einer überhöhten Spannung an einem Kondensator gemäß dem Oberbegriff des vorliegenden Patentanspruchs.
Thyristorgeschaltete Kondensator-Kompensationsanlagen zur Kompensation der induktiven Blindleistung von Stoßlei-" stungsverbrauchern, wie zum Beispiel Schweißmaschinenanlagen, sind bekannt. Dabei kann nach dem Verlöschen des Kompensationsstromes eine überhöhte Kondensatorspannung auftreten, wofür Ausgleichsvorgänge oder eine hohe Oberschwingungsbelastung die Ursache sein können. Um die Kompensationsanlage ausgleichsschwingungsfrei wieder einschalten zu können, muß die überhöhte Kondensatorspannung etwa auf den stationären Scheitelwert der Betriebsspannung abgebaut werden. Kann die Kompensationseinrichtung aufgrund der überhöhten Kondensatorspannung aus Schutzgründen nicht bedarfsgerecht wieder zugeschaltet werden, so kommt es insbesondere wegen der hohen Blindleistungsbelastung des Netzes zu erheblichen Spannungsabsenkungen. Diese können bei entsprechendem häufigen Auftreten durch Flickererscheinungen in Glühlampen und andere Effekte sehr störend auf andere am gleichen
B 84/20 Krn
Netz betriebene Verbraucher wirken.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, kann man die zulässige Schalterspannung beim Wiedereinschalten erhöhen, was aber den Schutzpegel verringert und zu erhöhten Ausgleichsvorgängen führen kann. Man kann auch die Güte der wie ein Saugkreis wirkenden, aus Kompensations-Kondensator und Vordrossel bestehenden Kompensationseinrichtung gezielt verschlechtern. In 50-Hz-Netzen ist dieser Saugkreis häufig auf 150 Hz abgestimmt. Durch die Verschlechterung der Güte vermindert sich jedoch die gewünschte Saugkreiswirkung, die Belastung des Netzes mit dem vom zu kompensierenden Verbraucher verursachten Oberschwingungsstrom mit Abstimmfrequenz bleibt praktisch unverändert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, bei der durch sehr schnellen Abbau einer überhöhten Spannung am Kompensations-Kondensator auf einen Wert nahe dem stationären Scheitelwert der Betriebsspannung eine ausgleichsschwingungsarme Wiederzuschaltung der Kompensationsaniage auch nach sehr kurzen Pausen des Stoßleistungsverbrauchers (etwa Schweißpausen) ermöglicht und so unnötige Flickereffekte im Netz vermieden werden.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruches aufgeführten Merkmale gelöst.
Der elektronische Schalter kann aus antiparallel geschalteten Thyristoren bestehen.
Durch die Einrichtung gemäß der Erfindung wird die Dynamik von thyristorgeschalteten Kompensationsanlagen erheblich verbessert. Auch Schweißvorgänge mit kurzen systembedingten Pausen (ein bis zwei Netzperioden) können kompensiert, die Netzeinspeisung entflickert werden.
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Die Einrichtung gemäß der Erfindung besitzt keine aktiven Elemente, wodurch ein zusätzlicher Steueraufwand entfällt. Die Einrichtung basiert auf der Ausnutzung der magnetischen Eigenschaften der Eisendrossel; durch ihre Wirkung entstehen praktisch keine Verluste im in Reihe mit der Eisendrossel liegenden Widerstand bei zugeschaltetem Kompensations-Kondensator ·
Die Einrichtung gemäß der Erfindung wird im nachstehend beschriebenen einphasigen Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert.
In der Figur sind mit L. und L_ zwei Zuleitungen des speisenden Netzes zum Stoßleistungsverbraucher bezeichnet.
Zwischen diesen Leitungen liegt eine Reihenschaltung, bestehend aus dem Kompensations-Kondensator CR, einer Vordrossel Lj. und antiparallel geschalteten Thyristoren Th.. und Th-. Die Vordrossel begrenzt die Stromanstiegsgeschwindigkeit und im Störungsfall die Ausgleichsströme; sie ist so dimensioniert, daß der L..-C -Reihenschwingkreis auf 150 Hz abgestimmt ist. Die Thyristoren Th^ und Thp werden als elektronischer Schalter betrieben und können zum Zuschalten der Kompensationseinrichtung gemeinsam gezündet werden.
Parallel zum Kondensator C1, liegt ein Entladewiderstand R
κ 3 e
zur Sicherstellung normgerechter Entladezeiten (VDE 0560, Teil 4, §5).
Gemäß der Erfindung liegt nun parallel zum Kondensator Cy. eine Reihenschaltung aus einer Eisendrosselspule L, eines Widerstandes R und zwei gegeneinander geschalteten Zenerdioden Z^ und Z2. Es können zur Leistungsaufteilung auch jeweils mehrere Zenerdioden gegeneinander in Reihe geschaltet sein. Anstelle der Zenerdioden können auch andere elektronische Elemente mit ähnlicher Wirkung (nichtlinearer Zusammenhang zwischen Strom und Spannung) verwendet werden.
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Bei zugeschaltetem elektronischen Schalter (Thyristoren Th1 und Th_) liegt eine erhöhte Grundschwingungs-Wechs el spannung am Kondensator Cj., die sich aus der Spannung an der Vordrossel Lj. sowie der zwischen den Leitungen L1 und Lp anstehenden Netzspannung ergibt. Durch das Saugkreisverhalten treten zusätzliche Oberschwingungsspannungen auf.
Durch die aus Eisendrossel L, Widerstand R und Zenerdioden Z^, Z2 bestehende Reihenschaltung fließt der geringe Magnetisierungsstrom der Drossel.'Beim Abschalten des elektronischen Schalters (Thyristoren Th1 und Th2) bleibt der Kondensator CK auf Grund seiner Oberschwingung sbelastung (hauptsächlich 150 Hz) häufig auf einer über dem Scheitelwert der stationären Kondensatorspannung liegenden Gleichspannung liegen. Die Eisendrossel geht in Sättigung; es fließt ein durch den Widerstand R begrenzter Entladestrom, bis die Kondensatorspannung etwa die Zenerspannung der Zenerdiode Zp erreicht hat. Diese Zenerspannung wird so gewählt, daß die Spannung des Kompensationskondensators am Ende des Teilentladevorganges etwa dem Scheitelwert der Betriebsspannung entspricht.
Danach wird die weitere Entladung praktisch durch den Entladewiderstand R bestimmt.
Die Zeitkonstante der Teilentladungseinrichtung, bestehend aus der Reihenschaltung von Eisendrossel L, Widerstand R und Zenerdioden Z^ und Z0 wird auf 1 ...5 · T.. (T., ... Netz-
12 NN
periodendauer) eingestellt.
Wenn beim Verlöschen des Stromes der mit der Zenerdiode Z, verbundene Pol des Kondensators C1, auf positivem Potential liegenbleibt, werden Z2 in Sperrichtung und Z^ in Durchlaßrichtung betrieben; bleibt dieser Pol des Kondensators CR dagegen auf negativem Potential liegen, so werden Z1 in Sperrichtung und Z5 in Durchlaßrichtung be-
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trieben. In beiden Fällen wird die nun gleichspannungsbelastete Eisendrossel L gesättigt. Der Widerstand R kann als Wicklungswiderstand der Eisendrossel L realisiert werden.
Anstelle von Eisenblechen kann in der Drosselspule L auch anderes Kernmaterial verwendet werden, das einen scharfen Sättigungsknick aufweist.

Claims (1)

  1. Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH
    Theodor-Stern-Kai 1
    D-6000 Frankfurt 70
    Krn/schb * B 84/20 Krn
    Einrichtung zum schnellen Abbau einer überhöhten Spannung an einem Kondensator bei Blindleistunqs-Kompens ations anlagen
    Patentanspruch
    Einrichtung zum schnellen Abbau einer überhöhten Spannung an einem Kondensator, der in Reihe mit einer Vordrossel und einem elektronischen Schalter zwischen den Zuleitungen eines Wechselspannungsnetzes liegt, und dessen Zuschaltung dazu dient, die durch Verbraucher mit stark " zeitveränderlichem Blindleistungsbedarf (Stoßleistungsverbraucher) verursachte induktive Blindleistung im Netz zu kompensieren,
    dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Kompensations-Kondensator (CK) eine Reihenschaltung, bestehend aus einer sättigbaren Drosselspule (L), einem Widerstand (R) und zwei oder mehreren in Reihe gegeneinander geschalteten Zenerdioden oder anderen elektronischen Bauelementen mit ähnlicher Wirkung (nichtlinearer Zusammenhang zwischen Strom und Spannung (Z^, Z_) geschaltet sind.
DE19843418065 1984-05-12 1984-05-12 Einrichtung zum schnellen abbau einer ueberhoehten spannung an einem kondensator bei blindleistungs-kompensationsanlagen Granted DE3418065A1 (de)

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