DE19857754C1

DE19857754C1 - Back-up electrical network supply device uses motor-generator mechanically coupled to mass used for storage of kinetic energy converted back into electrical energy upon mains failure

Info

Publication number: DE19857754C1
Application number: DE1998157754
Authority: DE
Inventors: Werner Schmitz; Uwe Schmitz; Juergen Schmitz
Original assignee: SEG SCHALTANLAGEN ELEKTRONIK G
Current assignee: SEG SCHALTANLAGEN ELEKTRONIK G
Priority date: 1998-12-15
Filing date: 1998-12-15
Publication date: 2000-09-21
Anticipated expiration: 2018-12-16
Also published as: NL1013829C2; NL1013829A1

Abstract

The supply device has a variable rotation rate motor-generator (4) mechanically coupled to a mass (5) for storage of kinetic energy, used for providing electrical energy upon failure of the mains network (10). A stand-by drive (6), e.g. a diesel engine, is coupled to a second electrical generator (7), which also operates as a motor and which is permanently coupled to the supplied network (1,2,3) for delivering the blind current.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Versorgung von elektrischen Verbrauchern beziehungsweise Inselnetzen oder Netzabschnitten mit elektrischer Energie, mit einem ersten Generator, welcher auch motorisch betreibbar und mit einer Schwungmasse zur Speicherung kinetischer Energie mechanisch gekoppelt ist und im Störfall elektrische Energie erzeugt und mit den Verbrauchern beziehungsweise Inselnetzen oder Netzabschnitten verbun den ist.The invention relates to an arrangement according to the preamble of claim 1 Supply of electrical consumers or island grids or Network sections with electrical energy, with a first generator, which also operated by motor and with a flywheel to store kinetic Energy is mechanically coupled and generates electrical energy in the event of a malfunction connected to the consumers or island networks or network sections that is.

Zur Versorgung von Verbrauchern beziehungsweise Inselnetzen oder Netzab schnitten mit elektrischer Energie ist es bekannt, besondere Verbraucher bezie hungsweise Inselnetze oder Netzabschnitte, welche im Hinblick auf eine Störung der Energieversorgung kritisch reagieren, elektrisch zu puffern. Hierzu wird beispiels weise aus der von einem Hauptnetz gelieferten Wechselspannung eine Gleichspan nung erzeugt, mittels welcher Akkumulatoren aufgeladen werden, und welche an schließend wieder in Wechselspannung umgerichtet wird. Bei einer Störung des Hauptnetzes wird das Hauptnetz von den Verbrauchern beziehungsweise betreffen den Inselnetzen oder Netzabschnitten getrennt und die betreffenden Verbraucher, Inselnetze oder Netzabschnitte aus den Akkumulatoren mit elektrischer Energie ver sorgt.To supply consumers or stand-alone grids or off-grid cut with electrical energy it is known to relate to special consumers example island networks or network sections, which with regard to a disturbance of the React critically to energy supply, buffer electrically. For this, for example a DC voltage from the AC voltage supplied by a main network voltage generated by means of which accumulators are charged and which ones is then converted back to AC voltage. If the Main network will affect the main network from consumers respectively separate the island grids or grid sections and the consumers concerned, Island networks or network sections from the batteries with electrical energy worries.

Für länger andauernde Störungen des Hauptnetzes ist ein sogenannter Standby- Generator vorgesehen, welcher von einem Dieselmotor angetrieben wird. Bei einer Störung des Hauptnetzes werden die betreffenden kritischen Verbraucher bezie hungsweise die Inselnetze oder Netzabschnitte zunächst aus den Akkumulatoren mit elektrischer Energie versorgt, wobei gleichzeitig der Dieselmotor gestartet wird und nach Hochlauf des Dieselmotors beziehungsweise des mit ihm gekoppelten Stand by-Generators die Nachladung der Akkumulatoren sowie die weitere Versorgung der Verbraucher beziehungsweise Inselnetze oder Netzabschnitte von dem Standby- Generator übernommen wird.For longer-lasting disturbances in the main network, a so-called standby Generator provided, which is driven by a diesel engine. At a Disruption of the main network will relate to the critical consumers concerned For example, the island networks or network sections from the batteries first electrical energy, while the diesel engine is started and after startup of the diesel engine or the stand coupled to it by-generators the recharge of the accumulators as well as the further supply of the Consumers or isolated networks or network sections from the standby Generator is taken over.

Wegen der Vielzahl der benötigten Akkumulatoren und der erforderlichen Wartung der Akkumulatoren ist diese Lösung jedoch insbesondere für große Verbraucherlei stungen sehr aufwendig. Es sind daher Anordnungen entwickelt worden, welche ei nen Wechselstrom-Generator aufweisen, welcher auch motorisch betreibbar und mit einer Schwungmasse zur Speicherung kinetischer Energie mechanisch gekoppelt ist. Der Generator wird bei normalem Netzbetrieb motorisch betrieben. Die hierdurch in der Schwungmasse gespeicherte kinetische Energie wird im Störfall zum Antrieb des Generators genommen, wodurch dieser unterbrechungsfrei elektrische Energie an die betreffenden Verbraucher beziehungsweise Inselnetze oder Netzabschnitte abgeben kann.Because of the large number of batteries required and the maintenance required of the accumulators, this solution is especially for large consumer groups very expensive. Arrangements have therefore been developed which ei NEN alternating current generator, which can also be operated by motor and with a flywheel mechanically coupled to store kinetic energy is. The generator is operated by a motor during normal mains operation. The hereby Kinetic energy stored in the flywheel becomes the drive in the event of a fault taken of the generator, making this uninterrupted electrical energy to the relevant consumers or island networks or network sections can give up.

Für länger andauernde Störungen ist des weiteren in der bekannten Anordnung ein Dieselmotor vorgesehen, welcher über eine Kupplung mit der Schwungmasse ver bunden ist. Im Störfall wird der Dieselmotor gestartet und nach seinem Hochlauf über die Kupplung an die Schwungmasse angekoppelt, wodurch der Dieselmotor die Schwungmasse und damit den Generator antreibt, und somit eine längere Versor gung der Verbraucher beziehungsweise Inselnetze oder Netzabschnitte mit elektri scher Energie gewährleistet ist.For longer-lasting disturbances is also in the known arrangement Diesel engine provided, which ver via a clutch with the flywheel is bound. In the event of a fault, the diesel engine is started and after it has started up Coupled to the flywheel via the clutch, whereby the diesel engine Flywheel and thus drives the generator, and thus a longer supply supply of consumers or island networks or network sections with electri energy is guaranteed.

Nachteilig bei dieser Anordnung ist, daß die Hauptelemente Generator, Schwung masse und Dieselmotor in Funktion und Leistung auf den Bedarf der kritischen Ver braucher dimensioniert sind und damit eine verbrauchergerechte Anpassung dieser Hauptelemente auf den unterschiedlichen Bedarf in Funktionalität und Leistung für unterschiedliche Verbrauchergruppen wie zum Beispiel kritische Verbraucher und unentbehrliche Verbraucher und unwichtige Verbraucher nicht gegeben ist. A disadvantage of this arrangement is that the main elements are generator, momentum mass and diesel engine in function and performance to the needs of critical ver are dimensioned and thus a consumer-friendly adaptation of these Main elements on the different needs in functionality and performance for different consumer groups such as critical consumers and indispensable consumers and unimportant consumers is not given.

Aus "OEDING, D. (u. A.): Dynamisches Verhalten von Sofortbereitschaftsanlagen mit synchronen Umkehrmaschinen. In: Elektrizitätswirtschaft, 1973, H. 24, S. 834-841, ist eine Anordnung zur Versorgung von elektrischen Verbrauchern beziehungsweise Inselnetzen oder Netzabschnitten bei Störung des Hauptnetzes mit elektrischer Energie bekannt, bei welcher ein erster Generator vorhanden ist, welcher auch mo torisch betreibbar und mit einer Schwungmasse zur Speicherung kinetischer Energie mechanisch gekoppelt ist. Durch die mitlaufende Schwungmasse ist der erste Gene rator zur Versorgung von empfindlichen Verbrauchern geeignet, welche eine Unter brechung der Versorgung von weniger als 0,3 Sekunden vertragen können. Da sich die vom ersten Generator abgegebene Spannung und Frequenz mit der Drehzahl ändert, ist die Schwungmasse so dimensioniert, daß die Drehzahl des ersten Gene rators während der vom ersten Generator zu überbrückenden Zeit um maximal zwei Prozent absinkt. Der erste Generator ist des weiteren über eine Kupplung mit einem Diesel-Antriebsaggregat verbindbar. Hierdurch kann der erste Generator bei Unter schreiten der Mindestdrehzahl zur weiteren Versorgung der empfindlichen Verbrau cher angetrieben werden.From "OEDING, D. (u. A.): Dynamic behavior of emergency systems with synchronous reversing machines. In: Elektrizitätswirtschaft, 1973, H. 24, pp. 834-841, is an arrangement for supplying electrical consumers respectively Island networks or network sections in the event of a fault in the main network with electrical Known energy in which a first generator is present, which is also mo can be operated torically and with a flywheel for storing kinetic energy is mechanically coupled. Due to the moving flywheel, the first is genes suitable for the supply of sensitive consumers who have a sub break the supply of less than 0.3 seconds. That I the voltage and frequency output by the first generator with the speed changes, the flywheel is dimensioned so that the speed of the first genes rators during the time to be bridged by the first generator by a maximum of two Percent drops. The first generator is also via a clutch with a Diesel drive unit connectable. This allows the first generator at Unter exceed the minimum speed for the further supply of the sensitive consumption Be driven.

Um den ersten Generator nicht mit Verbrauchern zu belasten, welche eine Unterbre chungszeit von einer oder mehreren Minuten vertragen können, wodurch die Schwungmasse entsprechend kleiner dimensioniert werden kann, sind diese nicht empfindlichen Verbraucher von den erstgenannten empfindlichen Verbrauchern über einen Leistungsschalter abkoppelbar. Der Netzabschnitt, an dem die nicht empfindli chen Verbraucher angeschlossen sind, wird im Störfall von einem weiteren Genera tor, welcher direkt mit einem weiteren Diesel-Antriebsaggregat verbunden ist, mit Spannung versorgt. Wegen der direkten Kopplung des weiteren Generators mit dem weiteren Diesel-Antriebsaggregat ist der weitere Generator nicht motorisch betreib bar.In order not to burden the first generator with consumers who have an under time of one or more minutes can be tolerated, whereby the Inertia can be dimensioned smaller, they are not sensitive consumers from the first-mentioned sensitive consumers a circuit breaker can be disconnected. The section of the network where the not sensitive Chen consumers are connected, in the event of a fault, another genera gate, which is directly connected to another diesel drive unit with Power supplied. Because of the direct coupling of the other generator with the another diesel drive unit, the other generator is not operated by a motor bar.

Nach Hochlaufen des weiteren Diesel-Antriebsaggregats kann der Netzabschnitt, an dem nicht empfindlichen Verbraucher angeschlossen sind, wieder mit dem Netzab schnitt, an dem die empfindlichen Verbraucher angeschlossen sind, verbunden wer den. Hierbei liefern beide Generatoren jeweils sowohl Wirk- als auch Blindleistung in die miteinander verbundenen Netzabschnitte. After the other diesel drive unit has started up, the network section can start connected to the non-sensitive consumer, again with the mains cut to which the sensitive consumers are connected the. Both generators deliver both active and reactive power in the interconnected network sections.

Nachteilig bei dieser Anordnung ist, daß beide Generatoren die von den Netzab schnitten benötigte Wirk- und Blindleistung liefern müssen. Sie müssen daher ent sprechend groß dimensioniert sein.A disadvantage of this arrangement is that both generators depend on the network must provide the required active and reactive power. You must therefore ent be dimensioned large.

Des weiteren ist aus einer Druckschrift der Firma Schaltanlagen-Elektronik-Geräte GmbH & Co. KG, "USV-Anlagen, Druckvermerk PB STARO ETA- 589 D" eine so ge nannte USV-Anlage zur unterbrechungsfreien Stromversorgung eines Inselnetzes oder Netzabschnitts bekannt, welche einen ersten Generator aufweist, welcher auch motorisch betreibbar ist. Der erste Generator ist fest mit einem weiteren Generator gekoppelt, welcher über eine Kupplung mit einem Diesel-Antriebsaggregat verbind bar ist.Furthermore, there is a publication from the company Schaltanlagen-Elektronik-Geräte GmbH & Co. KG, "UPS systems, printing notice PB STARO ETA-589 D" a so ge called UPS system for uninterruptible power supply to an island network or network section known, which has a first generator, which also is operated by a motor. The first generator is fixed with another generator coupled, which connects to a diesel drive unit via a clutch is cash.

Der erste Generator wird im Normalbetrieb über einen Umrichter aus dem Hauptnetz motorisch angetrieben. Der Umrichter hat einen Gleichspannungs-Zwischenkreis, welcher entweder einen Akkumulator auflädt oder eine Gleichstrommaschine, wel che mit einer Schwungmasse verbunden ist, antreibt.The first generator is in normal operation via a converter from the main network motor driven. The converter has a DC link, which either charges an accumulator or a DC machine, wel che is connected to a flywheel, drives.

Im Falle einer Störung des Hauptnetzes wird der Gleichspannungs-Zwischenkreis des Umrichters aus dem Akkumulator oder von der Gleichspannungsmaschine, die ihre Energie aus der Schwungmasse nimmt, gespeist. Der erste Generator kann so mit zunächst weiter aus dem Umrichter motorisch betrieben werden. Der mit ihm ge koppelte weitere Generator kann daher das Inselnetz oder den Netzabschnitt mit Energie versorgen.In the event of a fault in the main network, the DC voltage intermediate circuit of the converter from the accumulator or from the DC voltage machine takes its energy from the flywheel, fed. The first generator can do this are initially operated with a motor from the converter. The one with him Coupled further generator can therefore also the island network or the network section Supply energy.

Da mit Auftreten der Störung des Hauptnetzes zugleich das Diesel-Antriebsaggregat gestartet wird, kann nach kurzer Zeit die Kupplung zwischen dem Diesel- Antriebsaggregat und dem weiteren Generator geschlossen werden, so daß der weitere Generator vom Diesel-Antriebsaggregat angetrieben wird. Hierbei wird auch der erste Generator mit angetrieben.As with the occurrence of the failure of the main network at the same time the diesel drive unit is started, after a short time the clutch between the diesel Drive unit and the other generator are closed so that the additional generator is driven by the diesel drive unit. Here too the first generator powered.

Nachteilig bei dieser Anlage ist, daß beide Generatoren so dimensioniert sein müs sen, daß sie die vom Inselnetz oder Netzabschnitt benötigte Wirk- und Blindleistung liefern können.The disadvantage of this system is that both generators must be dimensioned in this way sen that they the active and reactive power required by the island network or network section can deliver.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine eingangs genannte Anordnung zur Versorgung von elektrischen Verbrauchern beziehungsweise Inselnetzen oder Netzabschnitten mit elektrischer Energie derart auszubilden, daß sie im Hinblick auf unterschiedliche Anforderungen insbesondere in einem Störfall auf einfache Weise konfigurierbar ist.It is an object of the invention to provide an arrangement for supply of electrical consumers or island networks or network sections to train with electrical energy in such a way that they with regard to different Requirements can be easily configured, particularly in the event of a malfunction.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The solution to this problem results from the characteristics of the characteristic Part of claim 1. Advantageous further developments of the invention result from the subclaims.

Gemäß der Erfindung sind zwei Generatoren vorgesehen, von denen der erste Ge nerator als drehzahlvariable Maschine mit konstantem Frequenzausgang ausgelegt und auch motorisch betreibbar und mit einer Schwungmasse zur Speicherung kineti scher Energie mechanisch gekoppelt ist. Der zweite Generator ist auch motorisch betreibbar und mechanisch nicht mit dem ersten Generator verbunden. Hierdurch wird erreicht, daß die in der Anlage verwendeten Aggregate unabhängig voneinan der an die vorhandenen Erfordernisse angepaßt werden können. So können der er ste Generator und die Schwungmasse exakt für eine solche Leistung ausgelegt sein, welche zur Versorgung von Verbrauchern beziehungsweise Inselnetzen oder Netz abschnitten benötigt wird, welche unterbrechungsfrei mit elektrischer Energie ver sorgt werden müssen. Diese sogenannten kritischen Verbraucher erhalten im Stör fall ihre elektrische Energie unterbrechungsfrei von dem ersten Generator, welcher seine Antriebsenergie aus der Schwungmasse bezieht. According to the invention, two generators are provided, of which the first Ge designed as a variable-speed machine with a constant frequency output and also operated by motor and with a flywheel for kineti storage shear energy is mechanically coupled. The second generator is also a motor operable and not mechanically connected to the first generator. Hereby it is achieved that the units used in the system independently of each other which can be adapted to the existing requirements. So he can the generator and the flywheel are designed precisely for such a performance, which are used to supply consumers or island grids or the grid sections is needed, which ver uninterrupted ver with electrical energy must be taken care of. These so-called critical consumers get sturgeon their electrical energy falls uninterrupted from the first generator, which gets its drive energy from the flywheel.

Andere, sogenannte unentbehrliche Verbraucher, welche in einem Störfall zwar nicht unterbrechungsfrei mit elektrischer Energie versorgt werden müssen, jedoch nur ei ne kurzzeitige Unterbrechung der Energieversorgung erlauben, werden von dem zweiten Generator versorgt, der zu diesem Zweck im Störfall mit einem Antriebsag gregat wie beispielsweise einem Dieselmotor gekoppelt wird. Daher können der zweite Generator und der ihn antreibende Dieselmotor exakt für eine solche Lei stung ausgelegt sein, welche zur Versorgung von unentbehrlichen Verbrauchern beziehungsweise Inselnetzen oder Netzabschnitten benötigt werden, welche eine kurzzeitige Unterbrechung ihrer Energieversorgung gestatten.Other, so-called indispensable consumers, who do not do so in the event of a malfunction must be supplied with electrical energy without interruption, but only egg ne short-term interruption of the power supply are from the supplied second generator, which for this purpose in the event of a fault with a drive gregat such as a diesel engine is coupled. Therefore, the second generator and the diesel engine driving it exactly for such a Lei be designed for the supply of indispensable consumers or island networks or network sections are required, which one allow brief interruption of their energy supply.

In erfindungsgemäßer Weise erfüllt der zweite Generator auch zusätzliche Funktio nen, wie beispielsweise Blindstromlieferung für alle Verbrauchergruppen und/oder Spannungsregelfunktionen und/oder Filterfunktionen. Hierzu ist er ständig mit dem zu versorgenden Inselnetz oder Netzabschnitt verbunden. Der zweite Generator ist für die gewünschten Funktionen und Leistungen zu dimensionieren, unabhängig von der Leistung des ersten Generators. Der Dieselmotor ist für die addierte Wirklei stung der kritischen Verbraucher und der unentbehrlichen Verbraucher zu dimensio nieren, wiederum unabhängig von der Größe des ersten und des zweiten Genera tors. Diese Möglichkeit, den ersten Generator, die Schwungmasse, den zweiten Ge nerator und den Dieselmotor unabhängig voneinander zu dimensionieren, ergibt er hebliche Vorteile.In the manner according to the invention, the second generator also fulfills additional functions such as reactive current supply for all consumer groups and / or Voltage control functions and / or filter functions. For this he is constantly with the connected to the isolated grid or section of the grid. The second generator is dimension for the desired functions and services, regardless of the performance of the first generator. The diesel engine is for the added knitting of critical consumers and indispensable consumers to dimensio kidneys, again regardless of the size of the first and second genera tors. This possibility, the first generator, the flywheel, the second Ge dimensioning the generator and the diesel engine independently, he says significant advantages.

Da der zweite Generator im Störungsfall nicht die Energie für die gesamten Verbrau cher liefern muß, sondern lediglich für die kritischen und unentbehrlichen Verbrau cher, braucht er im Störungsfall gegebenenfalls nicht mit voller Leistung betrieben zu werden.Since the second generator does not have the energy for the entire consumption in the event of a fault must deliver, but only for the critical and indispensable consumption In the event of a fault, it may not need to be operated at full power become.

Besonders vorteilhaft ist es, daß der erste Generator und der zweite Generator me chanisch nicht miteinander gekoppelt sind. Hierdurch können die beiden Generato ren vollkommen unabhängig voneinander betrieben werden. Insbesondere kann der erste Generator als drehzahlvariable Maschine mit konstantem Frequenzausgang ausgelegt werden, wie dies bei einer doppelt gespeisten Asynchronmaschine bezie hungsweise einer Synchronmaschine mit Umrichter der Fall ist, und der zweite Ge nerator als normale Synchronmaschine mit frequenzsynchroner Drehzahl. Mit einer solchen Anordnung kann die Schwungmasse über einen großen Drehzahlbereich betrieben werden, mit entsprechend hoher Ausnutzung der Schwungradenergie im Vergleich zu drehzahlstarren Anordnungen. Darüber hinaus ist es durch die mecha nische Trennung der beiden Generatoren möglich, diese in unterschiedlichen Räu men anzuordnen, was den Aufbau einer Anlage wesentlich vereinfacht. Zum Beispiel kann der zweite Generator mit dem Antriebsaggregat unter Beachtung der erforderli chen Zu- und Abluft in einem entsprechend ausgebildeten Raum angeordnet sein und der erste Generator mit seiner Schwungmasse unabhängig davon.It is particularly advantageous that the first generator and the second generator me are not mechanically coupled with each other. This allows the two generato be operated completely independently of one another. In particular, the first generator as a variable-speed machine with constant frequency output be interpreted as this relates to a double-fed asynchronous machine a synchronous machine with converter is the case, and the second Ge nerator as a normal synchronous machine with frequency-synchronous speed. With a such an arrangement, the flywheel can over a large speed range are operated with a correspondingly high utilization of the flywheel energy in the Comparison to rigid arrangements. In addition, it is through the mecha African separation of the two generators possible, these in different rooms to arrange, which significantly simplifies the construction of a system. For example can the second generator with the drive unit taking into account the required Chen supply and exhaust air can be arranged in a suitably trained room and the first generator with its flywheel regardless.

Besonders günstig ist es auch, wenn die Verbraucher beziehungsweise Inselnetze oder Netzabschnitte auch noch in eine weitere Klasse unterteilt sind, welche soge nannte entbehrliche Verbraucher betrifft. Die entbehrlichen Verbraucher werden we der vom ersten Generator noch vom zweiten Generator mit Energie versorgt. Im Störfall werden sie vom Netz getrennt und bleiben solange abgeschaltet, bis die Stö rung wieder behoben ist.It is also particularly favorable if the consumers or island networks or network sections are also subdivided into another class, the so-called called dispensable consumers. The expendable consumers will we which supplies the first generator with energy from the second generator. in the In the event of a fault, they are disconnected from the mains and remain switched off until the faults is fixed again.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, ein regelmäßig zur Spannungsverbesserung in die Versorgungsleitung der Verbraucher beziehungsweise Inselnetze oder Netzabschnitte geschaltetes soge nanntes Rotary-Filter, welches aus einer in der Versorgungsleitung geschalteten Induktivität und dem zweiten Generator gebildet wird, entsprechend dem tatsächli chen Bedarf zu dimensionieren. So könnte eine erfindungsgemäße Anordnung so ausgelegt sein, daß sie eine Leistung von 1,25 MVA unterbrechungsfrei an kritische Verbraucher liefert, eine weitere Leistung von 1,5 MVA nach einer kurzzeitigen Un terbrechung an unentbehrliche Verbraucher liefert, und eine zusätzliche Leistung von 1 MVA an entbehrliche Verbraucher liefert, wobei das Rotary-Filter aber für alle Leistungen gemeinsam wirken soll.The arrangement according to the invention makes it particularly advantageous possible, a regular to improve voltage in the supply line of the So-called consumers or isolated networks or network sections named rotary filter, which consists of a switched in the supply line Inductance and the second generator is formed, corresponding to the actual dimensioning the need. So an arrangement according to the invention could be designed so that they have an output of 1.25 MVA uninterrupted to critical Consumer delivers an additional output of 1.5 MVA after a brief Un supply to indispensable consumers, and an additional benefit of 1 MVA to dispensable consumers, but the rotary filter for everyone Services should work together.

Bei einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung ist eine Steuerung vorgesehen, mittels welcher bei einer Netzstörung betreffende Verbraucher bezie hungsweise Inselnetze oder Netzabschnitte zumindest zeitweise von der Energie versorgung ausgenommen werden. Durch die Steuerung wird gewährleistet, daß entsprechend der Anforderungen der Verbraucher jeweils nur die Verbraucher mit dem Netz verbunden sind, welche aus dem gerade aktiven Aggregat versorgt wer den. So sind mittels der Steuerung beim Auftreten einer Störung zunächst nur die kritischen Verbraucher mit dem Netz verbunden und die unentbehrlichen bezie hungsweise entbehrlichen Verbraucher vom Netz getrennt. Nach der Hochlaufphase des Dieselmotors werden die unentbehrlichen Verbraucher wieder ans Netz ge schaltet. Die entbehrlichen Verbraucher werden erst nach Behebung der Störung wieder ans Netz geschaltet.In a further special embodiment of the invention is a controller provided, by means of which relate consumers in the event of a network fault some island grids or grid sections at least temporarily from the energy supply are excluded. The control ensures that according to the requirements of the consumer, only the consumer with connected to the network, which is supplied from the currently active unit the. For example, when a malfunction occurs, only the controller is initially controlled critical consumers connected to the network and the indispensable consumers that are unnecessarily separated from the network. After the startup phase of the diesel engine, the indispensable consumers are back on the grid switches. The expendable consumers only become after the fault has been rectified switched on again.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist flexibel und kann Beziehern von elektrischer Energie eine Energieversorgung zur Verfügung stellen, welche in ihrem Umfang und in ihren Merkmalen an die Erfordernisse der Bezieher angepaßt ist. Die Nenn- Leistungskapazitäten der individuellen Elemente sind voneinander unabhängig frei wählbar. Dies wirkt sich sehr vorteilhaft auf die Kosten aus, da die Anordnung stets an die tatsächlichen Bedürfnisse anpaßbar ist. Insbesondere läßt sich die erfin dungsgemäße Anordnung an wachsende Bedürfnisse von Beziehern von elektri scher Energie anpassen.The arrangement according to the invention is flexible and can be used by electrical customers Provide an energy supply, which in its scope and its characteristics are adapted to the needs of the recipients. The nominal The capacities of the individual elements are independent of each other selectable. This has a very advantageous effect on costs, since the arrangement is always is adaptable to actual needs. In particular, the inventions arrangement according to the growing needs of subscribers of electri adapt shear energy.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird eine anpassungsfähige Anlage zur Verfügung gestellt, welche entsprechend der Bedürfnisse von Beziehern elektrischer Energie konfigurierbar ist, wobei insbesondere zukünftigen Bedürfnissen kostengün stig Rechnung getragen werden kann. Häufig kann die Anlage um Elemente erwei tert werden, statt daß Elemente oder gar die ganze Anlage ausgetauscht werden müssen.The arrangement according to the invention makes an adaptable system for Provided which according to the needs of recipients electrical Energy can be configured, and future needs in particular are inexpensive can always be taken into account. The system can often expand by elements be replaced instead of replacing elements or even the entire system have to.

Es ist auch möglich, daß die Versorgung unentbehrlicher Verbraucher von einer se paraten Notstromanlage, welche regelmäßig aus einem Dieselmotor und einem mit ihm mechanisch gekoppelten Generator besteht, bei einer Netzstörung vorgenom men wird. Der zweite Generator dient dann lediglich noch der Verbesserung der Netzspannung, das heißt als Element des Rotary-Filters. Eine derartige Anordnung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn bereits eine Notstromversorgung vorhanden war. Die vorhandene Notstromversorgung wird dann in die erfindungsgemäße An ordnung mit einbezogen. It is also possible that the supply of indispensable consumers by a se ready emergency power system, which regularly consists of a diesel engine and a there is a mechanically coupled generator, in the event of a grid failure men will. The second generator then only serves to improve the Mains voltage, i.e. as an element of the rotary filter. Such an arrangement is particularly advantageous if an emergency power supply is already available was. The existing emergency power supply is then in the invention order included.

Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines besonderen Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung.Further features of the present invention result from the following Description of a particular embodiment with reference to the Drawing.

Es zeigt die einzige Figur eine erfindungsgemäße Anordnung in schematischer Dar stellung.The sole figure shows an arrangement according to the invention in a schematic diagram position.

Wie der Figur entnommen werden kann, werden Verbraucher beziehungsweise In selnetze oder Netzabschnitte 1, 2, 3 aus einem Hauptnetz 10 gespeist. Die Inselnet ze 1, 2, 3 sind über Leistungstrenner 11, 12, 13 mit dem Hauptnetz 10 verbunden. Die Anlage ist so konfiguriert, daß am ersten Inselnetz 1 nur die kritischen Verbrau cher angeschlossen sind, am zweiten Inselnetz 2 die unentbehrlichen Verbraucher und am dritten Inselnetz 3 die entbehrlichen Verbraucher.As can be seen in the figure, consumers or in networks or network sections 1 , 2 , 3 are fed from a main network 10 . The island networks 1 , 2 , 3 are connected to the main network 10 via power isolators 11 , 12 , 13 . The system is configured so that only the critical consumers are connected to the first island network 1 , the indispensable consumers on the second island network 2 and the unnecessary consumers on the third island network 3 .

In der Zuleitung 18 zu den Inselnetzen 1, 2, 3 ist zur Spannungsverbesserung ein sogenanntes Rotary-Filter geschaltet, welches aus einer Induktivität 9 und einem zweiten Generator 7 gebildet wird. Die Induktivität 9 ist über einen ersten Trenn schalter 16, welcher in Energieflußrichtung hinter der Induktivität 9 in der Versor gungsleitung 18 angeordnet ist, und einen zweiten Trennschalter 17, welcher in Energieflußrichtung vor der Induktivität 9 in der Versorgungsleitung 18 angeordnet ist, in die Versorgungsleitung 18 zwischen dem Hauptnetz 10 und den Inselnetzen 1, 2, 3 geschaltet. Die Induktivität 9 kann mittels eines Überbrückungsschalters 15 überbrückt werden.A so-called rotary filter, which is formed from an inductance 9 and a second generator 7 , is connected in the feed line 18 to the island networks 1 , 2 , 3 for voltage improvement. The inductance 9 is a first isolating switch 16 , which is arranged in the energy flow direction behind the inductor 9 in the supply line 18 , and a second isolating switch 17 , which is arranged in the energy flow direction before the inductor 9 in the supply line 18 , in the supply line 18 switched between the main network 10 and the island networks 1 , 2 , 3 . The inductance 9 can be bridged by means of a bridging switch 15 .

Der zweite Generator 7, welcher aus motorisch betreibbar ist, ist über die Induktivität 9 mit der Versorgungsleitung 18 verbunden. Zum zweiten Generator 7 ist ein erster Generator 4, welcher auch motorisch betreibbar ist, über einen Leistungsschalter 14 parallel geschaltet, wodurch die beiden Generatoren über eine elektrische Welle miteinander gekoppelt sind.The second generator 7 , which can be operated by a motor, is connected to the supply line 18 via the inductance 9 . A first generator 4 , which can also be operated by a motor, is connected in parallel with the second generator 7 via a circuit breaker 14 , as a result of which the two generators are coupled to one another via an electrical shaft.

Die Antriebswelle des ersten Generators 4 ist mit einer Schwungmasse 5 verbunden. Die Antriebswelle des zweiten Generators 7 ist über eine Kupplung 8 mit einem Die selmotor 6 verbunden. The drive shaft of the first generator 4 is connected to a flywheel 5 . The drive shaft of the second generator 7 is connected via a clutch 8 to a sel motor 6 .

Im Normalbetrieb sind die Leistungstrenner 11, 12, 13, der erste Trennschalter 16, der zweite Trennschalter 17 und der Leistungsschalter 14 geschlossen. Hierdurch werden die am ersten Inselnetz 1 hängenden kritischen Verbraucher, die am zweiten Inselnetz 2 hängenden unentbehrlichen Verbraucher und die am Inselnetz 3 hän genden entbehrlichen Verbraucher direkt aus dem Hauptnetz 10 gespeist.In normal operation, the circuit breakers 11 , 12 , 13 , the first circuit breaker 16 , the second circuit breaker 17 and the circuit breaker 14 are closed. As a result, the critical consumers hanging on the first island network 1 , the indispensable consumers hanging on the second island network 2 and the unnecessary consumers hanging on the island network 3 are fed directly from the main network 10 .

Der erste Generator 4 wird motorisch betrieben, wodurch in der Schwungmasse 5 kinetische Energie gespeichert ist. Der zweite Generator 7 ist durch die Kupplung 8 vom Dieselmotor 6 getrennt und wird ebenfalls motorisch betrieben. Die Anlage ist so dimensioniert, daß durch die motorisch betriebenen Generatoren 4, 7 Blindlei stung kompensiert wird und mittels des Rotary-Filters die Spannung in den Inselnet zen 1, 2, 3 verbessert wird.The first generator 4 is operated by a motor, as a result of which kinetic energy is stored in the flywheel 5 . The second generator 7 is separated from the diesel engine 6 by the clutch 8 and is also operated by a motor. The plant is dimensioned so that the motor-operated generators 4 , 7 Blindlei stung is compensated and by means of the rotary filter, the voltage in the island networks 1 , 2 , 3 is improved.

In dem Augenblick, wo im Hauptnetz 10 eine Störung auftritt, wird durch eine nicht gezeigte Steuerung veranlaßt, daß der zweite Trennschalter 17, der zweite Lei stungstrenner 12 und der dritte Leistungstrenner 13 geöffnet werden. Somit sind nur noch die am ersten Inselnetz 1 hängenden kritischen Verbraucher über den ersten Leistungstrenner 11 und die Versorgungsleitung 18 mit dem ersten Generator 4 ver bunden. Der erste Generator 4 wird durch die Schwungmasse 5 angetrieben, wo durch er die kritischen Verbraucher mit Energie versorgt.At the moment when a fault occurs in the main network 10, a control, not shown, causes the second circuit breaker 17 , the second circuit breaker 12 and the third circuit breaker 13 to be opened. Thus, only the critical consumers hanging on the first island network 1 are connected via the first power isolator 11 and the supply line 18 to the first generator 4 . The first generator 4 is driven by the flywheel 5 , where it supplies the critical consumers with energy.

Ist beispielsweise nach etwa 2 Sekunden die Störung des Hauptnetzes 10 noch nicht behoben, wird durch die nicht gezeigte Steuerung veranlaßt, daß der Diesel motor 6 gestartet wird. Nach dem Hochlauf des Dieselmotors 6 wird der Dieselmotor 6 über die Kupplung 8 mit dem zweiten Generator 7 gekoppelt, wodurch der zweite Generator 7 ebenfalls elektrische Energie erzeugt. Nachdem der zweite Generator 7 Energie erzeugt, wird der zweite Leistungstrenner 12 wieder geschlossen, wodurch auch die am zweiten Inselnetz 2 hängenden unentbehrlichen Verbraucher wieder mit Energie versorgt werden.If, for example, after about 2 seconds the fault in the main network 10 has not yet been remedied, the control (not shown) causes the diesel engine 6 to be started. After startup of the diesel engine 6, the diesel engine is coupled via the clutch 6 8 to the second generator 7, whereby the second generator 7 also electrical energy. After the second generator 7 generates energy, the second power isolator 12 is closed again, as a result of which the essential consumers hanging on the second island network 2 are also supplied with energy again.

Nachdem die Störung im Hauptnetz 10 behoben ist, werden auch der zweite Trenn schalter 17 und der dritte Leistungstrenner 13 wieder geschlossen sowie der Die selmotor 6 durch die Kupplung 8 vom zweiten Generator 7 abgekoppelt. Hierdurch ist der normale Betriebszustand wieder hergestellt.After the fault in the main network 10 is eliminated, the second disconnector 17 and the third power isolator 13 are closed again and the selmotor 6 is decoupled from the second generator 7 by the clutch 8 . This restores the normal operating state.

In dem Fall, in dem eine Spannungsverbesserung durch das Rotary-Filter nicht er forderlich ist oder nicht gewünscht wird, läßt sich das Rotary-Filter mittels des Über brückungsschalters 15 überbrücken. Die Inselnetze 1, 2, 3 beziehungsweise das oder die mittels der Leistungstrennung 11, 12, 13 ausgewählten Inselnetze werden dann direkt aus dem Hauptnetz 10 gespeist.In the case where a voltage improvement by the rotary filter is not necessary or not desired, the rotary filter can be bridged by means of the bypass switch 15 . The island networks 1 , 2 , 3 or the island network (s ) selected by means of the power separation 11 , 12 , 13 are then fed directly from the main network 10 .

Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist es möglich, daß, wenn lediglich kritische Verbraucher bei einer Störung des Hauptnetzes 10 mit elektrischer Energie versorgt werden müssen, auf den Dieselmotor 6 verzichtet wird. Die kritischen Verbraucher werden dann bei einer kurzen Störung durch den ersten Generator 4 mit elektrischer Energie versorgt.The arrangement according to the invention makes it possible for the diesel engine 6 to be dispensed with if only critical consumers have to be supplied with electrical energy in the event of a fault in the main network 10 . The critical consumers are then supplied with electrical energy by the first generator 4 in the event of a brief fault.

Im umgekehrten Fall, wenn lediglich unentbehrliche Verbraucher vorhanden sind, welche einen kurzzeitigen Netzausfall gestatten, kann auf den ersten Generator 4 mit seiner Schwungmasse 5 verzichtet werden. Es braucht dann lediglich der Die selmotor 6 zum Antrieb des zweiten Generators 7 bereitgestellt werden. Darüber hinaus ist es möglich, die einzelnen Elemente unabhängig voneinander durch grö ßere Elemente zu ersetzen, wodurch einem größerem Energiebedarf Rechnung ge tragen wird.In the opposite case, when there are only indispensable consumers that allow a brief power failure, the first generator 4 with its flywheel 5 can be dispensed with. It then only needs the selmotor 6 to drive the second generator 7 . In addition, it is possible to replace the individual elements independently of one another by larger elements, which takes into account a greater energy requirement.

Die in der Figur dargestellte Anordnung könnte so ausgelegt sein, daß eine Leistung von 1,25 MVA unterbrechungsfrei an im Inselnetz 1 vorhandene kritische Verbrau cher geliefert wird, eine weitere Leistung von 1,5 MVA nach kurzzeitiger Unterbre chung an beispielsweise im Inselnetz 2 vorhandene entbehrliche Verbraucher ge liefert wird und eine zusätzliche Leistung von 1 MVA an beispielsweise im Inselnetz 3 vorhandene entbehrliche Verbraucher geliefert wird. Das aus der Induktivität 9 und dem zweiten Generator 7 gebildete Rotary-Filter soll für alle Leistungen gemeinsam wirken. Hieraus ergibt sich die folgende Dimensionierung der Hauptkomponenten: The arrangement shown in the figure could be designed so that a power of 1.25 MVA without interruption is delivered to existing critical consumers in the island network 1 , a further power of 1.5 MVA after a brief interruption to existing in the island network 2, for example, unnecessary Consumer is supplied and an additional output of 1 MVA is supplied to, for example, 3 dispensable consumers present in the island network. The rotary filter formed from the inductance 9 and the second generator 7 should act together for all powers. This results in the following dimensioning of the main components:

Erster Generator 4 mit Schwungmasse 5 für kritische Verbraucher:
1,25 MVAFirst generator 4 with a flywheel 5 for critical consumers:
1.25 MVA

Zweiter Generator 7 für unentbehrliche Verbraucher:
1,5 MVASecond generator 7 for indispensable consumers:
1.5 MVA

Dieselmotor 6 für kritische Verbraucher und unentbehrliche Verbraucher:
2,75 MVADiesel engine 6 for critical consumers and indispensable consumers:
2.75 MVA

Rotary-Filter 9,7 für alle Verbraucher: 3,75 MVARotary filter 9 , 7 for all consumers: 3.75 MVA

Claims

1. Arrangement for supplying electrical consumers or in self-networks or network sections ( 1 , 2 , 3 ) in the event of faults in the main network ( 10 ) with electrical energy, with a first generator ( 4 ), which can also be driven by a motor and with a flywheel ( 5 ) is mechanically coupled for storing kinetic energy and generates electrical energy in the event of a fault and is connected to the consumers or island grids or network sections ( 1 , 2 , 3 ), characterized in that the first generator ( 4 ) as a variable-speed machine with constant frequency quenz output is designed and a second generator ( 7 ) is available, which can also be operated by motor and is not mechanically connected to the first generator ( 4 ) and is constantly connected to the island network or network section to be supplied to supply reactive current.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the second generator ( 7 ) with the first generator ( 4 ) in the event of a fault in the main network ( 10 ) is coupled via an electrical shaft.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the first generator ( 4 ) is designed as a double-fed asynchronous machine or as a synchronous machine with a converter.

4. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the first generator ( 4 ) and the second generator ( 7 ) are designed for different elec tric powers.

5. Arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the second generator ( 7 ) via an inductance ( 9 ) with the consumers, or island networks or network sections ( 1 , 2 , 3 ) is connected.

6. Arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the island grids or network sections ( 1 , 2 , 3 ) are divided up into at least three classes, the classification being carried out by the requirements of the respective consumer with regard to grid disturbances.

7. Arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that a standby drive unit ( 6 ) is present, which is connected via a clutch ( 8 ) to the second generator ( 7 ).

8. Arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized, that be from a standby drive unit and another generator standing emergency power system is available, which in the event of a grid failure, the utility supply of a consumer group or an island grid or grid cut takes over.

9. Arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized in that a controller is provided, by means of which, in the event of a network fault, de consumers or island networks or network sections ( 1 , 2 , 3 ) are at least temporarily excluded from the energy supply.