Wie funktioniert ein Gleichstromsystem?

Gleichstrom hat zwei Elektroden, eine positive und eine negative. Das Potenzial der positiven Elektrode ist hoch, das der negativen Elektrode niedrig. Werden die beiden Elektroden an einen Stromkreis angeschlossen, entsteht eine konstante Potenzialdifferenz zwischen den beiden Enden des Stromkreises, sodass im externen Stromkreis ein Strom von Plus nach Minus fließt. Allein durch einen Wasserstandsunterschied lässt sich kein gleichmäßiger Wasserfluss erzeugen. Mithilfe einer Pumpe, die das Wasser kontinuierlich von einem tieferen zu einem höheren Punkt befördert, kann jedoch ein bestimmter Wasserstandsunterschied aufrechterhalten werden, um einen gleichmäßigen Wasserfluss zu gewährleisten.

Das Gleichstromsystem wird in Wasserkraftwerken, Wärmekraftwerken und verschiedenen Umspannwerken eingesetzt. Es besteht im Wesentlichen aus Akkumulatoren, Ladegeräten, Gleichstromverteilern, Gleichstrom-Verteilerschränken, Gleichstrom-Leistungsüberwachungsgeräten und Gleichstrom-Abzweigleitungen. Ein großflächiges und verteiltes Gleichstromnetz gewährleistet die sichere und zuverlässige Stromversorgung von Schutzrelais, Leistungsschaltern, Signalanlagen, Ladegeräten, USV-Anlagen und anderen Teilsystemen.

Es gibt zwei Funktionsprinzipien: Das eine nutzt Netzstrom zur Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom, das andere nutzt Gleichstrom.

Wechselstrom zu Gleichstrom

Sobald die Netzspannung über den Eingangsschalter in die gewünschte Spannung umgewandelt und der Transformator eingeschaltet ist, gelangt sie in den Vorstabilisierungskreis. Dieser dient der Vorregelung der Ausgangsspannung und reduziert so den Leistungsbedarf der Leistungsreglerröhre. Der Spannungsabfall zwischen Ein- und Ausgang der Röhre verringert den Stromverbrauch der Leistungsreglerröhre und verbessert die Effizienz des Gleichstromnetzteils. Nach Durchlaufen des vorgeregelten Netzteils und der Filterung ist die Spannung im Wesentlichen stabil. Der Gleichstrom mit geringer Restwelligkeit durchläuft die von der Steuerschaltung geregelte Leistungsreglerröhre, um den Sollwert präzise und schnell anzusteuern. Die Spannungsregelung entspricht dabei den Anforderungen. Nach der Filterung der Gleichspannung durch Filter 2 wird die benötigte Ausgangsleistung ermittelt. Um den gewünschten Ausgangsspannungswert bzw. Konstantstromwert zu erhalten, müssen Ausgangsspannung und -strom abgetastet und erfasst werden. Die Daten werden an die Steuer-/Schutzschaltung weitergeleitet. Diese vergleicht und analysiert die gemessenen Ausgangsspannungs- und Stromwerte mit den von der Spannungs-/Stromeinstellschaltung vorgegebenen Werten und steuert die Vorreglerschaltung sowie die Hochleistungs-Einstellröhre an. Das stabilisierte Gleichstromnetzteil gibt die eingestellten Spannungs- und Stromwerte aus. Gleichzeitig aktiviert sich die Schutzschaltung, sobald die Steuer-/Schutzschaltung anormale Spannungs- oder Stromwerte erkennt, und versetzt das Gleichstromnetzteil in den Schutzmodus.

Gleichstromversorgung

Die beiden Wechselstrom-Eingangsleitungen geben über das Schaltgerät jeweils eine Wechselstromleitung (oder nur eine Eingangsleitung) an jedes Lademodul aus. Das Lademodul wandelt den dreiphasigen Wechselstrom in Gleichstrom um, lädt die Batterie und versorgt gleichzeitig die Last der Schließschiene mit Strom. Die Schließschiene versorgt die Steuerschiene über einen Abwärtswandler mit Strom (bei manchen Ausführungen ist kein Abwärtswandler erforderlich).

Gleichstromversorgung

Jede Überwachungseinheit im System wird von der Hauptüberwachungseinheit verwaltet und gesteuert. Die von den einzelnen Überwachungseinheiten erfassten Daten werden über die RS485-Schnittstelle zur zentralen Verwaltung an die Hauptüberwachungseinheit gesendet. Der Hauptmonitor kann verschiedene Systeminformationen anzeigen. Der Benutzer kann diese Informationen abfragen und die vier Fernüberwachungsfunktionen des Hauptmonitors per Touchscreen oder Tastendruck nutzen. Der Zugriff auf die Systeminformationen ist auch über die Schnittstelle des Hauptmonitors zum Host-Computer möglich. Neben der umfassenden Messbasiseinheit kann das System mit Funktionseinheiten wie Isolationsüberwachung, Batterieprüfung und Schaltwertüberwachung ausgestattet werden, um das Gleichstromsystem umfassend zu überwachen.