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symmetrisch verteilter Kapazität durch Einschaltung von geeignet bemessenen Drosselspulen in dem Erdungsstromkreis zu unterdrücken. Die Bemessung der Erdungsdrosselspule erfolgt bei Einphasenstrom nach der Gleichung
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wo L die Induktivität der Drosselspule, # die Kreisfrequenz,
0 die Teilkapazität einer Netzphase gegen Erde bedeutet.
Es lässt sich zeigen, dass bei unsymmetrisch verteilter Kapazität eine restlose Unterdrückung der Erdschlussströme durch die Bemessung der am Netznullpunkt liegenden Drosselspule nicht möglich ist, denn wie gross man auch die Induktivität der Drosselspule bemisst, die Unsymmetrie der Anordnung in bezug auf ihre elektrischen Grössen bleibt bestehen und lässt sich nur durch eine andere Unsymmetrie ausgleichen. Dies kann z. B. in der Weise geschehen, dass man die Drosselspule nicht an den Nullpunkt des Netzes, sondern an einen Spannungspunkt des Generators (Transformator od. dgl.) anschliesst. Beim Erdschluss eines Phasenleiters wirkt dann zwar für den Kapazitätsstrom in der Erdungsstelle immer noch die Spannung 2 E, wenn E Phasenspannung bedeutet.
Für den Drosselspulenstrom kommt aber, je nachdem die Kapazität C, oder O2 durch den Erdschluss überbrückt ist, die Spannung E1 oder E2 in Betracht, wobei
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Diese Bemessung der Drosselspule bringt aber für den normalen Betrieb die Gefahr des Auftretens grosser Überspannungen des Netzes mit sich, wenn nicht, wie es bei obiger Ableitung vorausgesetzt war, die Drosselspule an einen entsprechend gewählten Spannungspunkt des Generators angeschlossen wird. Dies lässt sich aber praktisch nur sehr schwer ausführen, wenn man nicht zu dem Hilfsmittel der Einfügung von Zusatzspannungen mittels besonderer Zusatztransformatoren greifen will.
Sieht man hievon ab und schliesst, wie es üblich und bequem ist, die Drosselspule an den Nullpunkt des Netzes an, dann führt die Bemessung der Drosselspule in Rücksicht auf die Verhinderung der Erdschlussströme zu Verhältnissen, die den normalen Betrieb der Anlage gefährden, was nunmehr der Einfachheit wegen an einem Einphasennetz näher erläutert werden soll, dessen Nullpunkt über eine Drosselspule geerdet ist.
Nimmt man hiebei ungleiche Grösse der Teilkapazitäten e, und O2 gegen Erde an, so bestehen bei Cg > Ci die Gleichungen
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Spannung an der Erdungsdrosselspule ED = JD# L unendlich, d. h. also : Die Bemessung der am Netznullpunkt liegenden Drosselspule mit Rücksicht auf die völlige Unterdrückung der Erdschlussströme führt zu Resonanzerscheinungen bei normalem Betrieb und gefährlichen Überspannungen. Da nämlich das Potential des an Erde liegenden Endes der Drosselspule festliegt, muss sich das Potential des andern Endes der Drosselspule, also des Netznullpunktes derart verschieben, dass die Spannungsdifferenz an der Drosselspule den Wert Je te L (also im vorliegenden Falle den Wert unendlich annimmt).
Durch die Wirkung des Ohm'schen Widerstandes der Drosselspule und der Streureaktanz der den Netznullpunkt bildenden Wicklungen wird ein so gewaltiges Anwachsen der Ströme und Spannungen zwar verhindert, aber es bleibt immerhin die Gefährdung der Anlage durch die Bemessung der Drosselspule lediglich in Rücksicht auf die Unterdrückung der Erdschlussströme bei Netzen-mit unsymmetrisch ver- teilter Kapazität bestehen.
Gemäss vorliegender Erfindung sollen nun bei Netzen mit unsymmetrisch verteilter Kapazität die Erdschlussströme auf ein unschädliches Mass herabgedrückt werden, ohne dass dadurch gefährliche Resonanzerscheinungen im normal betriebenen Netz hervorgerufen werden. Zu diesem Zwecke soll zwischen Nullpunkt des Netzes und Erde eine Drosselspule eingeschaltet sein, deren Induktivität vom
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bedeutet.
In der Gleichung
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wird dann der Nenner einen von Null verschiedenen Wert erhalten und der Drosselspulenstrom bleibt daher bei normalem Betrieb des Netzes eine endliche Grösse. Setzt man nun weiter zu deren Begrenzung
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Stromkreisen Ohm'scher Widerstand und Streureaktanzen vorhanden sind, dann erkennt man, dass die Grösse von JD und in Wirklichkeit noch erheblich unter dem abgeleiteten Wert bleiben wird, so dass gefährliche Überspannungen nicht mehr zu erwarten sind.
Die Unterdrückung der Erdschlussströme wird hiebei unvollkommener, jedoch wird im allgemeinen der Mangel nicht sehr erheblich. Bei ganz extremen Fällen, d. h. bei starker Unsymmetrie ist es überhaupt nicht mehr möglich, durch eine an den Nullpunkt des Netzes angelegte Erdungsdrosselspule die
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von Zusatzspannungen in den Erdungsstromkreis unbedingt erforderlich. Die angegebene Bemessungsregel schafft also den Ausgleich zwischen zwei widerstreitenden Störungsmomenten bei geerdeten Hochspannungsnetzen, nämlich die Vermeidung der Spannungsresonanz bei normalem Netzbetrieb und die Verhinderung schädlicher Erdschlussströme im Falle des Erdschlusses einer Netzphase.
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to suppress symmetrically distributed capacitance by switching on suitably dimensioned inductors in the grounding circuit. The earthing reactor is dimensioned for single-phase current according to the equation
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where L is the inductance of the choke coil, # the angular frequency,
0 means the partial capacity of a network phase to earth.
It can be shown that with an asymmetrically distributed capacitance, a complete suppression of the earth fault currents is not possible by dimensioning the choke coil located at the mains zero point, because no matter how large the inductance of the choke coil is measured, the asymmetry of the arrangement with regard to its electrical quantities remains and can only be compensated for by another asymmetry. This can e.g. B. can be done in such a way that you do not connect the reactor to the zero point of the network, but to a voltage point of the generator (transformer or the like.). In the event of an earth fault in a phase conductor, the voltage 2 E still acts for the capacitance current in the earthing point, if E means phase voltage.
For the choke coil current, however, the voltage E1 or E2 comes into consideration, depending on whether the capacitance C or O2 is bridged by the earth fault, with
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However, this dimensioning of the choke coil carries the risk of major overvoltages in the network for normal operation if the choke coil is not connected to a correspondingly selected voltage point of the generator, as was assumed in the above derivation. In practice, however, this is very difficult to do if one does not want to resort to the aid of inserting additional voltages by means of special additional transformers.
If you disregard this and, as is customary and convenient, close the choke coil to the zero point of the network, then the dimensioning of the choke coil with regard to the prevention of earth fault currents leads to conditions that endanger the normal operation of the system, which is now the For the sake of simplicity, it will be explained in more detail using a single-phase network whose zero point is grounded via a choke coil.
If one assumes unequal sizes of the partial capacitances e, and O2 with respect to earth, the equations exist for Cg> Ci
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Voltage at the grounding reactor ED = JD # L infinite, i.e. H. In other words: The dimensioning of the choke coil located at the mains zero point with regard to the complete suppression of the earth fault currents leads to resonance phenomena during normal operation and dangerous overvoltages. Since the potential of the end of the choke coil connected to earth is fixed, the potential of the other end of the choke coil, i.e. the mains zero point, must shift in such a way that the voltage difference at the choke coil takes on the value Per te L (i.e. in the present case the value infinite) .
The effect of the ohmic resistance of the choke coil and the leakage reactance of the windings forming the network zero point prevent such a tremendous increase in currents and voltages, but at least the system remains at risk from the dimensioning of the choke coil only with regard to the suppression of the Earth fault currents exist in networks with asymmetrically distributed capacitance.
According to the present invention, in networks with asymmetrically distributed capacitance, the earth fault currents should now be reduced to a harmless level without causing dangerous resonance phenomena in the normally operated network. For this purpose, a choke coil should be switched on between the zero point of the network and earth
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means.
In the equation
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the denominator will then have a value other than zero and the inductor current therefore remains a finite quantity during normal operation of the network. If one continues to limit them
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Circuits ohmic resistance and leakage reactances are present, then one recognizes that the size of JD and in reality will remain considerably below the derived value so that dangerous overvoltages are no longer to be expected.
The suppression of the earth fault currents becomes imperfect here, but in general the deficiency is not very significant. In very extreme cases, i. H. in the case of severe asymmetry, it is no longer possible at all to use a grounding reactor that is connected to the zero point of the network
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of additional voltages in the earthing circuit is absolutely necessary. The specified dimensioning rule thus creates the balance between two conflicting disturbance moments in earthed high-voltage networks, namely the avoidance of voltage resonance during normal network operation and the prevention of harmful earth fault currents in the event of an earth fault in a network phase.