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Anzeigevorrichtung zum selektiven Erkennen einer mit Erdschluss behafteten Zweigleitung eines durch Löschspulen geschlitzten Hochspanllungsnetzes.
Wenn in einer Zweigleitung eines durch Löschspulen geschützten Hochspannungsnetzes ein Erdschluss auftritt, dann ist es nicht ohne weiteres möglich, an den Spannungen gegen Erde zu erkennen, in welcher Zweigleitung die Fehlerstelle liegt, weil die Netzleiter aller Zweigleitungen sofort das Potential der zugehörigen Netzleiter der vom Erdschluss betroffenen Zweigleitung annehmen. Aus diesem Grunde ist bereits vorgeschlagen worden, die Wattkomponente des an der Fehlerstelle trotz der Abgleichung der Löschspule noch verbleibenden Erdschlussreststromes zum selektiven Erkennen der mit Erdschluss behafteten Zweigleitung zu benutzen.
In die Netzleiter der Zweigleitungen werden zu diesem Zweck in der Nähe ihres Anschlusses an die Sammelschienen Wattmeter eingebaut, deren Stromspule von dem Fehlerstrom des Netzleiters, deren Spannungsspule aber von der an der Löschspule herrschenden Spannung gespeist wird. Beim fehlerfreien, symmetrischen Netz ist diese Spannung relativ klein und ein Fehlerstrom nicht vorhanden und der Ausschlag des Wattmeters Null, im Erdschlussfalle aber ist ein Fehlerstrom vorhanden und die Spannung an der Löschspule steigt bis zum Wert der vollen Spannung der betroffenen Netzphase. Hiedurch tritt in dem Wattmeter, welches in dem mit Erdschluss behafteten Netzleiter liegt, ein erheblicher Ausschlag ein, während die in den Netzleitern gleicher Phase der andern Zweigleitungen eingebauten Wattmeter einen erheblich geringeren Ausschlag zeigen.
Diese Einrichtungen haben aber erhebliche Nachteile. Schon der Umstand, dass es sich um Wattmeter handelt, bedingt die Zuführung vieler Spannungsleitungen zu den einzelnen Instrumenten, und da nicht die Hochspannung der Löschspule direkt verwendet werden kann, ist die Verwendung eines oder mehrerer Spannungstransformatoren erforderlich. Aber die sichere Verschiedenheit der Wattmeterausschläge zwischen dem Betrieb bei gesundem und krankem Netz ist nicht vorhanden, wenn die Loschspule auch bei gesundem Netz bereits eine erhebliche Spannung aufweist, wie es z. B. als Folge einer Netzunsymmetrie der Fall sein kann.
Bei grossen Kapazitätsunsymmetrien und geringen Ableitungsverlusten kann schon im normalen Betrieb die Spannung an der Spule gleich oder sogar grösser als die Phasenspannung des Netzes und ein Fehlerstrom vorhanden sein, und daher ist es möglich, dass schon bei Normalbetrieb des Netzes erhebliche Wattmeterausschläge vorhanden sind, die das selektive Erkennen einer fehlerhaften Zweigleitung sehr erschweren, wenn nicht unmöglich machen. Bei diesem Verfahren wurde, wie bereits erwähnt, die Wattkomponente des an der Fehlerstelle noch verbleibenden Erdschlussreststromes, der einen Teil des kranken Netzleiters durchfliesst, zum selektiven Erkennen der betreffenden Zweigleitung verwendet.
Nun ist aber eine andere Möglichkeit dadurch gegeben, dass man die ebenfalls im Erdschlussreststrom verbleibende Oberwellenkomponente zu dem genannten Zweck verwendet. Hier kommt keine nach Art eines Wattmeters angeschlossene Anzeigevorrichtung in Frage, sondern Einrichtungen, welche auf die oberharmonische Frequenz ansprechen (z. B. Frequenzmesser), und es sind somit die erwähnten Nachteile vermieden.
Gegenstand der Erfindung ist hienach eine Anzeigevorrichtung zum selektiven Erkennen einer mit Erdschluss behafteten Zweigleitung eines durch Löschspulen geschützten Hochspannungsnetzes, bei welcher in die Zweigleitungen auf höhere Harmonische ansprechende Einrichtungen eingeschaltet sind, welche im Erdschlussreststrom enthaltene Harmonische anzeigen. Hier können beispielsweise die bekannten Frequenzmesser mit schwingenden Zungen verwendet werden, welche das gleichzeitige
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Vorhandensein mehrerer Wellen verschiedener Frequenz anzeigen.
Da es aber nur auf das Erkennen der Oberwelle ankommt, ist es zweckmässig, die Frequenzmesser nicht direkt mit dem Leiterstrom, sondern über Stromwandler zu speisen, deren Sekundärspule mit der Primärspule lose gekoppelt ist. Hiedureh wird die Empfindlichkeit der auf die Oberharmonische ansprechenden Zungen für die Grundfrequenz verkleinert.
Eine noch wirksamere Unterdrückung der Grundwelle im Frequenzmesserstromkreis wird an
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kurz alle zur induktiven Erdung dienenden Transformatoren und Drosselspulen sein. Auch die zur Herstellung eines künstlichen Netznullpunktes für den Anschluss der Löschspule dienenden Einrichtungen werden eisengesättigt dazu beitragen, dass besonders die dritte Oberharmonische im Erdschlussreststrom verstärkt wird. Erforderlichenfalls kann der Anzeigevorrichtung auch die Eigenschaft eines Schutzrelais z. B. dadurch gegeben werden, dass sie im Erdschlussfalle direkt oder indirekt (über andere Relais) Schalter zur Auslösung bringt, welche die kranke Zweigleitung abschalten oder Signaleinnchtungen zur Fernmeldung betätigen.
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bezeichnet sind.
In die von den Sammelschienen abgehenden Zweigleiter sind Frequenzmesser Frai, FSI, FTr, FFI FSSI, FTII eingebaut, welche das Auftreten höherer Harmonischer anzeigen. Dieses Schaltbild ist nun durch die den Teilkapazitäten gegen Erde entsprechenden Kondensatoren 0 und durch die den Ableitungswiderständen (bzw. totalen Verlustwiderständen) entsprechenden Widerstände W ergänzt. Es ist angenommen, dass die Phase T der Zweigleitung I Erdschluss hat, was durch einen Blitzpfeil angedeutet ist. Es besteht somit eine leitende Verbindung im Punkte Q zwischen Leiter TI und Erde B und es frägt sich, welcher Art der den Leiter TI durchfliessende Reststrom ist.
Unter der Voraussetzung, dass die Lösch'3pule L nahezu auf Resonanz mit den Teilkapazitäten des Netzes (in bezug
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Die Summe aller Kapazitätsströme (# J@) durchfliesst nicht die Fehlerstelle, sondern tritt in die Löschspule L ein. Die Summen aller Verlust- und Oberwellenströme dagegen, also #Jw und #Jo treten in den Leiter TI ein und fliessen über diesen zur Sammelschine und zum Generator. Während hienaeh
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liehen gleichphasigen Netzleiter TII nicht der Fall. Während der Frequenzmesser FTI das Vorhandensein dieser Stromoberwelle anzeigt, ist am Frequenzmesser FTII kein Ausschlag wahrzunehmen.
Fasst man nun gemäss Fig. 2 die gleichphasigen Frequenzmesser zu Gruppen zusammen, dann ergibt sich im Erdschlussfalle folgendes Bild : Von den Frequenzmessern der im Erdschluss befindlichen Phase T
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gleiche Ausschläge. Aus dem Verhalten der Frequenzmesser ist also deutlich und eindeutig zu erkennen, welche Phase und welche Zweigleitung Erdschluss hat. In Fig. 3 ist eine Schaltung zum Anschluss des
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eine Brücke B, welche aus den vier Teilen LI ! WI, L2, W2 gebildet ist.
Die Selbstinduktionen LI und L2, wie auch die Widerstände Wu und W2 sind unter sich gleich und so bemessen, dass bei Stromdurchgang durch die Brücke für die Spannung der Grundfrequenz die Diagonale MN phasensenkrecht auf. der Diagonale UV steht. Schliesst man nun die eine Spule eines anzeigenden Zweispuleninstrumentes Z an die Punkte UV, die'andere an die Punkte MN der Brücke an, dann zeigt das Instrument keinen Aus- schlag, wenn Ströme der Grundfrequenz durch die Brücke fliessen. Für jede Oberwelle aber steht die
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und M L2 sich mit w geändert haben, während die Widerstände W, tuid W, ihren Wert behalten.
Treten also im Leiterstrom Oberwellen auf, so werden diese von dem Anzeigeinstrument gemessen.
Eine andere Ausführungsmöglichkeit ist folgende : Man schliesst die Klemmen der Sekundärwicklung des Stromwandlers über eine auf Resonanz mit der Grundfrequenz abgestimmte Reihe von Selbstinduktion und Kapazität kurz. Wird an die gleichen Klemmen dann ein Voltmeter angeschlossen, so zeigt es nur Spannungen der Oberwellenfrequenz an. Auch in dieser Weise lässt sich die Grundwelle vondemAnzeigeinstrumentfernhalten.
Die beschriebene Anzeigevorrichtung kann auch dazu verwendet werden, von einer langen, einseitig gespeisten Zweigleitung dasjenige Teilstück zu erkennen, in welchem. der Erdschluss liegt. Wenn man nämlich auch in voneinander entfernte Punkte der Zweigleitung einige die Oberwellen anzeigende
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Instrumente einbaut, dann zeigen nur diejenigen Instrumente einen Oberwellenstrom an, welche in den Teilen der Zweigleitung liegen, welche sich zwischen Sammelschienen der Zentrale und der Fehlerstelle befinden ;
darüber hinaus schlagen die Instrumente nicht aus, weil der Erdschlussreststrom diese Leiterteile nicht durchfliesst. Werden die so verteilten Instrumente als Relais zum Abschalten der Leitung benutzt, dann ist es zweckmässig, sie mit Zeiteinstellung derart wirken zu lassen, dass die Schaltzeiten um so kürzer sind, je weiter das Instrument von den Sammelschienen der Zentrale entfernt liegt. Die selektiven Eigenschaften der Anzeigevorrichtung lassen sich auch bei komplizierterem Leitungsverlauf verwerten, nur muss dem einzelnen Falle die Anordnung der Instrumente sinngemäss angepasst werden.
Der Vorteil des selektiven Erkennens liegt in der Möglichkeit, die Fehlerstelle rasch aufzusuchen und den Fehler in kürzester Zeit beseitigen zu können.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Anzeigevorrichtung zum selektiven Erkennen einer mit Erdschluss behafteten Zweigleitung eines durch Löschspulen geschützten Hochspannungsnetzes, dadurch gekennzeichnet, dass in die Zweig-
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FTII, FSII) eingeschaltet sind, welche im Erdschlussreststrom enthaltene höhere Harmonische anzeigen (Fig. 1).