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Einrichtung zum Anschluss von Instrumenten und Apparaten an einen Stromkreis, dessen Strom durch Vorschalten eines Wirk- oder Blindwiderstandes bestimmt ist.
Für die Messung hoher Spannungen unter Verwendung von Hoehspannungskondensatoren ist eine Reihe von Schaltungen bekannt. Man kann dabei zwei grundsätzliche Arten unterscheiden. In einem Fall bildet der Hochspannungskondensator den Bestandteil einer Spannungs-
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(Fig. 1). Im zweiten Fall wird die Hochspannung einfach durch Messung des über den Kondensator fliessenden Stromes bestimmt (Fig. 2).
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Phase und Form der Gesamtspannung entsprechende Teilspannung ; die Anordnung hat aber den Nachteil, dass man die Klemmen dabei nur sehr gering belasten darf. Durch die Schaltung nach Fig. 2 ist die Möglichkeit stärkerer Belastung gegeben. Dabei ist aber zu beachten, dass für die Belastung der Strom gegeben ist.
Die Spannung an den Klemmen K2 ist demnach von dem Widerstand der angeschlossenen Apparate abhängig. Auch die in Bild 3 angeführte bekannte Schaltung zeigt grundsätzlich ein ähnliches Verhalten. Die Spannung an den Klemmen K2 ist demnach von dem Widerstand der angeschlossenen Apparate abhängig und wird nach Grösse und Phase durch die angeschlossene Belastung beeinflusst.
Durch die angegebenen Anschlussbedingungen wird die Anwendungsmöglichkeit von kapazitiven Einrichtungen an Stelle von Spannungswandlern in starkem Masse eingeschränkt.
Apparate zum Schutz von Hochspannungsleitungen stellen zum Teil Anforderungen, welche die bekannten Schaltungen nicht erfüllen können. Die Spannungspule eines Distanzrelais z. B. hat bei konstanter Spannung einen stark veränderlichen Stromverbrauch, je nachdem das Relais leer läuft, anspricht oder auslöst. Der Anschluss derartiger Apparate an kapazitive Messeinrichtungen ist demnach bisher nicht durchführbar. Weiteren Anforderungen der Praxis sind ebenfalls die bekannten kapazitiven Einrichtungen nicht gewachsen. Beispielsweise ist es mit grossen Schwierigkeiten verbunden, wenn zwischen einer mit kapazitiver Messeinrichtung versehenen Hochspannungsleitung und einer anderen synchronisiert werden soll, die mit Spannungswandlern ausgerüstet ist.
Gemäss der Erfindung wird eine diesen Anforderungen gerechtwerdende Anschluss- möglichkeit geschaffen. Wie die Ausführungsbeispiele 4, 5,6 zeigen, wird unter Zwischenschaltung von Schaltungen zur Transformation von konstantem Strom auf konstante Spannung erreicht, dass an den Belastungsklemmen eine dem über den Hochspannungskondensator fliessenden Strom proportionale Spannung herrscht, die unabhängig von der angeschlossenen Belastung nach Grösse und Phase konstant bleibt. -- In den Abbildungen bedeutet c einen Hochspannungskondensator, der den von der Phase [T zur Erde fliessenden Strom bestimmt, C und L Kapazität und Induktivität der Transformierungsschaltungen ;
K1 sind die primären Klemmen der Umformungsschaltung, K2 die Klemmen zum Anschluss der Belastung.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemässen Anordnung sei an Hand der Fig. 5 näher erläutert. Bei der Schaltung nach Fig. 5 ist die Induktivität L mit jedem der beiden gleich-
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den Kondensator c bestimmte, der Hochspannung proportionale Strom wird unter Zwischenschaltung eines kleinen Stromwandlers der Spannungsresonanzschaltung aus L und C" zugeführt, die für ihn einen Kurzschluss darstellt. An dem Kondensator C" und damit an den Sekundärklemmen K2 K2 entsteht dabei eine Spannung, die der Hochspannung proportional und mit ihr in Phase ist. Bei Belastung der Sekundärklemmen findet der Belastungsstrom im Innern der Kunstschaltung ebenfalls einen Kurzschlussweg über die Resonanzschaltung aus C'und L vor.
Der Belastungsstrom schafft auf diesem Weg an C'eine. Spannung, die nach Grösse und Lage den zusätzlichen Spannungsabfall an L wieder wettmacht. Die sekundäre Klemmspannung wird daher von der Art und Grösse der Belastung nicht beeinflusst. Ähnlich ist die Wirkungweise der übrigen Anordnungen mit Umformungsschaltungen nach Fig. 4 und 6.
Durch entsprechende Wahl der Widerstände der Umformungssehaltung und des Über- setzungsverhältilisses ist dabei die Möglichkeit gegeben, an den Klemmen K2 eine Spannung zu erhalten, die in Phase mit der Spannung am Hochspannungskondensator ist (und damitauch bei Belastung-praktisch mit der Gesamtspannung) und deren Grösse den bei Spannungswandlern üblichen Sekundärspannungen entspricht. Grundsätzlich können daher an die Belastungsklemmen Ke des kapazitive-a Spannungstransformators die normalen Messinstrumente, Schutzeinrichtungen und Apparate mit konstantem oder veränderlichem Stromverbrauch angeschlossen werden, genau so'wie an die Sekundärklemmen eines Spannungswandlers.
Damit bietet auch die Synchronisierung auf ein mit Spannungswandlem ausgerüstetes Netz keine Schwierigkeiten und ist ohne weiteres mit normalen Synchronisiereinrichtungen durchführbar.
Weiterhin können die gemäss der Erfindung gewonnenen Sekundärspannungen untereinander beliebig verkettet werden. So lassen sich mittels kapazitiver Einrichtungen für drei Phasenspannungen durch Sternschaltung der Sekundärspannungen auch die drei verketteten Spannungen in einfachster Weise herstellen, wobei diese dann ebenfalls der Grösse und Phase nach durch die Belastung nicht beeinflusst werden.
Erfindungsgemäss wird ferner ein Nachteil der in Fig. 2 dargestellten Schaltung gleichzeitig beseitigt, indem durch geeignete Ausgestaltung der Schaltung erreicht wird, dass die störenden Oberwellen aus dem Kondensatorstrom nicht oder nur im geringen Masse auf die Sekundärseite übertragen werden.
Da bei den als Hilfsmittel verwendeten Schaltungen zur Transformation der Leistung auf Resonanz für die Betriebsfrequenz abgestimmte Blindwiderstände vorhanden sind, sind die
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BelastungsfälIe bestimmter Art in gewünschter Weise beeinflusst durch eine von der Resonanzbedingung abweichende Wahl eines oder mehrerer Blindwiderstände.
Die beschriebene Einrichtung kann entweder an einen besonderen Hochspannungskondel1- sator oder an für andere Zwecke, beispielsweise die leitungsgerichtete Telephonie, vorhandene Kupplungskondensatoren angeschlossen werden.
In diesem Falle müssen selbstverständlich gegenseitige Absperreinrichtungen vorgesehen
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PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Überwachung der Spannung in Hochspannungsanlagen unter Verwendung eines Stromwandlers, dessen Primärstrom durch Vorschaltung eines Wirk-oder Blindwiderstandes festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss unter Zwischenschaltung von Umformungssehaltungen erfolgt, die von konstantem Strom auf konstante Spannung übersetzen.
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Device for connecting instruments and apparatus to a circuit, the current of which is determined by connecting an active or reactive resistor.
A number of circuits are known for measuring high voltages using high voltage capacitors. One can distinguish between two basic types. In one case, the high-voltage capacitor forms part of a voltage
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(Fig. 1). In the second case, the high voltage is determined simply by measuring the current flowing through the capacitor (Fig. 2).
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Partial voltage corresponding to phase and shape of total voltage; however, the arrangement has the disadvantage that the terminals can only be subjected to very little stress. The circuit according to FIG. 2 provides the possibility of heavier loading. It should be noted, however, that the current is available for the load.
The voltage at terminals K2 is therefore dependent on the resistance of the connected devices. The known circuit shown in Figure 3 basically shows a similar behavior. The voltage at terminals K2 is therefore dependent on the resistance of the connected equipment and is influenced by the connected load in terms of size and phase.
Due to the specified connection conditions, the possibility of using capacitive devices instead of voltage transformers is severely restricted.
Apparatus for protecting high-voltage lines sometimes have requirements that the known circuits cannot meet. The voltage coil of a distance relay z. B. has a highly variable power consumption at constant voltage, depending on whether the relay is idling, responds or trips. The connection of such apparatus to capacitive measuring devices has therefore not yet been possible. The known capacitive devices are also not able to cope with other practical requirements. For example, it is very difficult to synchronize between a high-voltage line equipped with a capacitive measuring device and another that is equipped with voltage converters.
According to the invention, a connection option that meets these requirements is created. As the embodiments 4, 5, 6 show, with the interposition of circuits for transformation from constant current to constant voltage, a voltage proportional to the current flowing through the high-voltage capacitor prevails at the load terminals, which is independent of the connected load according to size and phase remains constant. - In the figures, c denotes a high voltage capacitor that determines the current flowing from phase [T to earth, C and L capacitance and inductance of the transformer circuits;
K1 are the primary terminals of the conversion circuit, K2 the terminals for connecting the load.
The mode of operation of the arrangement according to the invention will be explained in more detail with reference to FIG. In the circuit according to FIG. 5, the inductance L is equal to each of the two
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The current proportional to the high voltage determined by the capacitor c is fed to the voltage resonance circuit consisting of L and C "with the interposition of a small current transformer High voltage is proportional and in phase with it. When the secondary terminals are loaded, the load current inside the artificial circuit also has a short-circuit path via the resonance circuit consisting of C 'and L.
The load current creates one at C'ein this way. Voltage which, depending on its size and position, makes up for the additional voltage drop across L. The secondary clamping voltage is therefore not influenced by the type and size of the load. The mode of operation of the other arrangements with conversion circuits according to FIGS. 4 and 6 is similar.
By selecting the resistances of the conversion circuit and the transmission ratio accordingly, it is possible to obtain a voltage at terminals K2 that is in phase with the voltage on the high-voltage capacitor (and thus also with a load - practically with the total voltage) and its size corresponds to the secondary voltages customary for voltage transformers. In principle, the normal measuring instruments, protective devices and apparatus with constant or variable power consumption can therefore be connected to the load terminals Ke of the capacitive voltage transformer, just as they are to the secondary terminals of a voltage transformer.
Synchronization to a network equipped with a voltage converter does not present any difficulties and can easily be carried out with normal synchronization devices.
Furthermore, the secondary voltages obtained according to the invention can be linked to one another as desired. Thus, by means of capacitive devices for three phase voltages by star connection of the secondary voltages, the three concatenated voltages can also be produced in the simplest way, whereby these are then likewise not influenced by the load in terms of size and phase.
According to the invention, a disadvantage of the circuit shown in FIG. 2 is eliminated at the same time in that a suitable configuration of the circuit ensures that the interfering harmonics from the capacitor current are not transmitted to the secondary side, or only to a small extent.
Since the circuits used as an aid to transform the power to resonance have reactive resistances matched to the operating frequency, the
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Load cases of a certain type influenced in a desired manner by a choice of one or more reactances that deviates from the resonance condition.
The device described can either be connected to a special high-voltage capacitor or to coupling capacitors which are provided for other purposes, for example line-directed telephony.
In this case, of course, mutual shut-off devices must be provided
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PATENT CLAIMS:
1. Device for monitoring the voltage in high-voltage systems using a current transformer, the primary current of which is determined by the upstream connection of an active or reactance resistor, characterized in that the connection is made with the interposition of conversion circuits that translate from constant current to constant voltage.