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ErdschlussstromlöscheinrichtungfürHochspannungsleitungen.
Es ist bekannt, den Erdschlussstrom von Hochspannungsnetzen, der kapazitiver Natur ist, durch einen überlagerten induktiven Strom aufzuheben oder zu löschen ; es ist auch bekannt, diesen überlagerten induktiven Strom dadurch zu erhalten, dass man eine Drosselspule, deren Phazenzalù mit der Phasenzahl der Leitungen übereinstimmt - die gewöhnlich als einphasig bezeichneten Leitungen werden daher hier als zweiphasig bezeichnet-i nd deren Mittelpunkt (bzw. Sternpunkt) geerdetist, an die Leitungen @c altet, wobei im Rückschluss jener Kraftlinien, welche dem Erdstrom der Drosselspule zugehören, einstellbare Luftschlitze vorgesehen sind, mittels welcher die Induktivität der Drosselspule ge : egelt wird (D. R.
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Genauigkeit hinsichtlich der Abmessung der Luftschlitze und eigene konstruktive Vorkehrungen für die Befestigung der Zwischenstücke erfordert und die Gefahr des Brummens oder Singens der Drosselspule mit sich bringt.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, eine Drosselspule, deren Phasenzahl mit der Phasenzahl der Leitung übereinstimmt und deren Mittelpunkt geerdet ist, zur Erdschlussstromlöschung durch Anbringung besonderer zusätzlicher gegengeschalteter Windungen geeignet zu machen, durch welche die Induktivität der Spule für den Erdstrom im Falle des Erdschlusses eines Leiters auf den zur Kompensation der Kapazität erforderlichen kleineren Wert gebracht wird. Die oben beschriebenen, mit den Luftschlitzen ver- b1. mdenen Schwierigkeiten und Nachteile sind bei dieser Einrichtung vermieden, bei welcher solche Luftsehlitze im magnetischen Eisenschluss zur Einstellung der Löschstromstärke überflüssig werden.
Durch die erfindung gemässe Einrichtung werden gewisse technische Fortschritte gegenüber ändern bekannten Einrichtungen erzielt ; gegenüber der Einrichtung nach dem Vorgenannten D. R. P. 323.285 dadurch, dass die Vergrösserung des magnetischen Widerstandes im Riickschlussschenkel und damit die Vergrösserung der Kraftlinienstreuung entf Ilt, womit auch die Gefahr einer Erwärmung der Kesselwandungen beseitigt ist ; gegenüber anderen Vorschlägen, bei welchen die gesamte Löschleistung in einer eigenen Drosselspule und in einem Transformator in dessen Primä@- und Sekundärwicklung umgesetzt werden muss, der Vorteil, dass bei der Erdstromlösehspule nach der Erfindung die Löschleistung nur ein- m'a. I umgesetzt zu werden braucht.
Diese zusätzlichen Windungen können zunächst als Gegenwindungen um die Schenkel der Drosselspule ausgestaltet sein, welche Gegenwindungen in Serie zwischen Nullpunkt der Drosselspule und Erdegeschaltet werden, so dass sie von dem gesamten Erdstrom der Löscheinrichtung durchflossen sind.
In Fig. l ist eine solche Anordnung für ein dreiphasiges Netz dargestellt. Die Gegenwindungen sind bei dieser Anordnung im erdschlussfreien Zustand, der im folgenden als Leerlauf bezeichnet werden soll, stromlos, während sie bei Erdschluss Gegenamperewindungen darstellen und die Induktivität der
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die Summe der Erdstr@me der drei Schenkel, die untereinander annähernd gleich gross und gleichphasig sind (iehe- : Reithoffer, Elektrotechnik und Maschinenbau 1921, Wien, Seite 245 ff) also den dreifachen
Erdstrom eines Schenkels führen. Durch die Wahl dieser N Gegenwindungen kann die Induktive t- der Einriehtung für die Erdstrome beliebig gross oder klein gemacht und damit der gewünschte.
Erdstrom
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Statt den zur Erde fliessenden Strom der Löscheinrichtung selbst durch die Gegenwindungen NI zu führen, kann man ihn auch durch einen Transformator T, der im Erdstromkreis liegt, in diese übertragen, wobei die Grösse dieses Stromes von der Wahl des Übersetzungsverhältnisses im Transformator abhängt. Die Primärseite p dieses Transformators T wird vom Erdstrom durchflossen, während seine Sekundärseite s die in Reihe geschalteten Gegenwindungen N' speist. In Fig. 2 ist eine solche Anordnung für zwei Phasen (Einphasen) Strom dargestellt.
Man kann auch sowohl die Gegenwindungen N' (Fig. 3) als auch den Serientransformator (Fig. 4) mit Anzapfungen X versehen, um die Grösse des Lösehstromes zu regeln, wobei die Einstellung des Kontaktes K auf den Anzapfstellen von Hand oder mittels eines Regelmotors erfolgen kann. Gemäss Fig. 5 wird eine Regelung des Löschstromes durch eine regelbare Drosselspule D als induktiver Widerstand im Sekundärkreis des erwähnten Transformators ermöglicht.
Während die Verstellung eines Kontaktes an Anzapfungen nur eine sprunghafte Regelung ergibt, kann eine stetige durch Anwendung eines einphasigen Drehtransformators De erreicht werden, dessen Primärwicklung vom gesamten Erdstrom durchflossen ist, während an der Sekundärwicklung die in
Serie geschalteten Gegenwindungen N'aller Schenkel liegen (Fig. 6). Es kann auch zweckmässig erscheinen, wie es in Fig. 7 zur Darstellung gebracht ist, einen Teil der Gegenwindungen N'direkt in die
Erdstromleitung zu schalten, einen anderen Teil Nit dutch einen Transformator T vom Erdstrom zu speisen. Wählt man als solchen Transformator einen Drehtransformator in der oben beschriebenen
Schaltung, so erreicht man damit, dass der gesamte Wert der Gegenamperewindungen um einen Mittelwert zwischen zwei Grenzwerten stetig geregelt werden kann (Fig. 8).
In diesem Falle stellen nämlich die N Gegenwindumgen die vom Erdstrom Ie selbst durchflossen sind, Nu le Gegenamperewindungen dar, während die vom Transformator gespeisten N" Windungen N" I@.a Gegenamperewindungen bilden, wenn mit a das Stromübersetzungsverhältnis des Transformators bezeichnet wird. Es können somit, da der Drehtransformator eine stetige Änderung seines Übersetzungsverhältnisses zwi@chen + a und - a gestattet, die Gegenamperewindungen zwischen 1e (NI + aN/) und 1 -s 2V ) stetig verändert werden. In ihrer Wirkung ist diese Anordnung identisch mit der nach Fig. 1 mit dem Unterschied, dass die Zahl der Gegenwindungen zwischen (N' + aN") und (N'-a N") geregelt werden kann.
Damit wird der technische Effekt erzielt, dass die Induktivität der Einrichtung - am gehend von einem bestimmten Mittelwert, gegeben durch die Einstellung a = 0, entsprechend I Gegenamperewindungen-um einen gewissen Betrag auf und abwärts geregelt werden kann, um auf diese Weise kleinen Kapazitäts- änderungen des Netzes gerecht zu werden. Da es sich bei dieser Regelung nur um einige Prozente aufund abwärts handeln wird, braucht der Drehtransformator auch nur auf diesen prozentuellen Betrag der Löschleistung bemessen zu sein.
Während in vorstehend beschriebenen Schaltungen im Leerlauf die zusätzlichen Windungen stromlos sind und für denselben keine Amperewindungen bringen, ergibt die im folgenden angeführte
Schaltung den Vorteil, dass die Windungen, die im Erdschlussfall als Gegenwindungen wirken, im Leer- lauf magnetisierende Amperewindungen bilden, wodurch eine Ersparnis an Wicklungsmaterial erzielt wird.
Zu diesem Zwecke werden die Windungen auf den einzelnen Schenkeln in Gruppen geteilt und man lässt diese Gruppen von den Strömen der einzelnen Phasen in Zickzacksehaltung durchfliessen, wobei, wie es dem Sinn der Zickzackschaltung entspricht, eine Windung. gruppe jedes Schenkels gegenüber
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bei diesen, im Gegensatz zur vorliegenden Anordnung, die Windungszahlen so gewählt, dass die In Aktivität im Erdschlussfalle praktisch Null ist, was eine zusätzliche Einrichtung (Drosselspule, Widerstand, od. dgl.) zur Begrenzung des Erdschlussstromes notwendig macht. Bei der Schaltung nach Fig. 9 ist hingegen jede zusätzliche Einrichtung überflüssig. (Fig. 10) stellt diese Anordnung für eine zweiphasige Einrichtung (also für Einphasenstrom) dar.
Aus der Zeichnung ist ersichtlich, dass für den Leerlaufstrom 10 die Amperewindungen für einen Schenkel 10. (N + N') betragen, für den Erdstrom 1 jedes Schenkels
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dagegen nur 1. (N-N') oder mit anderen Worten die wirksame Windungszahl je Schenkel ist in dem einen Fall (N + N'), in dem anderen Fall (N - N'). Diese Einrichtung untersc eidet sich entsp0rechend dem früher erw, hnten, von der bekannten Zickzackschaltung durch die Forderung, dass N'nicht gleich N sein darf, was bei der bekannten Zickzackschaltung an Transformatoren geradezu gefordert wird.
PATENT-ANSPRÜCHE:
1. Erdschlussstromlöscheinrichtung, bestehend aus einer Drosselspule, deren Phasenzahl gleich der Phasenzahl der Leitungen ist und die im Nullpunkt (Sternpun1. "t) geerdet und an die Leitungen angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass besondere gegengese'altete Windungen um die Schenke der Drosselspule gelegt sind, welche vor oder hinter dem Nullpunkt mit den Hauptwindungen in Serie geschaltet und derart bemessen sind, dass die Induktivität der Drosselspule für die Erdströme, die im Falle des Erdschlusses einer Leitung durch die Schenkelwindungen fliessen, einen zur Kompensation des kapazitiven Erdschlussstromes ausreichenden Wert annimmt.