Einrichtung zum Nessen der jeweiligen Länge eines durch Löschspulen gesehiitzten Hochspannungsnetzes. TTm die jeweilige Länge eines durch Löschspulen geschützten Hochspannungsnet zes zu messen, ist bereits vorgeschlagen wor den, in den Stromkreis der Löschspule eine Eil7K regelbarer Frequenz einzuschalten und die Frequenz auf einen solchen Wert einzu regulieren, dass sich diese EMK mit dem von ihr erzeugten Strom in Phasengl:,ichheit be findet. Die Höhe der so eingestellten Fre quenz ist dann ein Mass für die jeweilige Länge des Netzes.
Dieses Verfahren erfor dert jedoch einen in der Geschwindigkeit zu regelnden Hilfsgenerator und man ist nicht in der Lage, ohne technisches Handeln die jeweilige Länge des Netzes an einem Zeiger instrument jederzeit ablesen zu können.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, hat man die Einrichtung dahin abgeändert, dass man eine 'konstante Hilfsfrequenz verwen det und dafür an einem cos (p-Messer die jeweilige Phase zwischen Strom und Span nung des Hilfskreises abliest. Diese Ein richtung ist aber nur in engem Bereich emp- findlich und wird umso unempfindlicher, je weiter sich die Netzlänge von dem der Re sonanz entsprechenden Wert entfernt. Ausser dem aber verursacht die in den<B>EI</B> rdungskreis in Reihe zur Löschspule eingefügte EDIIi eine Spannungsverlagerung des Netzes auch bei gesundem Netz ' und normalem Betrieb, die schon bei relativ kleiner Hilfsspannung relativ grosse Werte annehmen kann.
Eine andere Art die Netzlänge zu messen, ist Ge genstand eines neueren Vorschlages, nach welchem zwischen einem Anzapfpunkt der Löschspule und Erde ein mit netzfremder Frequenz gespeister Stromkreis zum Messen der Netzlänge geschlossen wird. Dadurch wird zwar die Spannungsverlagerung gering gehalten, aber die Induktivität der Lösch- spule wird. durch den Messstromkreis stark beeinflusst, wenn die Impedanz dieses Strom kreises nicht auf einen derart hohen Wert gebracht wird, dass nur ein vernachlässigbar kleiner Teil des Erdschlussstromes durch den Messstromkreis fliesst.
Um dies zu erreichen, könnte in den IVIessstromkreis ein hoher ohm- scher Widerstand eingefügt werden, der aber die Schalteinrichtung ganz unempfindlich machen würde, oder es könnte ein Sperrkreis für die Ströme der Netzfrequenz in den Mess- stromkreis geschaltet werden, dessen relativ kleine Kapazität ebenfalls die Empfindlich keit der Einrichtung in praktisch unzuläs siger Weise herabsetzen würde. Eine Fern haltung der Ströme von Netzfrequenz von den auf die 1Vlessfrequenz ansprechenden In strumenten ist aber auf jeden Fall geboten.
Sie durch einen Resonanzkreis für Ströme der ,Netzfrequenz zu überbrücken, geht aus dem \Grunde nicht an, weil damit der geerdete Teil" der Löschspule und damit diese selbst kurzgeschlossen würde. Dieses Verfahren genügt somit den praktischen Bedürfnissen in keiner Wise.
Gegenstand der Erfindung ist nun eine Einrichtung zum Messen der jeweiligen Länge eines durch-- Löschspulen geschützten Hochspannungsnetzes, .bei welcher in Reihe zu der auf Resonanz abgestimmten oder ver stimmten Löschspule eine auf besonderem Eisenkern angeordnete Zusatzspule geschaltet ist, deren Enden ausserdem finit. den Polen eines Hilfsstromkreises verbunden. sind,
in welchem eine EHK netzfremder Frequenz wirksam ist und durch dessen Strom die Jewei- lige Länge des @och@nnungsnetzes beme- sen bezw. mit andern Netzgr?issen verglichen\ wird. Wie auch der Widerstand des Mess- stromkreises hierbei eingestellt wird, die In duktivität der Löschspule selbe- wird da durch in keiner Weise geändert.
Ebenfalls ist der Einfluss aus den Erdungsstromkreis gering, weil nur ein geringer Teil der ge samten Induktivität durch die Vorgänge im Messstromkreis beeinflusst wird.
Pci dieser Anordnung ist es auch mitlieh, die Ind'a1,T tivität des Messstronkreises ohne Rütk sielt- auf die Vorgänge im'Erdungsströmkreis -be züglich der Ströme vög! Netzfrequenz' zu wählen, zum Beispiel in den Messstromkreis eine Induktivität einzufügen, welche ihn in Resonanz bringt für die in ihm wirksame netzfremde Frequenz.
Dadurch wird, wie an späterer Stelle noch gezeigt werden wird, eine hohe Empfindlichkeit und Messgenauig- keit erzielt. Auch bei dieser Anordnung verursacht die eingefügte E:711 netzfremder Frequenz keine erhebliche Spannungsverla gerung, weil für sie die Löschspule sieh nicht mit der zu ihr in Reihe liegenden Teil kapazität des Netzes gegen Ende (fortan "Netzkapazität" genannt) in Resonanzab stimmung befindet.
Der Gegenstand der Erfindung sei an hand des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 näher erläutert. In Fig. 1. bedeutet N ein Dreiphasen Hochspannungsnetz mit den durch die Schal ter S, und S., abschaltbaren Teilen N, und N=. Cl und C.= seien die Teilkapazitäten die ser Teile gegen Erde, HT die das Netz spei sende Wicklung des Haupttransformators. Die Löschspule ist mit L" bezeichnet. In Reihe zu dieser und mit einem Pol über den Stromwandler W, geerdet liegt die Zusatz spule L,.
In Parallelschaltung zu L, ist in den Erdungskreis der Löschspule die Pri märwicklung des Zwischentransformators T, geschaltet, an dessen Sekundärwicklung der Messstromkreis (L2-T-2-T;;-G) angeschlossen ist. In diesem stellt G eine Stromquelle netz fremder, am besten höherer Frequenz dar.
Die Induktivität L.@ dient zur Abstimmung des Messstromkreises, die Transformatoren T. \\and T., zur Übertragung des Stromes netz fremder Frequenz auf den Instrumenten stromkreis R-A-IV- Mit R ist ein die Windungszahl der Löschspule in Abhängig keit vom \'efessstrom regelndes Relais, mit A ein Messstrorii selbst als Mass für die Netz länge anzeigendes Amperemeter bezeichnet,
welches eine direkt auf km Netzlänge ge eichte Skala erhalten kann. Der Stromwand ler Il'. speist eine Spule des Zweispulen instrumentes ?, dessen andere Spule ihren Strom von dem Stromwandler W, erhält und dessen Weicheisenanker sich in Abhängigkeit des Verhältnisses der Spulenströme einstellt.
An die Klemmen der durch die gegeneinan der - geschalteten Sekundärwicklungen der Transformatoren T,; und T3 gebildeten Reihe ist ausserdem der auf die Netzfrequenz abge stimmte Resonanzkreis Q geschaltet, welcher also für die Ströme der Netzfrequenz einen Kurzschluss darstellt und sie von den Instru menten ableitet.
Das Verhalten der sekundär gegeneinan der geschalteten Transformatoren bei Durch gang eines Stromes der Netzfrequenz durch die Primärwicklungen ist aus Fig. 3 ersicht lich. In dieser Figur stellt 1 die Spannungs- charakteristik des Transformators T2, 2 die, wegen der Gegenschaltung mit negativen Werten aufgetragene Spannungscharakteri- stik des Transformators T3, dar.
' Die Eisen sättigungen und Windungszahlen der bei den Transformatoren sind so gewählt, dass bei gleichem Primärstrom der Transformator T. früher gesättigt ist, als Transformator T3, dass aber beide Transformatoren dem glei chen Spannungswert zustreben. Die Summe bezv-. Differenz ihrer Spannungen ist durch Kurve 3 gegeben, welche also diejenige Span nung zeigt, welche in dem Instrumenten stromkreis einen Strom von Netzfrequenz hervorzurufen bestrebt ist. Man erkennt, dass diese Spannung schon bei kleinen Werten des Primärstromes ein Maximum aufweist und bei wachsendem Primärstrom sinkt.
Das Ver hältnis T nimmt also mit wachsendem Px*i- .h märstrom stark ab und es genügt daher, den Resonanzkreis Q nur für den relativ gerin gen sekundären Maximalstrom zu bemessen.
Um dies zu, erreichen, werden, wie aus Fig. 1 ersichtlich, die Messinstrumente (A, 7 ) in den Sekundärkreis der beiden primär in Reihe geschalteten Transformatoren T, und T; geschaltet. Der Verlauf der Strom werte des Sekundärstromes in Abhängigkeit vom Primärstrom ist dann entsprechend Kurve 3 folgender: Im Anfang nimmt der Sekundärstrom proportional mit dem Primär strom zu; er erreicht dann ein Maximum, um bei weiterer Steigerung des Primärstromes wieder abzufallen.
Wenn in dieser Schaltung der volle Erdschlussstrom durch die Primär wicklungen der beiden Transformatoren fliesst, dann besitzt der Sekundärstrom einen Wert unterhalb eines Maximums, welches den Sekundärstrom für einen relativ kleinen Primärstrom darstellt. Um nun auch diesen relativ kleinen Strom der Netzfrequenz von den Instrumenten fernzuhalten, werden sie durch einen Resonanzkreis für die Netzfre quenz überbrückt, der aber nur für den ge ringen Maximalwert des Sekundärstromes zu bemessen ist und die Anlage daher weder technisch noch wirtschaftlich belastet.
Die Spannung der Messfrequenz wird zweck mässig so gewählt, dass im ganzen Messbereich die Zwischentransformatoren auf dem gera den Teil ihrer Charakteristik arbeiten.
Die Verhältnisse liegen in Wirklichkeit nicht ganz so einfach wie hier geschildert. weil sich die Sekundärspannungen nicht arithmetisch, sondern geometrisch addieren und weil bei Eintritt hoher Sättigungen sich dem Strom der Netzfrequenz auch hauptsäch lich dritte Harmonische überlagern, so dass der Sekundärstrom seinen Nullwert (wie dargestellt) nicht erreicht. Aber praktische Messungen haben ergeben, dass dies die Tat sache des frühen Maximums des Sekundär stromes nicht berührt und dass in dem für die Messung in Betracht kommenden Bereich der Charakteristiken diese noch einen annä hernd geradlinigen Verlauf zeigen.
Die oberharmonischen Ströme im Falle eines Erd- schlusses sind aus dem Grunde in keiner Weise störend, weil für die Zeit einer Stö rung auf Messung der Netzlänge und Ein stellung der Löschspule verzichtet werden kann. Die Wirkungsweise der Einrichtung ist nun folgende: An die eine Wicklung von T1 (die linke in Fig. 1) ist die Zusatzwicklung L1 mit der aus Löschspule L" und Netzkapazitäten C" C, gebildeten Reihe parallel geschaltet.
Wählt man die netzfremde Frequenz so hoch, _ dass die Reihe kapazitiven Charakter hat, dann ergibt sich für den Erdungskreis hin sichtlich der Messströme das schematische Bild einer Parallelschaltung von Induktivi- tät und Kapazität.
In Reihe zu dieser Pa- rallelschaltunz befindet sich dann die In duktivität des Messstromhreises. Werden nun Netzteile (N1, N.;) zu- oder abgeschaltet, dann ändert sich entsprechend der Wert der Kapazität in der Parallelschaltung und in entsprechender Weise der Messstrom. Dieser ist somit ein Mass für die jeweilige Länge des Hochspannungsnetzes.
Eine ausserordentlich hohe Empfindlich keit lässt sich nun dadurch erzielen, dass man durch Einfügung einer Induktivität L, in den Messstromkreis diesen für die als Aus gangswert für die Messung dienende Netz länge in Resonanzabstimmung bringt in bezug auf die Messfrequenz. Beim Ausgangs wert der Netzlänge, der am besten dem grössten oder kleinsten Wert der Netzlänge entspricht, ist dann der Strom im Messkreis ein Maximum. In Fig. 2 gibt die Ordinate bei 0 % Verstimmung diesen Wert an. Man erkennt, dass die Kurve der Messstromwerte J den Verlauf einer Resonanzkurve hat.
Weicht die Netzlänge durch Ab- bezw. Zu schalten von Netzteilen vom Ausgangswert ab, dann treten demgemäss prozentual grosse Änderungen des Messstromes auf, so dass also die Messung in weitem Bereich der Netzlän- genänderung sehr empfindlich ist.
Wird der Messstrom zur Einstellung der Löschin- duktivität benutzt, so kann dabei dem Um stand Rechnung getragen werden, dass die Induktivität des gesamten Erdungskreises, also einschliesslich des Messstromkreises, sich in bezug auf die Netzkapazität bei jedem Wert der Netzlänge in Dissonanzabstimmung befinden soll, um Spannungsverlagerungen des Netzes als Folge von Unsymmetriespan- nungen zu vermeiden.
Dies erfordert eine be sondere Bemessung der Löschspule, der Zu satzspule und der Induktivität des Messstrom- kreises für den Ausgangswert der Netzlänge und ein wenn möglich selbsttätiges.Nachregu- lieren der Löschinduktivität bei Änderungen der Netzlänge.
Der auf Dissonanzabstim- mung gerichteten Forderung kann man in der Weise Genüge leisten, dass man die Löschspule soweit unter den erforderlichen Dissonanzwert abstimmt, dass das Hinzutre ten der Kombination-der aus Zusatzspule und Messstromkreis gebildeten Induktivität die gesamte Löschinduktivität auf den ge wünschten Dissonanzwert bringt.
Der die Nachregulierung betreffenden Forderung kann nur dureh Verwendung einer Löseh- spule mit Anzapfungen und Regelkontakten. genügt werden, wenn ein vom Messstrom be tätigtes Relais die Induktivität der Lösch- spule der jeweiligen Netzlänge unter Auf rechterhaltung des Grades der Verstimmung anpasst.
War in dem gewählten Beispiel die Löschspule auf<B>90%</B> Kompensation einge stellt, dann erhält die Zusatzspule eine In duktivität, welche<B>10%</B> Kompensation lie fert, so dass L" -i-- L1 eine auf Resonanz abge stimmte Löscliindulz-tivität darstellt.
Da nun aber parallel zu L1 die Spule L.. liegt (die Induktivität von T2, T3 und G sei in die Tn- duktivität von L., einbezogen), die Induk- tivität von L@ aber bei einem Wert der Mess- frequenz co. = 3 co, wo co, die Netzfrequenz bedeutet,
nur etwa den neunten Teil der Tn- duktivität von L1 besitzt, so ist die resultie rende Löschinduktivität des Erdungskreises für die Netzfrequenz gleich
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des Resonanzwertes. Die resultierende Ver stimmung beträgt also 9 % .
Ganz besonders vorteilhaft ist es aber, den Verstimmungsgrad der Löscheinrichtung in jedem Moment zu erkennen, und dies' Kann bei der beschriebenen Einrichtung in einfa cher Weise durch den Vergleich des Mess- stromes der netzfremden Frequenz mit dem frequenzgleichen Strom in der Zusatzspule erreicht werden. Ganz besonders ist dies der Fall, wenn die Zusatzspule so bemessen wird, dass ihre Induktivität die Induktivität der Löschspule zu dem Wert ergänzt, der der Re sonanzabstimmung mit der Netzkapazität für die Netzfrequenz entspricht.
Eine vorteilhafte Lösung der behandelten Aufgabe ergibt sich aber auch in folgender Weise: Um zu vermeiden, dass der Messstromkreis unter hoher Spannung steht, kann man ihn über einen Zweispulentransformator an die einpolig mit Erde verbundene Zusatzspule anschliessen.
Da die in den Messstromkreis eingefügte Induktivität zur Erzielung einer Resonanz abstimmung dieses Kreises in bezug auf die Messfrequenz relativ klein ist gegenüber der Induktivität der Zusatzspule, wird ein 'rela tiv grosser Teil des Erdschlussstromes, bezw. des Unsymmetriestromes der Netzfrequenz durch den Messstromkreis fliessen. Man könnte nun im Messstromkreis Instrumente verwenden, welche nur auf Ströme der Mess- frequenz ansprechen.
Diese Instrumente müss- cen Zweispuleninstrumente sein, bei denen die eine Spule von einem gegebenen Strom der Messfrequenz dauernd durchflossen wird, während die andere, mit jener in Wechsel wirkung stehende Spule von dem gesamten Strom des Messstromkreiser3 durchflossen wird. Der Ausschlag des Instrumentes ist dann aber nur von derjenigen Komponente des Stromes der zweiten Spule abhängig, wel che die Frequenz des Messkreises besitzt.
Anstatt die Messinstrumente durch einen Resonanzkreis im Transformator-Sekundär- kreis zu überbrücken, kann dies natürlich auch im Primärkreis geschehen, nur ist dann der Resonanzkreis für fast den vollen Wert des Erdschlussstromes zu dimensionieren, er wird also erheblich grösser und teurer, als im Sekundärkreis.
Zum Vergleich der Ströme im Messstrom- kreis und in der Zusatzspule kann ein Zwei spuleninstrument Z mit Weicheisenanker ver wendet werden, dessen eine Spule sich im Messstromkreis befindet, dessen andere, gegen die erste um einen Winkel versetzte Spule von dem Strom der Zusatzspule durchflossen wird.
Ein grosser Vorteil dieser Einrichtung liegt darin, dass sie im Störungsfalle, also bei Eintritt eines Erdschlusses die Spannung des Netznullpunktes gegen Erde auf den Wert der Phasenspannung des Netzes steigt, eine Abschaltung des Messstromkreises nicht er forderlich ist, weil in ihr weder Überströme noch Überspannungen auftreten können. Für die Frequenz des Generators G gilt, dass sie am besten als ganzes Vielfaches der Netzfre quenz gewählt wird. An Stelle des rotie renden Generators können auch stationäre Einrichtungen bekannter Art verwendet wer den, welche Ströme oder Spannungen der Netzfrequenz in solche. höherer Periodenzahl umformen.
Das den Kompensationsgrad messende: In strument Z kann eine in Abstimmungsgraden geeichte Skala erhalten.
An Stelle der aus zwei Transformatoren verschiedener Charakteristik gebildeten Reihe kann auch ein Stromtransformator grosser Streuung verwendet werden, der beim An wachsen des Primärstromes frühzeitig den Zustand hoher Sättigung erreicht. Auch ein solcher Transformator liefert einen Sekun därstrom, der bei wachsendem Primärstrom rasch einem Grenzwert zustrebt, für welchen der Resonanzkreis Q (Fig. 1) zu bemessen wäre.