Schaltungsanordnung zur Dämpfung von Kippschwingungen bei induktiven Spannungswandlern Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Dämpfung von Kippschwingungen bei in Drehstromnet zen mit isoliertem Sternpunkt benutzten und einpolig geerdeten, induktiven Spannungswandlern.
Man hat nämlich festgestellt, dass in Drehstromnet zen mit isoliertem Sternpunkt und geringer Ausdehnung, d.h. geringer Kapazität der Leiter gegen Erde, in denen einpolig geerdete, induktive Spannungswandler einge setzt sind, durch das Zusammenwirken der nichtlinearen Wandlerimpedanzen und der Erdkapazitäten stationäre Kippschwingungen auftreten. Diese Kippschwingungen können durch Schalthandlungen, wie z.B. das Zuschal ten einer Sammelschiene oder eines Spannungswandler- satzes, oder durch einpolige Erdschlusswischer angeregt werden.
Die Spannungswandler arbeiten dann infolge von Spannungserhöhungen weit in der Sättigung, wo durch Fehlmessungen und bei längerer Beanspruchung der Wandler ihre thermische Zerstörung verursacht wer den.
Diese Auswirkungen der Kippschwingungen lassen sich durch eine Schaltungsanordnung zur Dämpfung von Kippschwingungen vermeiden, die gemäss der Erfin dung dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Resonanz kreis und ein Relais oder eine Relaisanordnung in Reihe mit im offenen Dreieck geschalteten Hilfswicklungen der induktiven Spannungswandler liegen, und dass das Re lais bzw. die Relaisanordnung bei Kippschwingungen über den entsprechend den Frequenzen der Kippschwin- gungen bemessenen Resonanzkreis so beeinflusst ist, dass durch es bzw. sie ein Widerstand wirksam wird und in einem über die Hilfswicklungen verlaufenden Strom kreis die Kippschwingungen dämpft.
Das Relais kann bei der erfindungsgemässen Schal tungsanordnung bei Kippschwingungen unmittelbar den Widerstand in den Stromkreis der Hilfswicklungen ein schalten, wenn beispielsweise ein für die Kippschwin- gungen durchlässiger Resonanzkreis vorgesehen ist. In diesem Falle wird nämlich das Relais bei Kippschwin- gungen infolge des für diese durchlässigen Resonanzkrei ses erregt und der Widerstand durch einen Arbeitskon- takt des Relais eingeschaltet. Der Resonanzkreis kann als Reihen- oder Parallelresonanzkreis ausgeführt sein.
Sieht man einen Reihenresonanzkreis vor, so ist dieser, da er die Eigenschaften eines Saugkreises besitzen soll, auf die Frequenz der Kippschwingungen abzustimmen. Wird ein Parallelresonanzkreis verwendet, dann muss auch dieser für die Kippschwingungen einen niederohm- igen Widerstand bilden, für alle von der Frequenz der Kippschwingungen abweichenden Frequenzen, ins besondere für die Frequenz des Drehstromnetzes, dage gen einen hochohmigen Widerstand darstellen.
Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, bei der er- findungsgemässen Schaltungsanordnung ein Relais mit einem Ruhekontakt zu verwenden. Der Resonanzkreis muss in diesem Falle die Kippschwingungen sperren, so dass das in Reihe mit dem Resonanzkreis liegende Re lais bei Kippschwingungen aberregt ist und den dämp fenden Widerstand eingeschaltet hält.
Der Resonanz kreis kann als ein auf die Frequenz der Kippschwingun- gen abgestimmter Parallelresonanzkreis ausgebildet sein oder aus einem wie ein Saugkreis wirkenden Reihenreso- nanzkreis bestehen, der auf eine von der Frequenz der Kippschwingungen abweichende, vorzugsweise mit der Frequenz des Drehstromnetzes übereinstimmende Fre quenz abgestimmt ist.
Unter Umständen kann es vorteilhaft sein, wenn das Relais bei Kippschwingungen nicht unmittelbar, son dern mittels eines von ihm an eine Hilfsspannung ange schlossenen Schützes den Widerstand einschaltet. Bei dieser Ausführung der erfindungsgemässen Schaltungs anordnung wird der Widerstand nicht unmittelbar durch einen Kontakt des Relais, sondern auf Veranlassung dieses Kontaktes hin durch ein Schütz an die Hilfswick lungen der Spannungswandler angeschlossen. Der relativ grosse Strom durch den Widerstand fliesst demzufolge nur über einen Kontakt des Schützes und nicht über den Kontakt des Relais, der infolgedessen lediglich den ver- hältnismässig schwachen Ansprechstrom für das Schütz auszuhalten braucht.
Der Kontakt des Relais kann da her leicht ausgeführt werden, wodurch sich die Mög- lichkeit ergibt, ein sehr empfindliches Relais zu ver wenden.
Wenn ein äusserst empfindliches Relais verwendet werden soll, kann es vorteilhaft sein, das Relais nicht direkt zum Einschalten des Schützes zu verwenden, son dern es unter Zwischenschaltung eines ebenfalls von der Hilfsspannung gespeisten Hilfsrelais das Schütz betätigen zu lassen; das Hilfsrelais benötigt nämlich einen schwä cheren Strom zu seiner Erregung als das Schütz, so dass mit Sicherheit eine Gefährdung des nur mit einem schwachen Strom belastbaren Kontaktes des äusserst empfindlichen Relais durch das Einschalten des Hilfs relais an die Hilfsspannung bzw. durch das Einschalten des Widerstandes vermieden ist.
Als Hilfsspannung kann jede zur Verfügung stehende Spannungsquelle verwendet werden; vorzugsweise wird man jedoch eine an den Sekundärwicklungen der Span- nungswandler vorhandene Spannung zur Speisung des Hilfsrelais und des Schützes benutzen.
Die Anordnung von einem Schütz und einem Hilfs relais zusätzlich zu dem Relais schafft nicht nur die Möglichkeit, ein sehr empfindliches Relais zu verwen den, sondern gestattet es auch, wegen der geringen er forderlichen Erregerleistung für das Relais den Reso nanzkreis aus kleinen und billigen Bauteilen aufzubauen. Ausserdem kann in der Reihenschaltung des Resonanz kreises und des Relais ein Spannungsteiler angeordnet werden, dessen Teilspannung nach erfolgter Gleichrich tung zur Erregung des beispielsweise als Drehspulrelais ausgebildeten empfindlichen Relais verwendet wird.
Zur näheren Erläuterung sind in den Figuren 1 bis 3 Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Schal tungsanordnung zur Dämpfung von Kippschwingungen dargestellt.
Bei dem in der Figur 1 gezeigten Ausführungsbei spiel sind an das aus den Leitern R, S und T bestehen de Drehstromnetz mit isoliertem Sternpunkt die Span- nungswandler WR, WS und WT mit ihren einpolig ge erdeten Primärwicklungen wrl, wsl und wt, angeschlos sen. Ausser den in üblicher Weise zur Messung bzw.
Zählung herangezogenen, im Stern geschalteten Sekun därwicklungen wr_, ws., und wt. besitzen die drei Span- nungswandler WR, WS und WT je eine Hilfswicklung wr.,, ws.;
und wt3. Die Hilfswicklungen wr3, ws, und wt, der drei Spannungswandler WR, WS und WT sind in offenen Dreieck geschaltet und liegen in Reihe mit den beispielsweise als Parallelresonanzkreis ausgebilde ten, auf die Frequenz des Drehstromnetzes abgestimmten Resonanzkreis RK, und dem Relais RS,. Ebenfalls im Stromkreis der Hilfswicklungen wr3, ws, und wt" liegt der Widerstand R und der Arbeitskontakt rsi des Re lais RS,.
Tritt in dem Drehstromnetz ein Erdschluss auf, dann entsteht an den im offenen Dreieck geschalteten Hilfs wicklungen wr.;, ws, und wt, eine Spannung U mit der Frequenz des Drehstromnetzes. Da der Resonanzkreis RK, auf diese Frequenz abgestimmt ist, stellt er für diese Frequenz einen verhältnismässig hohen Widerstand dar, so dass das Relais RS, von keinem nennenswerten Strom durchflossen und infolgedessen nicht erregt wird. Der in Reihe mit dem Widerstand R liegende Arbeitskontakt rs, des Relais RS, bleibt also geöffnet und der Wider stand R unwirksam.
Treten dagegen Kippschwingungen auf, dann bildet sich an den im offenen Dreieck geschalteten Hilfswick lungen wr,. ws, und wta eine Spannung U mit der Fre quenz der Kippschwingungen. Für eine Spannung einer solchen Frequenz stellt der Resonanzkreis RK, einen relativ niedrigen Widerstand dar, und das Relais RS, wird von einem Strom durchflossen und erregt; es schliesst seinen Arbeitskontakt rs,, wodurch der Wider stand R eingeschaltet und die Kippschwingung gedämpft wird.
Bei dem in der Figur 1 gezeigten Ausführungsbei spiel der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung ist also sichergestellt, dass der Widerstand R bei einem Erdschluss unwirksam bleibt und nur bei Kippschwin- gungen eine Dämpfung bewirkt.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsge mässen Schaltungsanordnung ist in der Figur 2 gezeigt, wobei Schalttungsteile, die mit denen des in der Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiels übereinstimmen, mit gleichen Bezugszeichen versehen worden sind.
In die sem Ausführungsbeispiel ist der beispielsweise als Par allelresonanzkreis ausgebildete Resonanzkreis RK.2 auf die Frequenz der Kippschwingungen abgestimmt und das mit ihm in Reihe liegende Relais RS., mit einem Ruhekon takt rs.ausgerüstet. Für die Kippschwingungen stellt demzufolge der Resonanzkreis RK, einen relativ hohen Widerstand dar, so dass das nachgeschaltete Relais RS, durch die Spannung U mit der Frequenz der Kippschwin- gung nicht erregt wird. Es bleibt dann auch sein Ruhe kontakt rs2 in der Ruhelage und der Widerstand R ein geschaltet.
Bei einem Erdschluss hingegen, bei dem die Span nung U an den im offenen Dreieck geschalteten Wick lungen wr3, ws, und wt#, hinsichtlich ihrer Frequenz mit der des Drehstromnetzes übereinstimmt, ist der Sperrkreis RK_ durchlässig, und das Relais RS., wird erregt. Es öffnet seinen Ruhekontakt rs_ und schaltet dadurch den Widerstand R ab.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungs- gemässen Schaltungsanordnung ist in der Figur 3 darge stellt. In Reihe mit den im offenen Dreieck geschalteten Hilfswicklungen wr3, ws., und wt" der Spannungswand- ler WR, WS und WT liegt ausser dem beispielsweise als Parallelresonanzkreis ausgebildeten, auf die Frequenz des Drehstromnetzes abgestimmten Resonanzkreis RK, ein Spannungsteiler St.
Das Relais RS3, das in diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise aus einem sehr emp findlichen Drehspulrelais besteht, wird von der Teilspan nung U1 des Spannungsteilers St über einen Brücken gleichrichter B gespeist. Ebenfalls im Stromkreis der Hilfswicklungen wr3, ws3 und wt3 liegt über den Kon takt sz des Schützes SZ der Widerstand R. Das Schütz SZ ist an eine Hilfsspannung Uh angeschlossen, die bei spielsweise die verkettete Spannung der Sekundärwick lungen wr@ und wt_ der Spannungswandler WR und WT darstellt.
Das Schütz SZ wird an die Hilfsspannung Uh durch den Kontakt h eines Hilfsrelais H angeschlossen, das über einen Arbeitskontakt rs3 des als Drehspulrelais aus gebildeten, empfindlichen Spannungsrelais RS3 an der selben Hilfsspannung Uh liegt.
Tritt ein Erdschluss auf, dann wird, wie es bei dem in der Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel bereits ausführlich beschrieben worden ist, das Relais RS, nicht erregt. Sein Arbeitskontakt rs., bleibt demzufolge offen. und es werden auch das Hilfsrelais H sowie das Schütz SZ nicht erregt; der Kontakt sz des Schützes SZ bleibt offen, und der Widerstand R wird nicht an die Hilfs wicklungen wr3, ws3 und wt3 angeschlossen.
Beim Auftreten von Kippschwingungen dagegen wird das empfindliche Relais RS3 erregt und schliesst seinen relativ schwach belastbaren Arbeitskontakt rs3. Dadurch wird das robustere Hilfsrelais H erregt, das durch Schlies- sen seines verhältnismässig stark belastbaren Kontaktes h das Schütz SZ an die Hilfsspannung Uh anschliesst. Dadurch wird das Schütz SZ erregt, sein Arbeitskontakt sz geschlossen und damit der Widerstand R an die im offenen Dreieck geschalteten Hilfswicklungen wr3, ws3 und wt"angeschlossen.