Einrichtung zur Unterdrückung des Erdschlussstromes von Hochspannungsnetzen. Es ist bekannt, den Nullpunkt von Trans formatoren usw. über Drosselspulen zu erden. Es ist auch bekannt, dass es durch solche Nullpunkterdungen über Drosselspulen mög lich ist, den Erdschlussstrom zu unterdrücken. Die Verwendung von solchen Erdungsdrossel- spulen für den Nullpunkt hat indessen man cherlei Nachteile, u. a. auch den, dass solche Drosselspulen nicht leicht den veränderlichen Verhältnissen des Netzes angepasst werden können.
Gemäss der Erfindung wird eine Einrich tung zur Unterdrückung des Erdschlussstromes von Hochspannungsnetzen dadurch geschaffen, da(J) an die Netzleitungen ein Transformator angeschlossen wird, dessen Primärwicklung bei 11lehrphasenanlagen Sternschaltung hat, und dass der Nullpunkt der Primärwicklung ohne Einschaltung von Drosselspulen an Erde golegt wird. Die vorzugsweise in Reihe ge schalteten Sekundärwicklungen des Trans formators müssen für die Unterdrückung des Erdschlussstromes über einen wesentlich in- duktiven Widerstand geschlossen sein, der regelbar sein kann.
Die Sekundärw icklüng hat die Wirkung, dass die bei einem Er d- schluss aus der Zusammenwirkung der pri mären und sekundären Felder sich ergebende Induktanz der Primärwicklung gegenüber der Betriebsinduktanz so herabgemindert ist, dass der aus dem Nullpunkt des Transformators zur Erde fliessende Strom angenähert die Grössenordnung des Erdverschlussstromes hat. Die Sekundärwicklung wird bei Mehrphasen- anlagen zweckmässig im Dreieck geschaltet.
Mit Hilfe des erwähnten in den Sekun därkreis eingeschalteten Regelwiderstandes ist es möglich, den Transformator den ver änderlichen Verhältnissen eines Netzes jeder zeit leicht anzupassen.
Um für den Fall des Erdschlusses den beträchtlichen magnetischen Fluss der an den unbeschädigten Netzteilen liegenden Spulen einen Weg zu bieten, der nicht die kurz geschlossene Spule durchsetzt, ist es zweck mässig, in bekannter Weise einen besondern Schenkel ausser den Schenkeln der Phasen spulen vorzusehen, über den der erwähnte Kraftfluss sich schliessen kann. Es kann dann durch diesen sehr beträchtlichen magnetischen Fluss keine E.1yT. K. in der durch Erdschluss kurzgeschlossenen Spule erzeugt werden, so dass es möglich ist, deren E. M. K. so nahe der Null zu halten, wie es die Wechselwir kung der Sekundärspule und der kurzge schlossenen Primärspule gestattet.
Diese Wir kung lässt sich auch mit einem Manteltrans formator erreichen.
Liegen die elektrischen Verhältnisse der Leitung derart, dass ihr Ladestrom - der Erdschlussstrom -- nicht genau um 90 gegen die Spannung der an Erde liegenden Phase verschoben ist, und erfährt der Nullpunkt strom durch die Verhältnisse am Erdungs- transformator selbst eine Abweichung gegen jene Spannung von 90 , so beträgt die Pha senverschiebung zwischen Nullpunktstrom und Ladestrom 180 , vermehrt oder vermindert um eine gewisse Abweichung.
Da nun zum Löschen des Erdschlussstromes diese Phasen verschiebung möglichst genau 180 sein soll, so wird die Abweichung mit Vorteil dadurch beseitigt, dass in den Stromkreis der Sekun därspule eine regelbare Selbstinduktion mit oder ohne Zusatz von Kapazität und Ohrn- schen Widerstand eingeschaltet wird. Bei dein in der Fig. 1 dargestellten Ausführungs beispiel sind die vom Transformator 11 aus gehenden Netzleitungen über die Primär spulen 12, 13, 14 des Erdungstransformators an Erde gelegt, während die im Dreieck geschalteten Sekundärspulen 15, 16, 17 über den regelbarem induktiven Widerstand 18. ge schlossen sind.
Ausser einer Induktanz 18 kann auch noch Ohnrscher Widerstand im Stromkreis der Sekundärspule enthalten sein. Durch die eingeschaltete Selbstinduktion 18 wird im Sekundärkreis ein der Sekundär- E. 1M. K. nacheilender Strom erzeugt, der in bekannter Weise wie in jedem andern Trans formator die Phasenlage des Primärstromes und infolgedessen auch die Phasenverschie bung zwischen Primärstrom und der primären E. hl. K. beeinflusst.
Der Transformator kann dabei ausser der Kompensationswicklung noch eine zweite Sekundärwicklung tragen, die die Benutzung des Transformators für irgend welche andern Zwecke ermöglicht.
Während des regelrechten Betriebes ist die Erdungsleitung nicht vom Strom durch flossen und der Transformator entnimmt dem Netz nur 14Tagnetisierungsstrom. Bei grossen Netzen stellt also der Erdungstransformator ohne Last, sofern er nicht wie ein gewöhn heller Transformator mit Verbrauchern be lastet ist, sondern nur als Sicherheitsvorrich- tung dient.
Der Erdungstran#formator könnte also wegen seines hohen Anscbaffungspreises als Sicherheitsvorrichtung a.lleiu die Wirt schaftlichkeit der Anlage stark beeinträch tigen, vor allem wäre das in sehr grossen Netzen der fall, bei denen der Schutz gegen Erdschluss erwünscht, eine Erweiterung der Transformatorenanlage an sich aber nicht erforderlich ist.
Es ist daher von Vorteil, wenn der Er dungstransformator zur Kompensierung der Ladeströme des Netzes herangezogen wird, die von der Stromerzeugungsanlage geliefert werden müssen und die Wirtschaftlichkeit der ganzen Anlage ei-lieblich herabdrücken können. Anstatt also besondere Drosselspulen einzubauen, die den Ladestrom kompensieren, kann der Erdungstransformator so bemessen und angeordnet werden, dass er zur Kom pensation der gesamten Ladeströme des Netzes oder eines bestimmten Teils davon geeignet ist.
Es können dabei alle die für die Kom pensationsdrosseln anderweitig abgeleiteten Regeln bezüglich aller ihrer elektrischen Werte auf die Erdungstransformatoren zur Anwendung gebracht werden, soweit es dessen ursprüngliche Bestimmung zulässt, d. h. der Erdungsstrorntransformator wird elektrisch und magnetisch so bemessen, dass er wäh rend des normalen Betriebes möglichst grobe wattlose Ströme aufnimmt oder die Sekun därwicklung, die ja, wenn der Transformator nur zum Löschen des Erdschlusslichtbogens verwendet werden soll, im normalen Betrieb (ohne Erdschluss) unbelastet ist, wird nun zum Ausgleich der Ladeströme stark induk tiv belastet.
Durch Abschalten, Umschalten oder Verändern dieser induktiven Belastung kann. dann die Wirkung zum Ausgleich der Ladeströme im Netz dem jeweiligen Bedarf. leicht angepasst werden.
Natürlich können auch die bisherigen 1\Iittel, die Netzladeströme zu kompensieren, mit den eben genannten Mitteln zusammen angewendet werden. Man kann dann z. B. besondere, durch lange Zeit abgeschaltete Strecken nach der alten Methode kompen sieren, während der Hauptnetzteil durch den Endungstransformator kompensiert wird. -Da der Endungstransformator auch als solcher der ,jeweiligen Netzkapazität angepasst werden inuss, so können die dazu an sich bekannten Einrichtungen zur Abstufung der Spulen induktanz in geeigneter Weise zu dem neuen Zweck verwendet oder mit passenden Ein richtungen kombiniert werden, die der neue Zweck allein fordern würde.
Umgekehrt kann auch die Notwendigkeit, den Endungstrans formator als solchen mit gestufter Induktanz zu versehen, in dem Mass fortfallen oder ver ringert werden, wie die abschaltbaren Netz teile bereits mit kompensierenden Drosseln ausgestattet sind.
Für sehr grosse Netze werden Löschtrans- formatoren dieser Art sehr gross und teuer und, da sie nur im Störungsfalle, also wenn es nach Wunsch geht - sehr selten in Wirkung treten, so bedeuten sie eine be trächtliche unverzinste Kapitalanlage.
Der Löschtransformator kann nun dadurch auch betriebsmässig zur Arbeitsleistung her angezogen werden, dass er ausser der durch Induktanz geschlossenen Wicklung noch eine in Stern geschaltete Sekundärwicklung erhält, die wie die Sekundärwicklung eines gewöhn lichen Transformators belastet werden kann; diese belastbare Sekundärwicklung kann be liebiges Übersetzungsverhältnis haben, so dass der Löschtransformator mit andern gewöhn lichen Transformatoren parallel arbeiten kann.
Es ist nun zwar ohne weiteres möglich, die durch Induktänz geschlossene Wicklung, die bei Drehstrom als Dreieckwicklung ge- schaltet wird, wie eine gewöhnliche Dreieck wicklung zu belasten; es lohnt aber nicht, diese Wicklung der Belastung entsprechend stärker zu bemessen, weil die Verbraucher im Störungsfalle zu starken Spannungsschwan kungen ausgesetzt sind.
Bei der Sternsekun- därwicklung ist das nicht der Fall, da im Augenblick des Erdschlusses die zu den un versehrten Netzleitungen gehörigen Phasen der Primärwicklung Dreieckspannung statt Sternspannung erhalten, dieser Wandel aber auch an der Sekundärwicklung in Erschei nung tritt, so dass dann die beiden Wick lungen, die Primär- und Sekundärwicklung, nach offener V-Schaltung weiterarbeiten.
Die Fig. 2 zeigt ein solches Ausführungs beispiel der Erfindung für Drehstrom. Mit I ist die Primärwicklung des Transformators gezeichnet, deren Nullpunkt unmittelbar, also ohne Zwischenschaltung von Spulen, an Erde gelegt ist. II ist die in Stern geschaltete Sekundärwicklung, die wie die Sekundär wicklung eines gewöhnlichen Transformators belastet ist. J ist die Wicklung, die den Transformator zur Absaugung des Erdschluss- stromes geeignet macht.
Ausser mit gewöhnlicher Lampen- oder Motorenlast kann die Wicklung 1I auch mit Induktanzen zusätzlich derart belastet wer den, dass völlige oder teilweise Kompensation der Kapazitätsströme des Netzes erreicht wird.
Diese zusätzlichen Induktanzen können in Stern geschaltet und ihr Nullpunkt mit dein der Stern-Sekundärwicklung leitend ver bunden werden. Dadurch wird erreicht, dass bei Erdschluss der Transformator über seinen primären Nullpunkt einen induktiven Strom nach Erde sendet, der sich über den Iso lationsfehler schliesst und so, je nach seiner Grösse, den Erdschlussstrom hier ganz oder teilweise kompensiert.
Das Eigentümliche ist dann, dass betriebsmässig die Nullpunktsver- bindung eine Verbindung von Äquipotential- punkten ist, also stromlos ist, während sie bei Erdscbluss den aus der Spannungsver schiebung in den drei Sekundärwicklungen des Transformators sich eigebenden Aus- Bleichstrom führt. Um diesem Strom die richtige Grösse zu geben, müssen die Induk- tanzen geeignete Abmessungen und einen magnetischen Ausgleichsweg, beispielsweise einen vierten Schenkel haben.
Wird bei einer Einrichtung der oben be schriebenen Art das Netz mit Motoren oder andern Betriebsinduktanzen "o hoch belastet, dass diese einen Teil der erforderlichen Kom pensation übernehmen, so werden unter Um ständen die Induktanzen, die in Stern an die Sekundärwicklung gelegt sind, für den Be triebszustand entbehrlich. Würde man sie ab schalten, so würde dadurch natürlich auch die etwaige Kompensation eines bei einem Isolationsfehler auftretenden Erdschlussstromes aufgehoben sein.
Um für diesen Fall die er forderliche Sicherheit zu schaffen, können an der oben beschriebenen Einrichtung Mittel zum Umschalten dieser Induktanzen vorge sehen sein.
Zweckmässig wird die Umschaltung so vorgenommen, dass die Induktanzen in Pa rallel- oder Serienschaltung an die in Drei eck geschaltete Hilfswicklung des Transfor mators gelegt werden. Sind die Übersetzungs- verhältnisse zwischen den verschiedenen Wicklungen richtig gewählt, so kann für jede der erwähnten oder noch andere möglichen Schaltungen die gewünschte Kompensations wirkung mit Sicherheit erreicht werden.
Man kann natürlich auch bei der zuerst geschilderten Belastung der Sekundärwick lung durch in Stern geschaltete Induktanzen entsprechende Drosselspulen in den Kreis der Dreieckwicklung legen, so dass die ge schilderten Kompensationswirkungen gleich zeitig auftreten.