DE1058149B

DE1058149B - Device and method for determining the short-circuit current to be expected at a point in an electrical network

Info

Publication number: DE1058149B
Application number: DED26283A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Theodor Dall
Original assignee: THEODOR DALL DR ING
Current assignee: THEODOR DALL DR ING
Priority date: 1957-08-24
Filing date: 1957-08-24
Publication date: 1959-05-27

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung des an einer Stelle eines elektrischen Netzes zu erwartenden Kurzschlußstromes Es ist bekannt, zur Bestimmung des an einer Stelle eines elektrischen Netzes zu erwartenden Kurzschlußstromes an dieser Stelle einen Belastungswiderstand bekannter Größe einzuschalten und aus der vor sowie der nach dem Einschalten des Belastungswiderstandes herrschenden Spannung den zu erwartenden Kurzschlußstrom wie folgt zu bestimmen: wobei Rfi die Größe des Belastungswiderstandes, U, die Spannung nach Einschalten des Belastungswiderstandes, I, der über den Belastungswiderstand fließende Strom, Ik der zu erwartende Kurzschlußstrom und UO die Spannung vor Einschalten des Belastungswiderstandes ist.Apparatus and method for determining the short-circuit current to be expected at one point in an electrical network It is known to switch on a load resistor of known magnitude at this point to determine the short-circuit current to be expected at one point in an electrical network and from the before and after the load resistor is switched on prevailing voltage to determine the expected short-circuit current as follows: where Rfi is the magnitude of the load resistance, U is the voltage after switching on the load resistor, I is the current flowing through the load resistor, Ik is the expected short-circuit current and UO is the voltage before switching on the load resistor.

Bisher war es allgemein üblich, die Spannungen U" und UO mit einem Spannungsmesser zu messen. Mit Rücksicht auf die zulässige Netzbelastung kann aber Ifi nur sehr klein gegenüber 1k gehalten werden, so daß auch die Netzspannungsabsenkung U0 - U sehr klein gegenüber U0 und UX ist und die auf diese Weise durchgeführte Ermittlung des zu erwartenden Kurzschlußstromes zu Ergebnissen führt, die im allgemeinen mit großen Fehlern behaftet sind. Up until now it was common practice to combine the voltages U "and UO with a Measure voltmeter. However, taking into account the permissible network load Ifi can only be kept very small compared to 1k, so that the mains voltage drop U0 - U is very small compared to U0 and UX and the one carried out in this way Determination of the expected short-circuit current leads to results that in general are fraught with big mistakes.

Es wurde gefunden, daß dieser Nachteil bei einer Vorrichtung zur Bestimmung des an einer Stelle eines elektrischen Netzes zu erwartenden Kurzschlußstromes aus dem Betrag der durch einen Netzbelastungswiderstand bekannter Größe an dieser Netzstelle hervorgerufenen Netzspannungsabsenkung vermieden werden kann, wenn sie erfindungsgemäß gekennzeichnet ist durch eine an die Netzstelle anschließbare Brückenschaltung mit zwei parallel liegenden Pfaden, von denen der erste aus der Serienschaltung eines Widerstandes und eines Stabilisators und der zweite aus einem Widerstand gebildet ist, der über einen ersten Abgriff mit einem Ende des ersten Pfades sowie über einen zweiten Abgriff und ein Anzeigeinstrument mit dem Verbindungspunkt des Widerstandes und des Stabilisators des ersten Pfades verbunden ist, sowie durch Schaltmittel, um den Netzbelastungswiderstand parallel zu der Brückenschaltung zu legen. It has been found that this disadvantage in a device for Determination of the short-circuit current to be expected at one point in an electrical network from the magnitude of the magnitude known from a network load resistor Line voltage drop caused by the network point can be avoided if they is characterized according to the invention by a bridge circuit that can be connected to the network point with two parallel paths, the first of which is from the series circuit a resistor and a stabilizer and the second is formed from a resistor is, which has a first tap with one end of the first path as well as a second tap and a display instrument with the connection point of the resistor and the stabilizer of the first path is connected, and by switching means, to put the line load resistor in parallel with the bridge circuit.

Als zweckmäßig erwies es sich, die Bestimmung des zu erwartenden Kurzschlußstromes derart vorzunehmen, daß bei abgeschaltetem Netzbelastungswiderstand über einen der beiden Abgriffe - nachdem der andere Abgriff auf Null gestellt war - an dem den zweiten Pfad bildenden Widerstand durch Einstellung eines der Spannungsteilung zwischen Stabilisator und Widerstand des ersten Pfades entsprechenden Teilungsverhältnisses ein erster Nullabgleich am Anzeigeinstrument vorgenommen wird, und daß sodann bei eingeschaltetem Netzbelastungswiderstand die zum abermaligen Nullabgleich am Anzeigeinstrument erforderliche Verstellung des anderen der beiden Abgriffe als Maß für die gesuchte Größe verwendet wird. It turned out to be useful to determine the expected Make short-circuit current in such a way that when the network load resistor is switched off via one of the two taps - after the other tap has been set to zero - at the resistor forming the second path by setting one of the voltage divisions between stabilizer and resistance of the first path corresponding division ratio a first zero adjustment is carried out on the display instrument, and then at If the mains load resistor is switched on, the next zero adjustment on the display instrument required adjustment of the other of the two taps as a measure of the sought Size is used.

Bei entsprechender Bemessung der Brückenschaltung ergeben sich selbst bei sehr kleinen Netzspannungsabsenkungen große Verschiebungen des betreffenden Abgriffs für den zweiten Nullabgleich. If the bridge circuit is dimensioned accordingly, the result is self in the case of very small mains voltage drops, large shifts in the relevant Tap for the second zero adjustment.

Als Stabilisator läßt sich mit Vorteil eine Glimmröhre verwenden. A glow tube can advantageously be used as a stabilizer.

Da die Zündspannung einer Glimmröhre im allgemeinen nicht so konstant ist wie die Brennspannung, ist es zum Erreichen einer möglichst - großen Genauigkeit zweckmäßig, auch Messungen im Wechselstromnetz mit Gleichstrom auszuführen und zu diesem Zweck der Brückenschaltung einen Gleichrichter. vorzuschalten. Parallel zur Brückenschaltung kann außerdem ein Kondensator liegen. Since the ignition voltage of a glow tube is generally not that constant is like the running voltage, it is to achieve the greatest possible accuracy expedient to carry out measurements in the alternating current network with direct current and to for this purpose the bridge circuit has a rectifier. upstream. Parallel to Bridge circuit can also be a capacitor.

Der über den Widerstand des ersten Brückenpfades gespeiste Stabilisator kannkauch durch eine Normalspannungsquelle ersetzt sein. The stabilizer fed by the resistance of the first bridge path can also be replaced by a normal voltage source.

In Wechselstromnetzen ist die Netzimpedanz kein reiner Wirkwiderstand. Die obige Gleichung (2) gilt für Wechselstrom exakt nur, wenn die Richtung der Netzimpedanz mit der Richtung des Spannungsabfalls am Netzbelastungswiderstand übereinstimmt. Dies läßt sich auf einfache Weise dadurch erreichen, daß als Netzbelastungswiderstand ein entsprechender Scheinwiderstand vorgesehen ist. In AC networks, the network impedance is not a pure resistance. The above equation (2) applies exactly to alternating current only if the direction of the network impedance corresponds to the direction of the voltage drop at the mains load resistor. This can be achieved in a simple manner in that as a network load resistor a corresponding impedance is provided.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann jeder der Abgriffe des den zweiten Brückenpfad bildenden Widerstandes jeweils mit einer Einstellskala zusammenwirken, deren eine die Netzspannung an der betreffenden Netzstelle und deren andere den zu bestimmenden Kurzschlußstrom abzulesen gestattet, was eine ganz besonders einfache und schnelle Ermittlung der gesuchten Größe ermöglicht. In a further embodiment of the invention, each of the taps of the forming the second bridge path Resistance each with one Working together setting scale, one of which is the mains voltage at the relevant network point and the other allows to read the short-circuit current to be determined, what a allows particularly simple and quick determination of the required size.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungsformen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung, welche die Schaltung eines Ausführungsbeispieles zeigt. Further advantages and embodiments of the invention result from the following description in conjunction with the drawing showing the circuit shows an embodiment.

Ein Widerstand a, beispielsweise ein Eisenwasserstoffwiderstand, und eine mit ihm in Serie geschaltete Glimmröhreb, deren Spannung in weiten Grenzen von dem durchfließenden Strom so gut wie unabhängig ist, bilden einen ersten Pfad einer Brückenschaltung, deren zweiter, zum ersten parallel liegender Pfad aus einem Widerstand c besteht. Der Widerstand c weist einen mit dem oberen Ende des Pfades a, b verbundenen Abgnff d sowie einen über ein Anzeigeinstrument f, beispielsweise ein Galvanometer oder eine Abstimm-Anzeigeröhre, mit dem Verbindungspunkt des Widerstandes a und der Glimmröhre b verbundenen Abgriffe auf. Die Abgriffe d und e des Widerstandes c wirken jeweils mit einer Einstellskala n bzw. o zusammen, von denen die eine, im betrachteten Beispiel die Skala o, mit einer Nullmarke versehen ist. A resistor a, for example a ferric hydrogen resistor, and a glow tube connected in series with it, the voltage of which is within wide limits is as good as independent of the current flowing through it, form a first path a bridge circuit whose second path, which is parallel to the first, consists of a Resistance c exists. The resistor c has one with the top of the path a, b connected Abgnff d and a display instrument f, for example a galvanometer, or a tuning indicator tube, to the connection point of the resistor a and the glow tube b connected taps. The taps d and e of the resistance c each work together with a setting scale n or o, one of which, In the example under consideration, the scale o is provided with a zero mark.

Der Brückenschaltung ist ein Gleichrichter g vorgeschaltet, parallel zu ihr liegt ein Kondensator h. Mittels des Schalters m kann der Netzbelastungswiderstand R" der um mehrere Größenordnungen kleiner ist als die Widerstände a und c, parallel zur Brückenschaltung gelegt werden. Mittels der Klemmen k, I wird die Vorrichtung an das Netz angelegt.The bridge circuit is preceded by a rectifier g, in parallel to it is a capacitor h. The network load resistance can be set by means of the switch m R "which is several orders of magnitude smaller than the resistors a and c, in parallel be placed in the bridge circuit. By means of the terminals k, I, the device applied to the network.

Gleichrichter g und Kondensator h dienen der Gleichrichtung und Glättung bei Verwendung der Vorrichtung zu Messungen in Wechselstromnetzen und können bei der folgenden Betrachtung der Wirkungsweise der Vorrichtung außer Betracht bleiben. Rectifier g and capacitor h are used for rectification and smoothing when using the device for measurements in alternating current networks and can with the following consideration of the mode of operation of the device remain out of consideration.

Zur Inbetriebnahme wird die Vorrichtung mit den Klemmen k, I bei offenem Schalter m an die betreffende Netzstelle, an welcher der zu erwartende Kurzschlußstrom zu bestimmen ist, angeschlossen und der Abgriff e auf die Nullmarke der Skala o eingestellt. Sodann wird der Abgriff d verschoben, bis der Spannungsabfall an dem Teilwiderstand r0 des Widerstandes c zwischen dem auf die Nullmarke eingestellten Abgriffe und der Klemme 1 gleich der konstanten, an der Glimmröhre b liegenden Spannung ist und somit das Anzeigeinstrument f stromlos wird. For commissioning, the device is connected to terminals k, I at open switch m to the relevant network point at which the expected short-circuit current is to be determined, connected and the tap e to the zero mark of the scale o set. Then the tap d is moved until the voltage drop across the Partial resistance r0 of resistance c between that set to the zero mark Taps and terminal 1 equal to the constant voltage across the glow tube b is and thus the display instrument f is de-energized.

Einer jeden Netzspannung U0 entspricht hierbei eine bestimmte Stellung des Abgriffes d, so daß die mit ihm zusammenwirkende Skala n in Netzspannungswerten geeicht werden kann. Each line voltage U0 corresponds to a certain position of the tap d, so that the scale n interacting with it in mains voltage values can be calibrated.

Sodann wird der Schalter m geschlossen; über den Netzbelastungswiderstand fließt ein Strom, der einen Abfall der Netzspannung auf den Wert U, verursacht. The switch m is then closed; via the network load resistance a current flows which causes the mains voltage to drop to the value U.

Damit sinkt auch die Spannung an dem Teilwiderstand r0 ab, wohingegen die Spannung an der Glimmröhre b unverändert bleibt. Das Instrument f schlägt daher aus. Der Abgriff e wird nun von der Nullmarke aus so weit verschoben, bis das Instrument f wieder stromlos wird. Der Betrag rd, um welchen der Teilwiderstand r0 hierbei verändert wurde, ist, wie sich zeigen läßt, ein Maß für den zu erwartenden Kurzschlußstrom, denn es gilt: ru +ru = U0 (3) ru um und somit U = U0 rO { U0 + v, zu r, {4) r0 + ra Setzt man diesen Wert für Us in Gleichung (2) ein, erhält man: r0 und Rp sind bekannte, konstante Größen, U0 und r lassen sich an den Skalen n bzw. o ablesen, so daß hieraus Ik ermittelt werden kann.As a result, the voltage across the partial resistance r0 also drops, whereas the voltage across the glow tube b remains unchanged. The instrument f therefore deflects. The tap e is now shifted from the zero mark until the instrument f is de-energized again. The amount rd by which the partial resistance r0 was changed is, as can be shown, a measure for the expected short-circuit current, because the following applies: ru + ru = U0 (3) ru um and thus U = U0 rO {U0 + v, to r, {4) r0 + ra If one substitutes this value for Us in equation (2), one obtains: r0 and Rp are known, constant quantities, U0 and r can be read from the scales n and o, so that Ik can be determined from them.

Im allgemeinen kommt es jedoch nicht darauf an, den Kurzschluß strom auf die zufällig im Augenblick der Messung vorhandene Netzspannung U0 zu beziehen, sondern auf den bekannten Wert der Netznennspannung, so daß sich in Gleichung (5) statt U0 der bekannte Wert der Netznennspannung einsetzen läßt, womit r, die allein zu messende Größe wird. In diesem Falle kann die Skala o unmittelbar in Werten des zu erwartenden Kurzschlußstromes Ik geeicht werden, und dieser läßt sich ohne jede Rechnung ablesen. In general, however, it does not depend on the short-circuit current refer to the mains voltage U0 that happens to be present at the moment of the measurement, but rather to the known value of the nominal system voltage, so that in equation (5) instead of U0 lets use the known value of the nominal system voltage, with which r alone size to be measured. In this case, the scale o can be converted directly into values of the expected short-circuit current Ik be calibrated, and this can be without any Read the invoice.

Es versteht sich, daß statt in der angegebenen Reihenfolge auch in umgekehrter Reihenfolge der erste Nullabgleich mit dem Abgriff e und der zweite Nullabgleich mit dem Abgriff d vorgenommen werden kann, wobei dann entsprechend die Skala o die Ablesung der Netzspannung und die dann mit der Nullmarke versehene Skala den Wert von r8 bzw. direkt den zu erwartenden Kurzschlußstrom Ik abzulesen gestattet. It goes without saying that instead of in the order given, in reverse order of the first zero adjustment with tap e and the second Zero adjustment can be made with the tap d, in which case then accordingly the scale o the reading of the mains voltage and the one then provided with the zero mark The value of r8 or the expected short-circuit current Ik can be read on the scale allowed.

PATENTASPRbCHE: 1. Vorrichtung zur Bestimmung des an einer Stelle eines elektrischen Netzes zu erwartenden Kurzschlußstromes aus dem Betrag der durch einen Netzbelastungswiderstand bekannter Größe an dieser Netzstelle hervorgerufenen Netzspannungsabsenkung, gekennzeichnet durch eine an die Netzstelle (k, 1) anschließbare Brückenschaltung mit zwei parallel liegenden Pfaden, von denen der eine aus der Serienschaltung eines Widerstandes (a) und eines Stabilisators (b) und der andere aus einem Widerstand (c) - gebildet ist, der über einen ersten Abgriff (d) mit einem Ende des Pfades (a, b) sowie über einen zweiten Abgriff (e) und ein Anzeigeinstrument (f) mit dem Verbindungspunkt des Widerstandes (a) und des Stabilisators (b) verbunden ist, sowie durch Schaltmittel (m), um den Netzbelastungswiderstand (R") parallel zu der Brückenschaltung zu legen. PATENT APPLICATION: 1. Device for determining the in one place an electrical network expected short-circuit current from the amount of through caused a network load resistance of known magnitude at this network point Mains voltage drop, characterized by one that can be connected to the mains point (k, 1) Bridge circuit with two parallel paths, one of which is from the Series connection of a resistor (a) and a stabilizer (b) and the other from a resistor (c) - is formed, which via a first tap (d) with a End of the path (a, b) as well as a second tap (e) and a display instrument (f) connected to the junction of the resistor (a) and the stabilizer (b) is, as well as by switching means (m), to the line load resistance (R ") in parallel to lay the bridge circuit.

Claims

2. Apparatus according to claim l, characterized by a glow tube as a stabilizer.

3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the stabilizer (b) fed via the resistor (a) by a normal voltage source is replaced.

4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that the bridge circuit is preceded by a rectifier (g).

5. Device according to claims 1 to 4, characterized in that the network load resistance (in,) is an impedance.

6. Device according to claims 1 to 5, characterized in that each of the taps (d, e) of the resistor (c) interacts with a setting scale, one is the line voltage at the relevant network point and the other is the Allowed to be determined short-circuit current to be read.

7. Method of determining the at one point an electrical Network expected short-circuit current from the amount of the network load resistor known size at this point in the network Aid of the device according to claims 1 to 6, thereby marked, that when the network load resistor (R ") is switched off via one of the two taps (e, d) - after the other tap was set to zero - through the resistor (c) Setting one of the voltage divisions between the stabilizer (b) and the resistor (a) corresponding division ratio a first zero adjustment on the display instrument (f) is carried out and that then with the mains load resistor switched on (ru,) the adjustment required for another zero adjustment on the display instrument (f) of the other of the two taps (e, d) is used as a measure for the size you are looking for will.