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Anordnung zur Begrenzung der Erdkurzschlußströme in Netzen mit geerdeten
Mittel-oder Sternpunkten durch Impedanzen in der Erdverbindung Es ist bekannt, zur
Begrenzung von im Fehlerfall fließenden Erdkurzschlußströmen in einem Netz oder
einer Netzgruppe - nachfolgend allgemein nur Netz genannt - die Mittel- oder Sternpunkte
- im folgenden allgemein nur Sternpunkte genannt - über strombegrenzende Impedanzen
zu erden. Die Zahl und die Größe der verwendeten Impedanzen hängen im wesentlichen
von der Größe und der Art des Netzes und der gewünschten oder zulässigen Höhe der
Erdkurzschlußströme ab, wobei z. B. auch ein selektives Arbeiten des üblichen hierfür
besonders vorgesehenen Netzschutzes gewährleistet bleiben muß.
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Die Gefahr des Freischaltens, d. h. der Abtrennung nicht geerdeter
Netzteile im Fehlerfall, ist weitgehend von der Zahl der Sternpunkte, die direkt
oder über Impedanzen zur Erdung vorgesehen sind, und von der Vermaschung des Netzes
abhängig. Die zur absoluten Sicherheit vor dem Freischalten notwendige Zahl der
geerdeten Sternpunkte wird mit Rücksicht auf die Aufwendungen meist nicht erreicht
werden können. Man versucht daher, unter wirtschaftlichen und elektrotechnischen
Gesichtspunkten gesehen, ein optimales Ergebnis zu erreichen. Anstatt jedem Transformator
eine Erdungsimpedanz zuzuordnen, hat man daran gedacht, die Transformatoren für
ein und dasselbe Netz in einer Station gemeinsam über eine Impedanz zu erden. Ferner
hat man in Erwägung gezogen, die Sternpunkte mehrerer Transformatoren eines Netzes
über einen mehrere Stationen des Netzes verbindenden Sternpunktleiter zusammenzuschalten
und den Sternpunktleiter über eine gemeinsame Impedanz zu erden.
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Wenngleich die beiden vorerwähnten Maßnahmen schon zu Einsparungen
an Impedanzen führen, so ist der Aufwand dennoch sehr hoch, insbesondere dann, wenn
mehrere Netze in einer Station vorhanden sind oder bei Verwendung eines gemeinsamen
Sternpunktleiters, wenn die räumliche Ausdehnung des Netzes groß ist.
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Die Erfindung weist einen Weg zur weiteren Einsparung gegenüber den
zuletzt genannten Möglichkeiten und zur Erhöhung der Sicherheit gegenüber der bisher
vorgesehenen Methode, die Zahl der Impedanzen nach Gesichtspunkten der elektrogeographischen
Netzkonstellation auszuwählen. Die Erfindung bezieht sich auf die Begrenzung der
Erdkurzschlußströme in Netzen mit geerdeten Mittel-oder Sternpunkten durch Impedanzen
in der Erdverbindung, wenn in einer Station zwei oder mehrere Netze vorhanden sind.
Die Lösung besteht darin, daß die einer Station angehörenden Sternpunkte zweier
oder mehrerer an sich getrennt arbeitender Netze über eine gemeinsame strombegrenzende
Impedanz mit Erde verbunden sind.
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Bei gleichem Aufwand an Impedanzen können damit mehr Transformator-Sternpunkte
als bei den bisher üblichen Methoden geerdet werden. Durch die auf diese Weise erreichte
stärkere Vermaschung des Nullsystems der Netze wird eine Freischaltung nicht geerdeter
Netzteile im Fehlerfall mit hoher Sicherheit vermieden.
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Die bei den bisher üblichen gelöschten Netzen maßgebenden Gesichtspunkte
führten von der Lösung nach vorliegender Erfindung weg, da die Auftrennung der gelöschten
Netze unter Berücksichtigung der Kurzschlußleistung und der kapazitiven Ströme erfolgt.
Wegen der kapazitiven Ströme muß aber dann auch eine Auftrennung der Nullsysteme
vorliegen.
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Als Impedanzen können induktive, ohmsche und; oder kapazitive Widerstände
(auch gemischt) dienen, deren Auswahl im Hinblick auf die gewünschte Art der Sternpunktbehandlung
für die Netze zu treffen sein wird.
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Werden zwei oder mehrere Netze unmittelbar über Transformatoren oder
auch über ein weiteres Netz mit über- oder untergeordneter Spannungsebene synchron
gehalten, so wirken sich Erd- und Kurzschlüsse in dem einen Netz im Mit- bzw. Gegensystem
des anderen Netzes gleichermaßen aus, unabhängig davon, ob die Sternpunkte beider
Netze miteinander verbunden sind oder nicht. Die Maßnahme nach der Erfindung hat
hierauf praktisch keinen Ein$uß. Dagegen
führen aber beispielsweise
Erdkurzschlüsse in dem einen Netz zu Nullspannungen und Nullströmen im anderen Netz.
Wegen der Verbindung der Sternpunkte der Netze und der Erdung durch eine gemeinsame
Impedanz bilden dabei die Nullsysteme der Netze eine Einheit, und es ist daher nötig,
zur Vermeidung von Fehlauslösungen den Netzschutz für die so miteinander vermaschten
Netze als Einheit aufzufassen und dementsprechend auszulegen.
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An Hand zweier in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele
des Gegenstandes der Erfindung ist das Wesen der Erfindung nachfolgend näher erläutert.
In Fig. 1 ist z. B. die Erdung der Sternpunkte zweier asynchron betriebener Netze
1 und 2 gezeigt. An das Netz 1 sind Einspeisungen 12 und 14 über Transformatoren
11 und 13 angeschlossen, während an das Netz 2 über Transformatoren 21 und 23 Einspeisungen
22 und 24 gekoppelt sind. Die in Stern geschalteten Oberspannungsseiten der Transformatoren
13 und 21 sind über Schalter 15 und 25 und einen gemeinsamen Strombegrenzungswiderstand
4 an Erde 5 anschaltbar. Auf diese Weise dient ein und derselbe Widerstand 4 sowohl
zur Strombegrenzung von Erdkurzschlußströmen, die im Netz 1 oder im Netz 2 oder
in beiden auftreten können. Selbstverständlich können an jedes der Netze noch weitere,
im einzelnen nicht dargestellte Einspeisungen oder auch Verbraucher beliebiger Art
angeschlossen sein, ohne daß hierbei die Wirkungsweise der Anordnung nach der Erfindung
beeinträchtigt wird. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, die Sternpunkte
der übrigen Transformatoren in beiden Netzen eventuell an den gezeigten oder an
einem an einer anderen Station angeordneten Begrenzungswiderstand anzuschließen.
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Die Schalter 15 und 25 sowie die im folgenden zur Fig. 2 erwähnten
Schalter 17 und 27 sind im Betrieb geschlossen.
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In. Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für zwei synchron
betriebene Netze 1 und 2 gezeigt, die mit einem dritten Netz mit untergeordneter
Spannungsebene verbunden sind. Gleiche Teile wie in der Anordnung nach Fig. 1 sind
hierbei mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Der Unterschied gegenüber der Anordnung
nach Fig.1 besteht darin, daß der Koppeltransformator 16 zwischen den Netzen 1 und
3 an seiner in Stern geschalteten Oberspannungswicklung über einen Schalter 17 mit
der Mittelpunktverbindung zwischen den Schaltern 15 und 25 verbunden ist. Mit der
gleichen Stelle ist über einen Schalter 27 die in Stern geschaltete Oberspannungswicklung
eines zwischen den Netzen 2 und 3 liegenden Koppeltransformators 26 leitend verbindbar.
Auf diese Weise können durch Schließen aller Schalter 15, 25,17 und 27 sämtliche
Sternpunkte der in dieser Station angeordneten Transformatoren über einen insbesondere
verstellbaren Begrenzungswiderstand 41 an Erde 5 geschaltet werden. Ähnliche Schaltungsanordnungen
sind auch in den übrigen nicht gezeigten Stationen zweckmäßig vorgesehen. Auf diese
Weise werden auch Fehler im Netz 3 erfaßt werden können, bei dem eine Einspeisung
32 über einen Koppeltransformator 31 mit dem Netz 3 verbunden ist. Die Auslegung
des Netzschutzes hat dabei so zu erfolgen, daß sämtliche Netze als Einheit aufzufassen
sind.
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Die Anordnung nach der Erfindung ermöglicht es bei der Verwendung
einstellbarer Impedanzen, daß diese zur Erdschlußkompensation abgestimmt werden.
Die Vermaschung der Sternpunkte mehrerer Netze ist auch dann möglich, wenn diese
Netze eine unterschiedliche Spannung haben, wobei die Spannungsunterschiede natürlich
im Hinblick auf die einwandfreie Erfüllung der den Impedanzen gestellten Aufgaben
begrenzt sind.