DE338567C

DE338567C - Winding arrangement for zero-point earth fault circuits in high-voltage networks

Info

Publication number: DE338567C
Application number: DE1919338567D
Authority: DE
Original assignee: Emil Haefely et Cie SA
Current assignee: Trench Switzerland AG
Priority date: 1919-09-13
Filing date: 1919-09-13
Publication date: 1921-06-22

Description

Um bei Hochspannungsnetzen die auftretenden statischen Ladungen abzuleiten, um die Isolationen der Anlage im Falle eines Erdschlusses nur mit der Phasenspannung zu be- anspruchen und schließlich, um bei auftretendem Erdschluß Überspannungen nach Möglichkeit zu verhindern, kann man bekanntlich einen oder mehrere Neutral- oder Nullpunkte der an das Netz angeschlossenen GeneratorenIn order to avoid the occurring in high-voltage networks discharge static charges in order to only load the system's insulation with the phase voltage in the event of an earth fault. claim and finally to avoid overvoltages if possible in the event of an earth fault As is well known, one can prevent one or more neutral or zero points of the generators connected to the grid

ίο oder Transformatoren erden. Hierbei bedingt jedoch der Erdschluß einer Phase des Netzes einen durch die Phasenspannung und die Widerstandsverhältnisse bestimmten Strom, der, wenn der Widerstand verhältnismäßig klein ist, zum Kurzschlußstrom anwachsen kann. Dies kann in an sich bekannter Weise dadurch verhindert werden, daß zwischen Neutralpunkt und Erde ein Ohmscher oder induktiver Widerstand eingeschaltet wird.ίο or ground transformers. Here conditionally However, the earth fault of a phase of the network by the phase voltage and the Resistance ratios determined current that when the resistance is proportional is small, can grow to short-circuit current. This can be done in a manner known per se be prevented by an ohmic or inductive resistance is switched on.

Tritt dann Erdschluß an einer Phase des Netzes ein, und sind in diesem Falle Generatoren oder Transformatoren, an deren Neutralpunkt der erwähnte Widerstand angeschlossen wird, vollbelastet oder sogar überlastet, so wird im ungünstigsten Augenblick die durch den Erdschluß hervorgerufene Stromstärke die Belastung noch steigern, und die Leitungsarilage wird außerdem unsymmetrische Spannungen erhalten. Die Neutralpunkte verschiedener parallel arbeitender Generatoren zu erden, ist wegen der durch die höheren Harmonischen bedingten Ströme und der hieraus resultierenden erhöhten Verluste nicht ratsam. Anderseits besteht bei ausgedehnten Hoch-If there is a ground fault on one phase of the network, in this case there are generators or transformers to whose neutral point the mentioned resistor is connected is, fully loaded or even overloaded, so in the most inopportune moment the through the amperage caused by the earth fault will increase the load, and the line arilage unbalanced voltages will also be obtained. The neutral points of various Grounding generators working in parallel is because of the higher harmonics conditional currents and the resulting increased losses are not advisable. On the other hand, with extended high

spannungsnetzßn mit vielen Unterstation und Transformatoren verhältnismäßig kleiner Leistung die Gefahr, daß die Erdschlußbelastung im Verhältnis zur Leistung des oder der geerdeten Transformatoren unzulässig hoch wird und dieselben im ungünstigsten Augenblick eines Erdschlusses noch mehr gefährdet werden. Um diese Mehrbelastung der Generatoren oder Transformatoren zu verhindern, kann in bekannter Weise durch einen für jede Phase aus einem Kern und einer einzigen an der Leistungsabgabe nicht beteiligten Wicklung bestehenden Apparat für das Netz ein künstlicher Nullpunkt geschaffen werden, an den der mit Erde verbundene Ohmsche oder induktive Widerstand angeschlossen wird, wobei dieser Apparat nur den aus einem Erdschluß resultierenden Strom übernimmt.voltage networks with many substations and transformers of relatively small power the risk of the earth fault load In relation to the power of the earthed transformer (s), it is impermissibly high and the same is endangered even more at the most inopportune moment of an earth fault will. To prevent this additional load on the generators or transformers, can in a known manner by one for each phase from a core and a single an existing device for the network that is not involved in the power output Artificial zero point can be created, to which the ohmic or earth connected inductive resistance is connected, this apparatus only resulting from an earth fault resulting electricity takes over.

Betrachten wir nun bei einem Dreiphasennetz die Stromverhältnisse eines solchen Apparates T mit angeschlossenem Widerstand W (s. Fig. ι der Zeichnung), so wird sich im normalen Zustand des Netzes derselbe genau so verhalten, wie ein leer laufender Transformator oder eine Drosselspule, d. h. die Summe der Ströme zweier Phasen ist gleich und entgegengesetzt dem Strome der dritten Phase. Anders gestaltet sich aber das Bild im Falle eines Erdschlusses, beispielsweise an der Phase III des Netzes. Wenn man den geringen Einfluß der Magnetisierungsstrßme der drei Sehenkel des Apparates' vernachlässigt, so werden in diesem Falle die Ströme der drei Phasen in gleicher Richtung fließen, da der Strom in der Phase III des Apparates T, die über die Erdschlußstelle und den Widerstand W geschlossen ist, von der in ihr erzeugten Gegenspannung, nicht von der dieser entgegen ge-If we now consider the current conditions of such an apparatus T with a connected resistor W (see Fig. Ι of the drawing) in a three-phase network, then in the normal state of the network it will behave exactly as an idling transformer or a choke coil, ie the The sum of the currents in two phases is equal to and opposite to the currents in the third phase. The picture is different in the case of an earth fault, for example on phase III of the network. If one neglects the small influence of the magnetization currents of the three legs of the apparatus, then in this case the currents of the three phases will flow in the same direction, since the current in phase III of the apparatus T is closed via the earth fault and the resistor W. is, from the counter-tension generated in it, not from the counter-tension

richteten Phasenspannung des Netzes bestimmt wird, und die Summe der Ströme wird gleich dem in dem Ohmschen oder induktiven Widerstände W zirkulierenden Strome Iw werden. Die drei Ströme in den Wicklungen der drei Phasen des Apparates T sind annähernd einander gleich. Da in der über Erde geschlossenen Phase III des Apparates Γ der Magnetisierungsstrom, wie schon angedeutet, entgegengesetzt dem Schenkelteilstrom fließt, so wird genau genommen sich der erstere vom letzteren vektorieU subtrahieren, während in den beiden anderen Phasen des Apparates T sich Magnetisierungsstrom und Schenkelteil-directed phase voltage of the network is determined, and the sum of the currents will be equal to the currents Iw circulating in the ohmic or inductive resistors W. The three currents in the windings of the three phases of the apparatus T are approximately equal to each other. Since in phase III of the apparatus Γ, which is closed to earth, the magnetizing current flows in the opposite direction to the leg partial current, strictly speaking, the former will subtract from the latter vectorieU, while in the two other phases of the apparatus T the magnetizing current and leg partial current

strom addieren. Betrachten wir die Spannungsverhältnisse, so wird sich in der Wicklung der erdgeschlossenen Phase III des Apparates T, zu welcher der Widerstand W parallel geschaltet ist, gegenüber den bisher gesunden Phasen ein stärkerer Spannungsabfall ergeben, d. h. der Nullpunkt wird gemäß Fig. 2 verschoben.add electricity. If we look at the voltage conditions, there will be a greater voltage drop in the winding of the grounded phase III of the apparatus T, to which the resistor W is connected in parallel, compared to the previously healthy phases, ie the zero point is shifted according to FIG.

Es treten also bei der vorliegenden Schaltung zwei störende Wirkungen auf, deren Behebung Zweck der Erfindung ist. Durch die gleiche Richtung der Ströme in den Wicklungen der Phasen des Apparates wird erstens ein Streufluß erzeugt, der sich nicht wie der Kraftfluß des Magnetisierungsstromes über Schenkel und Joche, sondern durch die Luft und, falls -es' sich um einen ölgekühlten Transformator handelt, durch die Wand des Ölkessels schließt. Da der letztere in der Regel aus Eisenblech, d. h. magnetischem Material besteht, so finden die Streulinien einen gegebenen Weg, und die Folge davon ist ein in dem ölkessel des Transformators senkrecht zur Richtung des Streuflusses zirkulierender Kurzschlußstrom, der, da der Ölkessel gewissermaßen eine einzige über die Niete kurzgeschlossene Windung darstellt, eine HöheSo there are two disruptive effects in the present circuit, their elimination The purpose of the invention is. By the same direction of the currents in the windings First, a leakage flux is generated in the phases of the apparatus, which is not like the Power flow of the magnetizing current through legs and yokes, but through the air and if -it is an oil-cooled transformer acts, closes through the wall of the oil boiler. As the latter usually made of sheet iron, d. H. magnetic material, the scattering lines find a given one Way, and the consequence of this is a vertical in the oil tank of the transformer short-circuit current circulating in the direction of the leakage flux, which, as it were, the oil boiler represents a single turn short-circuited over the rivet, a height

von — χ η erreicht, wenn η die Windungszahl eines Schenkels bedeutet. Die zweite störende Wirkung liegt in der Verschiebung des Nullpunktes, wodurch naturgemäß die Phasenspannungen und entsprechend auch die Eisensättigungen in den bisher nicht vom Erdschlüsse betroffenen Phasen des Apparates ansteigen.from - χ η reached if η means the number of turns of a leg. The second disruptive effect lies in the shift of the zero point, which naturally increases the phase voltages and, accordingly, also the iron saturation in the phases of the apparatus that have not been affected by the earth fault up to now.

Zur Behebung der geschilderten Mißstände kommen nun gemäß Erfindung die nachfolgend beschriebenen Mittel in Betracht,In order to remedy the abuses described, the following are now, according to the invention described means into consideration,

i. Es kann gemäß Fig. 3 um den Nullpunkt·*- apparat T eine dessen drei Schenkel umfassende Hilfswicklung H₁ bestehend aus einer oder mehreren Windungen, angeordnet werden. Der in dieser Wicklung H fließende Strom hebt das Streufeld bis auf einen Rest, der zwischen Haupt- und Hilfswicklung durchfließt, auf und j vermindert daher -die Phasenunsymmetrie. 2. Der Nullpunktapparat T erhält gemäß Fig. 4 für jede Phase eine sonst nicht angeschlossene Hilfssekundärwicklung S, die untereinander in Dreieck geschaltet werden. Die in den drei Schenkeln dieser Hilfssekundärwicklung induzierten Spannungen addieren sich und erzeugen einen Sekundärstrom, welcher demjenigen der Primärwicklung entgegengesetzt fließt und der das Streufeld bis aufweinen geringen, dem Erdschlußstrom entsprechenden Betrag aufhebt. Die drei Primärphasenspannungen werden ebenfalls gleich.i. According to FIG. 3, an auxiliary winding H ₁ comprising one or more turns, comprising three legs, can be arranged around the zero point * device T. The current flowing in this winding H cancels the stray field except for a remainder that flows through between the main and auxiliary windings, and j therefore reduces the phase asymmetry. 2. According to FIG. 4, the zero point apparatus T receives an auxiliary secondary winding S which is otherwise not connected and which are connected to one another in a triangle for each phase. The voltages induced in the three legs of this auxiliary secondary winding add up and generate a secondary current which flows in the opposite direction to that of the primary winding and which cancels the stray field up to a small amount corresponding to the earth fault current. The three primary phase voltages also become the same.

3. Die Wicklungsschenkel des Nullpunktapparates T werden nach Fig. 5 je in zwei gegengeschalteten, übereinander oder konzentrisch liegenden Wicklungsabteilungen im. Sinne einer Zickzackschaltungyangeordnet. Hierbei fließt in der einen Wicklungsabteilung jedes Schenkels der Widerstandsteilstrom umgekehrt wie in der anderen. Da die Amperewindungen der Wicklungsabteilungen sich aufheben, so kann bis auf den kleinen Streufluß zwischen den beiden Wicklungsabteilungen jedes Schenkels kein weiteres Streufeld entstehen, und. die drei Phasenspannungen werden hierdurch ebenfalls gleich.3. The winding legs of the zero point apparatus T are shown in FIG. Arranged in a zigzag circuit. Here, the partial resistance current flows in the opposite direction to that in the other in one winding section of each leg. Since the ampere turns of the winding sections cancel each other out, apart from the small leakage flux between the two winding sections of each leg, no further leakage field can arise, and. this also makes the three phase voltages the same.

Claims

Patent claim:

Winding arrangement for zero-point-earth, short-circuit connections of high-voltage networks by means of a zero-point device consisting of a core and a single winding for each phase, the zero point of which is connected to earth via an ohmic or inductive resistor, characterized in that either one encompasses the entirety of the winding legs of the zero-point device Auxiliary winding (H, Fig. 3) or on the legs an otherwise unloaded auxiliary secondary winding connected in a triangle (S, Fig. 4) or finally the winding of each visual. kels is arranged in two equal, counter-connected departments in the known zigzag circuit (Fig. 5), so that in the event of an earth fault in the network, the inequality of the phase voltages and the stray field in the apparatus caused by the asymmetrical load on a phase is eliminated.

1 sheet of drawings.