DE362975C - Einrichtung zur Verhinderung schaedlicher Erdschlussstroeme in Mehrphasennetzen mit unsymmetrisch auf die Netzphasen verteilter Kapazitaet - Google Patents

Einrichtung zur Verhinderung schaedlicher Erdschlussstroeme in Mehrphasennetzen mit unsymmetrisch auf die Netzphasen verteilter Kapazitaet

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DE362975C
DE362975C DEA31717D DEA0031717D DE362975C DE 362975 C DE362975 C DE 362975C DE A31717 D DEA31717 D DE A31717D DE A0031717 D DEA0031717 D DE A0031717D DE 362975 C DE362975 C DE 362975C
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BBC Brown Boveri France SA
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/08Limitation or suppression of earth fault currents, e.g. Petersen coil

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Description

  • Einrichtung zur Verhinderung schädlicher Erdschlußströme in Mehrphasennetzen mit unsymmetrisch auf die Netzphasen verteilter Kapazität. Es ist bekannt, die Entstehung von Erdschlußströmen in symmetrischen Ein- und Mehrphasennetzen - das sind Netze mit symmetrisch auf die Netzphasen verteilter Kapazität - durch Einschaltung einer entsprechend bemessenen Induktivität (Drosselspule), gegebenenfalls in Kombination mit einer Zusatzspannung, in .den Stromkreis der Nullpunktserdung zu verhindern. Handelt es sich aber tun Netze mit unsymmetrisch auf die Netzphasen verteilter Kapazität, dann ist es in dieser Weise nicht möglich, die Entstehung von Erdschlußströmen zu verhüten, und es gibt keinen Wert der Induktivität der Nullpunktserdung, bei welchem der Erdschlußstrom Null wird, unabhängig davon, an welcher Netzphase gerade Erdschluß auftritt.
  • Um aber auch bei unsymmetrischen Netzen das Entstehen von schädlichen Erdschlußströmen unter allen Umständen zu verhindern, müßte die Erdüngsinduktivität nicht an dem durch die Wicklung gebildeten Neutralpunkt angeschlossen werden, sondern an einem Systempunkt, welchen man in bezug auf die Werte der Teilkapazitäten der einzelnen Netzphasen gegen Erde als den Schwerpunkt des Systems bezeichnen kann.
  • Der Schwerpunkt eines Ein- oder Mehrphasensystems ist ein mit Hilfe des Vektordiagramms der Spannungen geometrisch ermittelbarer Spannungspunkt des Systems (ähnlich dem Neutralpunkt). Verbindet man ihn mit dem Neutralpunkt des Systems, so stellt diese Verbindungslinie einen Spannungsvektor dar, der bei Mehrphasennetzen mit dem Vektor einer Netzphase im allgemeinen nicht zusammenfällt.
  • Der Anschluß einer Erdungsdrosselspule an den Kapazitätsschwerpunkt ist somit bei einem Mehrphasennetz nicht ohne weiteres möglich. Gemäß der Erfindung soll nun die Möglichkeit des Anschlusses der den Erdschlußstrom verkleinernden Einrichtung dadurch geschaffen werden, daß die Wicklungsphasen eines an das. Netz angeschlossenen Transformators derart kombiniert werden, daß der Kapazitätsschwerpunkt des Netzes in das Wicklungssystem dieses Transformators fällt. Bestimmt wird der Schwerpunkt in folgender Weise: Man zeichnet das der Phasenzahl entsprechende Spannungsdiagramm, welches bei Einphasenstrom eine gerade Strecke, bei Mehrphasenstrom ein reguläres Drei- oder Vieleck ist. Denkt man sich in den Eckpunkten eine der Teilkapazität der betreffenden Phase entsprechende Masse konzentriert, im übrigen aber die Hilfsfigur masselos, dann ist der Schwerpunkt dieses Massenpunktssystems derjenige Punkt, an welchem die Erdung über eine passend gewählte Induktivität zu erfolgen hat. Fällt bei einem Mehrphasensystem dieser Schwerpunkt ganz aus den durch die Wicklung gegebenen Systempunkten heraus, so kann also erfindungsgemäß der gewünschte Anschlußpunkt für die Erdungsinduktivität durch Phasenkombination in an das 2,?etz angeschlossenen Transformatoren erhalten werden.
  • Für diese Schwerpunktserdung gilt, daß der Erdschlußstrom völlig verschwindet, wenn die in die Schwerpunktserdung eingefügte Induktivität L gleich ist dem Ausdruck und wo w = 2 7cv und v die Netzfrequenz, Cl, wo IC = C'+ C.+ C'+ ...ist, C2, C3... die Teilkapazitäten der einzelnen Netzphasen be-leuten. Hat man keine derart bemesse-lc:1 Drosselspulen zur Verfügung, so kann Iran durch Einfügen einer entsprechenden Zusatzspannung, welche ihrer Größe nach von der bei Erdschluß auftretenden Potentialverschiebung des Netzes abhängig sein muß, auch die gegebene Drosselspule für den gewünschten Zweck geeignet machen. In diesem Falle sind im allgemeinen also zwei Transformatoren nötig, ein Transformator zur Erzielung des Systemschwerpunktes und ein Transformator zur Abstimmung der Induktivität der Schwerpunktserdung. In gewissen einfachen Fällen wird die Kombination dieser Transformatoren in einen einzigen möglich sein, besonders wenn der Schwerpunkt in einen (nicht anzapfbaren) Wicklungspunkt des Generators (Transformators usw.) fällt.
  • Der Erfindungsgegenstand sei an einem unsymmetrischen Dreiphasensystem erläutert. In Äbb. i seien p, q, r die Phasenwicklungen der Hochspannungsseite eines Dreiphasentransformators, o der Neutralpunkt, Z, II, III die drei Netzphasen, C1, C, und C3 die zugehörigen. Netzkapazitäten, die voneinander verschieden sein sollen. Es ist die Frage zu erörtern, wo die Erdungsinduktivität D anzuschließen ist, damit in bezug auf die Erdschlußvorgänge symmetrische Verhältnisse für die verschiedenen Netzphasen bestehen.
  • Sei S dieser Punkt, so kann S, wie dargestellt, außerhalb der vorhandenen Wicklungen p, q und r liegen. In Abb. i sind zwei Transformatoren t1 und t, eingezeichnet, mit Hilfe deren die Drosselspule D an einen Spannungspunkt des Systems angeschlossen wird, welcher sich durch Phasenkombination der Wicklungsteile der Hilfstransformatoren ergibt und welcher bei richtiger Wahl der Verhältnisse den Schwerpunkt S darstellt. Die Lage von S soll nunmehr an Hand der Abb. 2 bestimmt werden.
  • Dem Dreiphasensystem entspricht das gleichseitige Spannungsdreieck C, C2, C3 der Abb. 2. Die Eckpunkte dieses Dreiecks seien Massenpunkte und die Massen selbst seien durch die Größe der Teilkapazitäten C, C2, C3 bestimmt. Der Spannungsnullpunkt sei 0, der Schwerpunkt (bezogen auf die Massen Cl, C@, C3) sei S. Zieht man durch S zu den Seiten C, C2; C2, C; C3, C, die Parallelen a, d; c, f; b, e, so teilen diese die drei Dreieckseiten in genau gleicher Weise in je drei Abschnitte, nur daß die Reihenfolge der Teile auf den Seiten jeweils eine andere ist. Es ist a Cl= bc=C2d=kC3 Clb=eC3=fa=kC2 cC2= de= C3f=kCi und Clb+ b c+cC2= C2d+de+eC3 = C3 f + f a + GI G I - %£ (Cl + C2 + C3) 0c1= 0C2= OC3=E = Phasenspannung des Dreiphäsennetzes C3(.1= C1 C2- C,C3=E#y _ Außenleiterspannung des, Netzes.
  • Betrachtet man nun den Fall, der Außenleiter mit der Teilkapazität C3 habe vollkommenen Erdschluß und zwischen Erde und Schwerpunkt S sei eine Drosselspule eingeschaltet, die derart bemessen ist, daß sie sowohl den die Erdschlußstelle durchfließenden Kapazitätsstrom der Kapazität C, als auch den der Kapazität C, kompensiert, und es soll untersucht werden, ob eine derart beinessene Drosselspule in gleicher Weise die Kapazitätsströme kompensieren wird, wenn sich eine der anderen Netzphasen im Erdschluß befänden. Es ist klar, daß die die Erdschlußstelle durchfließenden Kapazitätsströme proportional den zugehörigen Teilkapazitäten sind und daß sie den gleichen Phasenwinkel wie die zugehörigen Spannungen einschließen werden. Sei nun C2 f der durch die Teilkapazität Cl zur Er dschlußstelle C, fließende Kapazitätsstrom, dann ist C';, e der entsprechende durch C2 zur Erdschlußstelle C3 fließende Kapazitätsstrom. Der zur Kompensation dieser Ströme erforderliche Drosselspulenstrom TD wäre die geometrische Summe von C2 f und C3 e bzw. von C3 f und f S nämlich C, S. Nun ist aber C3f°kCl,C3e-fS-kC2.
  • Im vorliegenden Fall ist k - E - 1/ 3 # w zu setzen, so daß man schreiben kann: Nun stellt C3 S aber auch die an der Drosselspule herrschende Spannung F_D dar, welche sich aus den Spannungskomponenten C3 f und f S zusammensetzt. Als Spannungskomponente kann man aber für C3 f und f S setzen Demnach Es ist nun ferner ED - JD # w L oder Daraus ergibt sich für Erdschlußstrom - o An dieser Bemessungsregel von L ist zu bemerken, daß sie nicht besonders auf die gerade durch den Erdschluß überbrückte Teilkapazität Bezug nimmt, so daß man die gleiche Bemessungsregel erhalten muß, wenn eine der beiden anderen h?etzphasen sich im Erdschluß befindet. Das bedeutet aber, daß durch die beschriebene Schwerpunktserdung die Unsymmetrie des Netzes im Erdschlußfalle ausgeglichen wird, und daß besonders bei Netzen mit sehr ungleich auf die Netzphasen verteilter Kapazität die Erdung nicht an dem durch die Wicklung gegebenen Neutralpunkt, sondern an dem durch Phasenkombination im Transformator erzeugten Kapazitätsschwerpunkt des Systems zu erfolgen hat, wobei die Erdungsinduktivität bzw. die Zusatzspannung im Erdungsstromkreis zweckmäßig so bemessen und eingestellt wird, daß einerseits Resonanz bei normalem Betrieb vermieden, anderseits aber der Erdschlußstrom auf ein zulässiges Maß beschränkt wird. -

Claims (1)

  1. PATENT-ANsrRÜCHE: z. Einrichtung zur Verhinderung schädlicher Erdschlußströme in Mehrphasennetzen mit unsymmetrisch auf die Netzphasen verteilter Kapazität, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsphasen eines an das Netz angeschlossenen Transformators derart kombiniert sind, daß der. Kapazitätsschwerpunkt des Netzes, an welchen die den Erdschlußstrom des Netzes verkleinernden Einrichtungen angeschlossen sind, in das Wicklungssystem dieses Transformators fällt. z. Einrichtung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem Transformator für die Erzielung eines anzapfbaren Kapazitätsschwerpunktes noch ein Transformator zur Einfügung einer Zusatzspannung im Erdungsstromkreis verwendet wird, wobei diese beiden Transformatoren gegebenenfalls zu einem einzigen Transformator kombiniert werden können.
DEA31717D 1919-04-17 1919-04-26 Einrichtung zur Verhinderung schaedlicher Erdschlussstroeme in Mehrphasennetzen mit unsymmetrisch auf die Netzphasen verteilter Kapazitaet Expired DE362975C (de)

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