DE364890C - Sicherheitssystem fuer elektrische Leitungsnetze mit Parallelleitern - Google Patents

Description

■ Für Sicherheitssysteme mit parallel unterteilten Leitern zum selbsttätigen Abschalten fehlerhafter Teilstrecken ist es bekanntlich wünschenswert, im gewöhnlichen Betrieb eine gewisse Spannungsdifferenz zwischen den Teilleitern einer Teilstrecke selbsttätig hervorzurufen. Hierbei wird im allgemeinen verlangt, daß das Verhältnis der Ströme in den Teilleitern trotz dieser Hilfsspannung und der zu ihrer Erzeugung eingeschalteten Apparate im gewöhnlichen Betriebe, d. h. bei fehlerfreier Teilstrecke, für alle Belastungen angenähert konstant bleibt·.

Sicherheitssysteme dieser Art und die Mittel zur Erzeugung" der Hilfsspannung- sind im

Grundsatz durch die Patentschriften 290735, 313542 und Zusätze hierzu bekannt geworden.

Die hier behandelte genaue Abgl'eichung

wird in der Anwendung immer ungünstiger,

je ähnlicher die beiden Teilleiterquerschnitte gewählt werden. Sie wird sogar theoretisch unmöglich für genau gleiche Querschnitte der Teilleiter.

Die vorliegende Erfindung soll diese Lücke ausfüllen; sie betrifft eine genaue Abgleichung gerade für annähernd oder ganz gleich •unterteilte Leiter.

Zur Erzeugung der Hilfsspannung zwischen den Teilleitern werden Transformatoren verwendet, welche an 'den Teilstreckenenden liegen und Wicklungen haben, von welchen je eine von einem der Teilströme durchflössen wird. Nach der Erfindung sind nun die beiden Transformatoren einer Teilstrecke derart gewickelt und geschaltet, daß ihre Wicklungen den Eisenkern in entgegengesetztem Sinn magnetisieren und daß das Übersetzungsverhältnis des einen Transformators kleiner und das des andern größer ist als das Impedanzverhältnis der beiden Leiterzweige. Als Übersetzungsverhältnis der Transformatoren gilt für beide übereinstimmend das Verhältnis der Anzahl Windungen, die in dem einen Leiterzweig liegen, zu der Anzahl Windungen, die in dem andern Leiterzweig sich befinden.

, Durch diese Anordnung wird ein vollkommenes Gleichgewicht erzielt, derart, daß das Stromverhältnis zwischen den beiden Leiterzweigen nahezu konstant ist für jede Belastung und daß die magnetischen Verhältnisse der beiden Transformatoren übereinstimmen¹.

Gleichzeitig wird durch diese Anordnung Phasenverschiebung und Verzerrung der beiden Teilströme gegeneinander beseitigt.

In der Zeichnung ist der Gegenstand.,der Erfindung und seine Wirkungsweise an einem Ausführungsbeispiel erläutert.

Abb. ι zeigt ein Schaltungsschema für eine Teilstrecke mit zwei Teilleitern.

AbJb. 2 zeigt das Spannungsdiagramm für

diese Teilstrecke unter \⁷ernachlässigung des Ohmschen Spannunigsverlustes.

In Abb. ι ist der Leiter in die beiden Teilleiter ι und 2 unterteilt, die über die Wicklungen 3, 4 und 3', 4' der beiden Transformatoren sowie über die Ausschalterrelais 5 und 5' an den Enden der Teilstrecke miteinander verbunden und zu den Streckenausschaltern 7 und 7' geführt sind. Als Relais 5 und 5' sind hier Differentialrelais angenommen, die durch einen mechanischen oder elektrischen Antriöb 6 und 6' in bekannter Weise die Ölschalter 7 und 7' bewegen.

Die Stromrichtung- in einem · bestimmten Zeitpunkt ist durch gewöhnliche Pfeile angegeben, die Richtung der von den Wicklungen der zwei Transformatoren an den Teilstrekkenenden erzeugten Spannungen durch gefiederte Pfeile. Wenn die Eisenkerne der beiden Transformatoren gleich sind, was praktisch am bequemsten ist, so ist die Anordnung in bezug auf die beiden Transformatoren symmetrisch, d. h. die Wicklungszahlen der beiden Transformatoren sind gegeneinander ! vertauschbar. ;

Für gleiche Querschnitte der Teilleiter bei- ; spielsweise ergibt sich eine mögliche und j günstige Lösung, wenn man die vier Win- ' dungszahlen wählt 3 : 3' : 4 : 4' = 1 : 2 : 1 : 2. Für die theoretisch berechenbaren Wicklungsverhältnisse der Transformatoren im ; genauen Gleichgewicht ergibt sich rechnerisch und durch den \~ersuch, daß das Verhältnis der Ströme in den Teilleitern 1 und 2 durch die Transformatoren nicht beeinflußt wird: es fließen für alle Belastungen in den Teilleitern die Ströme, welche der Impedanz der Teilleiter entsprechen.

In dem Spannungsdiagramm, der Teilstrecke gemäß Abb. 2 ist der Spannungsabfall in den Teilleitern selbst vernachlässigt. : Bei dessen Berücksichtigung würden samt- ; liehe horizontalen Linien etwas geneigt sein. ; In dem Diagramm bedeuten 14 und 15 die Potentiale der beiden Enden der Teilstrecke, 1 16 das Potential des Leiters 1 zwischen den Transformatoren, 17 das Potential des Lei- 1 ters 2 zwischen den Transformatoren, 8 die Spannung an der Wicklung 3, 9 die Spannung an der Wicklung 4, 10 die Spannung an der Wicklung 3' und 11 die Spannung an der ',

Wicklung 4'. Die konstante Spannung zwi- |

sehen den Leitern 1 und 2 ist durch 12 dar- j

gestellt, und der Spannungsabfall in der Teil- | strecke infolge der Transformatoren wird 1

durch 13 angegeben. j

Man sieht, daß der Spannungsverlust für j

die Magnetisierung der Transformatoren in 1 der Teilstrecke nur einen Bruchteil der Hilfsspannung 12 ausmacht.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Bei fehlerfreier Teilstrecke werden die Relais 5 und 5' von den gewöhnlichen Strömen durchflossen, auf deren Verhältnis sie eingestellt sind; die Ströme bleiben deshalb wirkungslos. Im Fall eines Fehlers wird das durch das Diagramm (AbIb. 2) bestimmte Gleichgewicht grundsätzlich verändert, da die gegenseitige Verspannung der Transformatoren bei einer Stromentweichung in einem Teilleiter und auch beim Zusammenschmoren beider Teilleiter an der Fehlerstelle sich grundsätzlich' verändert. In 'beiden Fällen wird auch die Stromverteilung an den Enden sehr stark geändert. Im Falle des Zusammenschmorens beider Leiter zum Beispiel arbeiten beide Transformatoren in getrennten Stromkreisen, annähernd im Kurzschluß, auf die Fehlerstelle und ändern somit das Stromverhältnis an den Enden, weil ihr Über-Setzungsverhältnis von dem Impedanzverhältnis der beiden Leiterzweige abweicht. Hierdurch werden in jedem Fehlerfall die Relais 5 und 5' beide in Tätigkeit gesetzt, so daß sie die Schalter 7 und· 7' zur Auslösung bringen.

In den Abbildungen ist Schaltung und Diagramm für eine Phase einer Kraftübertragung dargestellt. Für j ede andere Phase gilt genau dasselbe, da die Phasen in bezug auf das Sicherheitssystem gänzlich unabhängig voneinander sind.

Die Transformatoren werden mit Vorteil so ausgeführt, daß sie schon bei verhältnismäßig kleiner Betriebsstromstärke magnetisch gesättigt sind, um zu erreichen, daß die Spannung 12 auch bei starken Überlastungen eine gewisse Grenze nicht überschreitet.

Claims (2)

Patent-Ansprüche: 1O(1

1. Sicherheitssystem zum selbsttätigen Abschalten fehlerhafter Teilstrecken von elektrischen Leitungsnetzen mit Parallelleitern, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Ende einer Teilstrecke ein Transformator eingeschaltet ist, dessen Wicklungen von den Teilströmen in entgegengesetztem Magnetisierungssinn durchflossen werden, wobei das Übersetzungsverhältnis des einen Transformators einer Teilstrecke kleiner und das des andern größer ist als das Impedanzverhältnis der Leiterzweige.

2. Sicherheitssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transfermatoren magnetisch gesättigt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.