DE365220C

DE365220C - Schutzanordnung fuer Dreiphasen-Vierleiternetze mit gespaltenen Leitern

Info

Publication number: DE365220C
Application number: DEC30094D
Authority: DE
Original assignee: PHILIPP VASSAR HUNTER; Callenders Cable and Construction Co Ltd
Current assignee: PHILIPP VASSAR HUNTER; Callenders Cable and Construction Co Ltd
Priority date: 1920-02-13
Filing date: 1921-01-22
Publication date: 1922-12-12

Description

DEUTSCHIS REICH

AUSGEGEBEN •AM 12. DEZEMBER 1922

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21c GRUPPE 57

(C30094 Viatic³)

Callenders Cable & Construction Company Limited~in London E. C. und Philipp Vassar Hunter in Purley, Surrey, Engl.

Schutzanordnung für Dreiphasen-Vierleiternetze mit gespaltenen Leitern. Patentiert im Deutschen Reiche vom 22. Januar 1921 ab.

Für diese Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage vom 2. Juni 1911 die Priorität auf Grund der Anmeldung in England vom 13. Februar 1920 beansprucht.

Die Erfindung bezieht sich auf Schutzanordnungen für elektrische Verteilungsnetze und insbesondere auf den Schutz von dreiphasigen Netzen mit vier Leitern, von denen zwei eine Doppelleitung, den gespaltenen Leiter für eine Phase, bilden.

Es ist schon vorgeschlagen worden," Kabel mit vier solchen Leitern in Form getrennter Adern auszuführen, und der Hauptzweck der Erfindung liegt in dem einfachen und wirksamen Schutz für solche Kabel. Jedoch kann die neue Schutzanordnung für alle dreiphasigen Leitungen mit vier Leitern, von denen zwei den gespaltenen Leiter für eine Phase bilden, angewandt werden, gleichgültig, ob sie in Form eines Einzelkabels ausgeführt sind oder nicht. Gemäß der Erfindung sind die gespaltenen Leiter an beiden Enden eines Schutzabschnittes

über entgegengesetzt geschaltete Wicklungen eines Transformators verbunden, dessen sekundäre Wicklung ein Relais betätigt. Ferner sind Ausgleichstransformatoren angeordnet, deren Wicklungen in Reihe mit den gespaltenen und mit den übrigen ungespaltenen Leitern liegen, wobei die ganze Anordnung so getroffen ist, daß die Hauptschalter betätigt werden, wenn ein Fehler irgendwelcher Art in einer Phase oder ίο zwischen Phasen oder von einem Leiter nach Erde auftritt.

Die Einzelheiten der neuen Schutzanordnungen können Abweichungen zeigen. In den Zeichnungen stellt dar: Abb. ι eine Anordnung mit vier Ausgleichstransformatoren, Abb. 2 und 3 andere Anordnungen mit zwei Ausgleichstransformatoren, Abb. 4 einen Querschnitt durch ein dreiphasiges Vierleiterkabel geeigneter Anordnung.

ao In allen Abbildungen sind B und C die gespaltenen Leiter und A und D die ungespaltenen. An jedem Ende der gespaltenen Leiter B und C liegen Transformatoren Γ¹ und T², durch deren i entgegengesetzt gerichtete Wicklungen die ge- ; spaltenen Leiter B und C verbunden sind. Die · Sekundärwicklungen dieser Transformatoren erregen Relais R¹ und R^z, welche die dreiphasigen i Hauptschalter S¹ und S² überwachen.

Abb. ι zeigt eine Anordnung mit vier Aus- 1 gleichstransformatoren Γ³, Γ* Γ⁵, T⁶ mit je 1 zwei Wicklungen, deren eine in Reihe mit einem : der gespaltenen Leiter und deren andere in Reihe j mit einem der ungespaltenen Leiter liegt. So j liegen die Wicklungen von T^s in Reihe mit A j bzw. B, die von T⁴ mit B bzw. D, die von T⁵ \ mit C bzw. D und die Wicklungen von Γ⁶ mit A j bzw. C. Auf diese Weise liegen in Reihe mit jedem ungespaltenen Leiter die Wicklungen von · zwei Transformatoren, so z. B. die Wicklungen von T³ und T⁶ in Reihe mit A, und zwar liegt je ein Transformator an jedem Ende des zu schützenden Abschnittes. ' j

In der Anordnung nach Abb. 2 sind zwei Aus- 1 gleichstransformatoren T¹ und Γ⁸ angewandt ! mit je drei Wicklungen. An dem einen Ende I des Abschnittes liegt der Transformator Τ^η; er hat eine Wicklung in Reihe mit dem gespaltenen Leiter B und die zweite und dritte je in Reihe j mit den ungespaltenen Leitern A und D. Der andere Transformator Γ⁸ liegt am andern Ende des Abschnittes, und seine Wicklungen liegen in Reihe mit C, A und D. Die zweite und dritte Wicklung jedes Ausgleichstransformators sind zweckmäßig entgegengesetzt gewickelt oder entgegengesetzt geschaltet.

Abb. 3 zeigt eine andere Anordnung der Ausführung der Erfindung unter Verwendung von zwei Ausgleichstransformatoren T⁹ und Γ¹⁰ mit je vier Wicklungen. Die Wicklungen liegen in Reihe mit jedem der beiden ungespaltenen Leiter A und Ό und mit jedem der beiden gespaltenen Leiter B und C, die die dritte Phase bilden. Die mit A und D in Reihe gelegenen Wicklungen sind einander entgegengesetzt ge-¹ richtet, ebenso die Wicklungen in B und C.

Abb. 4 zeigt eine zweckmäßige Ausführungs-■ form eines, dreiphasigen Vierleiterkabels, auf welches die Erfindung leicht anwendbar ist. Die Adern B und C des Kabels bilden den gespaltenen Leiter der einen Phase und die Ädernd und D die ungespaltenen Leiter. Der Ersparnis , wegen sind die Adern sektorförmig gestellt. Es ist aber zu beachten, daß, wie üblich, jede Ader aus einer großen Zahl leitender Drähte gebildet ; ist, die miteinander in metallischer Berührung stehen, so daß sie einen zusammenhängenden sektorförmigen Leiter bilden. Die vier Adern sind durch eine Isolierschicht E voneinander ' getrennt und auch von ihr umgeben. Über der ; der Isolation liegt zweckmäßig in der üblichen ^! Weise ein Bleimantel F zum Schutz gegen Be- _: Schädigung. Die Schutzanordnung wird auf die vier Adern A, B, C, D eines solchen Kabels gemäß den Abbildungen 1, 2 und 3 angewandt.

Wenn es sich auch in einigen Fällen herausgestellt hat, daß die Wicklungen der Ausgleichstransformatoren zweckmäßig gegeneinander zu schalten sind, so ist doch zu beachten, daß in jeder Ausführungsweise gewöhnlich die in diesen Wicklungen fließenden Ströme außer Phase zueinander sind. Deswegen besteht ein Fluß in dem Transformatorkern, und die Magnetisierungen heben sich in keinem der Transformatoren auf. Dagegen besteht unter gewöhnlichen Bedingungen ein Gleichgewicht zwischen den Wirkungen der zwei Transformatorwicklungen an den beiden Enden des geschützten Abschnittes. Die Anordnung ist in allen Fällen so, daß ein Fehler von irgendeinem der vier Leiter A, B, C, D nach Erde oder nach einem andern Leiter oder ein Fehler von der Natur einer Unterbrechung in dem gespaltenen Leiter das Gleichgewicht der Schutzanordnung stört und das Ansprechen der Relais und damit die Abschaltung aller drei Phasen des Vierleitersystems bewirkt.

Z. B. werden bei der Anordnung nach Abb. 1 bei einem Schluß zwischen Leiter A und Erde die Transformatoren T³ und Γ⁶ das Gleichgewicht in B und C stören. Betriebsmäßig haben nämlich die durch die Ausgleichstransformatoren Γ³ und Γ⁴ im Leiter B einerseits und durch die Ausgleichstransformatoren T⁵ und T⁶ imLeiterC anderseits erzeugten zusätzlichen E. M: Ke. gleiche Größe und Phase, mithin bleiben die 115. Ströme in B und C einander gleich, und es kann bei dem entgegengesetzten Wicklungssinn der auf T¹ und Γ² aufgebrachten Spulen in diesen Transformatoren ein Kraftfluß nicht zustande kommen, und die Relais R¹ und R² können nicht ansprechen. Ein Kraftfluß in T¹ und T² tritt aber sofort auf, wenn die erwähnten zu-

sätzlichen E. M. Ke. in B und C infolge eines ! Fehlers von A nicht mehr gleiche Größe und j Phase haben. In diesem Falle sprechen die ; Relais R¹ und R^z an und öffnen die Schalter S¹ ' und S². :

Entsprechendes findet bei einem Schluß zwischen D und Erde statt.

Bei einem Schluß zwischen B oder C und Erde werden die Transformatoren T¹ und Γ² und da-

ισ mit auch die Relais unmittelbar erregt.

Bei einem Schluß zwischen A und B scheint es zunächst, als ob die die Wicklungen des Transformators T³ durchfließenden, aus der Übereinanderlagerung der Ströme in Phase A und B gebildeten Fehlerströme einander ausgleichen und als ob keine Wirkung stattfände; aber der in B fließende Fehlerstrom durchfließt auch die Wicklung des Transformators T¹, und die Störung in diesem Transformator löst die Relais aus.

Ein entsprechender Vorgang spielt sich bei Fehlern zwischen A und C oder B und D oder D und C ab.
Ein Fehler zwischen A und D bringt eine Gleichgewichtsstörung in den Strömen von B und C in ähnlicher Weise hervor, als wenn in A und D Erdschlüsse aufgetreten wären.

Im Falle eines Fehlers zwischen B und C wird das Gleichgewicht der Ströme in B und C gestört, da in den entstehenden Teilstromkreisen BT¹ C und BT² C von den normalerweise zusammenwirkenden vier Ausgleichstransformatoren an beiden Enden des Leitungszweigs nur die zwei Ausgleichstransformatoren an je einem Ende allein wirksam sind. .

In derselben Weise kann man zeigen, daß die Anordnungen nach den Abb. 2 und 3 schützen, wenn irgendeiner dieser Fehler auftritt.

Bei der Anwendung der Erfindung auf ein Netz, bei dem die vier Leiter nicht in einem Kabel liegen, z. B. bei einem Freileitungsnetz, würde man die beiden gespaltenen Leiter symmetrisch zu den ungespaltenen Leitern anordnen oder man müßte sie streckenweise über die ganze Linie kreuzen.

Claims

Patent-Ansprüche :

i. Schutzanordnung für Dreiphasenvierleiternetze, in denen zwei Leiter die gespal· tenen Leiter einer Phase bilden und die vier Leiter zu einem Einzelkabel vereinigt sein können, dadurch gekennzeichnet, daß die gespaltenen Leiter (B, C) an beiden Enden über die ungleichsinnig gewickelten Spulen je eines Transformators (T¹ und T²) verbunden sind, dessen Sekundärwicklung ein Relais (R) für den dreiphasigen Hauptschalter (S) überwacht und daß ferner an den Enden des Leitungszweiges Ausgleichstransformatoren angebracht sind, derenWicklungen in Reihe mit einem oder beiden der gespaltenen Leiter und mit einem oder beiden der ungespaltenen Leiter in solcher Anordnung liegen, daß die in jedem gespaltenen Leiter erzeugten zusätzlichen elektromotorischen Kräfte betriebsmäßig gleiche Phase und Größe haben, dagegen bei Störung dieses Zustandes durch einen Fehler im Netz das Auslösen der Hauptschalter herbeiführen.
2. Schutzanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch je zwei Ausgleichstiansformatoren (T^s und Γ⁵) oder (T¹ und Γ⁶) an den Enden der gespaltenen Leiter, von denen der eine (T¹³ oder Γ⁴) zwei Wicklungen in Reihe mit einem gespaltenen Leiter (B) und einem ungespaltenen (A oder D) hat und der andere (T⁶ oder T^e) zwei Wicklungen in Reihe mit dem anderen gespaltenen Leiter (C) und dem anderen ungespaltenen (D oder A), während keine zwei Ausgleichstransformatoren ihre Wicklungen in Reihe mit dem gleichen Leitungspaar haben (Abb. 1).
3. Schutzanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch je einen Ausgleichstransformator (T⁷, T^a) an jedem Ende des gespaltenen Leiters mit je drei Wicklungen, von denen zwei in den ungespaltenen Leitern (A, D) liegen und die dritte in je einem der gespaltenen Leiter (B, C) (Abb. 2.) go
4. Schutzanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch je einen Ausgleichstransformator (Γ⁹ oder T"¹⁰) an den Enden des gespaltenen Leiters mit je vier Wicklungen, von denen zwei entgegengesetzt gerichtet sind und in den beiden ungespaltenen Leitern (A und D) liegen und die beiden andern, ebenfalls entgegengesetzt gerichteten, in den beiden gespaltenen Leitern (B und C) (Abb. 3).

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.