DE381411C - Schaltungsanordnung zur Isolationsmessung in Drehstrom-Hochspannungsnetzen - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zur Isolationsmessung in Drehstrom-Hochspannungsnetzen. Es ist bekannt, bei n-Phasen-, insbesondere Drehstromtransformatoren oder Erdungsdrosselspulen außer den drei Schenkeln, welche eine im Stern geschaltete Drehstromwicklung mit geerdetem Nullpunkt tragen, noch einen vierten bzw. (n+i)ten Schenkel anzuordnen. Durch diesen geht, solange im Ruhezustand des Netzes die Summe der Spannungen an den drei Zweigen der Sternwicklung und ebenso die Summe der Flüsse in den drei bewickelten Schenkeln gleich Null ist, kein Fluß. Dagegen entsteht bei Erdschluß einer Phase, sobald eine Hochspannungsspule kurzgeschlossen und die beiden anderen an die verkettete Spannung mit 6o° Phasenverschiebung gelegt-sind, in dem vierten Schenkel ein Fluß, welcher in Phase mit demjenigen ist, der in den nunmehr kurzgeschlossenen Schenkel vor Ausbildung des Kurzschlusses floß und die dreifache Größe desselben besitzt.
• Diese Vorgänge werden nun erfindungsgemäß durch Anbringung einer Meßwicklung auf dem vierten oder allgemein dem (n+i)ten Schenkel dazu benutzt, um nicht nur das Vorhandensein eines Erdschlusses nachzuweisen, sondern auch um gleichzeitig die kranke Phase zu erkennen und gegebenenfalls auch die Größe des Erdschlußstromes zu messen.
• Die weitere Schaltung der mit der auf dem vierten Schenkel angebrachten Wicklung in \Terbindung stehenden Meßinstrumente und die Art dieser Meßinstrumente ist vollständig gleichgültig. Wesentlich ist nur, daß die hIeßinstrumente auf Spannungsunterschiede ansprechen und diese anzeigen. Wenn es auf eine Messung des Erdschlußstromes nicht ankommt, so kann diese Anzeige auch in ziemlich grober Weise, wie dies beispielsweise bei Verwendung von Glühlampen als Spannungsmesser der Fall sein würde, erfolgen. Eine besonders zweckmäßige und einfache Anordnung erhält "man durch Verwendung der im Patent 34012o angegebenen Schaltungen. Bei Anwendung dieser Schaltung wird auf den (n+i)ten Schenkel eine Niederspannungswicklung angeordnet, die z. B. bei Drehstromnetzen mal so viel Windungen besitzt, als jede der Spulen, die auf den übrigen drei Schenkeln angeordnet sind. Bei Erdschluß herrscht dann an den Klemmen der Meßwicklung eine Spannung, welche in Phase mit der Leerlaufspannung der erdgeschlossenen Phase ist und die gleiche Größe besitzt, wie die an den beiden andern Phasenwicklungen vorhandene Klemmenspannung. Diese Meßwicklung wird nun mit der Wicklung der Meßinstrumente derart parallel oder in Serie geschaltet, daß die Spannung der Meßwicklung und die Spannung der Phasen des n-Phasennetzes gemeinsam auf die Meßinstrumente einwirken, und zwar kann in jeder Phase ein besonderes Meßinstrument eingeschaltet werden, oder es kann ein einziges auf die verschiedenen Phasen umschaltbares Meßinstrument verwendet werden. Der Drehstromspannungswandler kann an dem Netz oder an der Gegenseite eines Netz- oder Speisetransformators angeschlossen sein. Bei Verwendung der verketteten Spannung karte auch die sterngeschaltete Sekundärwicklung des vierschenkligen Meßtransformators benutzt werden. Die Erfindung läßt sich weiterhin auch bei solchen zur Kompensierung des Erdschlußstronies benutzten Transformatoren verwenden, die außer der Hochspannungswicklung eine im offenen Dreieck geschaltete, über eine Drosselspule geschlossene Sekundärwicklung tragen. Bei derartigen Apparaten, beispielsweise bei den Bauchsehen Löschtransformatoren, wird zwar durch die Rückwirkung des Drosselspulenstromes eine Phasenverschiebung von 9o° - des von der Primärwicklung aufgenommenen Stromes gegen die Leerlaufspannung der erdgeschlossenen Phase - erzeugt. Hierdurch wird aber der Fluß in dem eierten Schenkel in keiner Weise geändert.
• Zur Erläuterung des Erfindungsgedankens sind auf der Zeichnung zwei Ausführungsheispiele der Erfindung dargestellt. In Abb. i sind der Löschtransformator und der Transformator für die drei Meßinstrumente an der deichen Seite des Netz- oder Speisetranstorinators angeschlossen. Als Meßinstrumente sollen bei diesem Beispiel drei dynainonietrische oder Ferrarisvoltmeter verwendet «-erden, bei denen je eine Spule an die verkettete oder Phasenspannung des Drehstromnetzes, und bei denen die andere Spule an Wicklung des vierten Schenkels angeschlossen ist. Die rechten Spulen der Instrumente liegen an der verketteten Spannung. Bei gleicher Isolation der drei Phasen hat die Wicklung des vierten Schenkels keine Spannung. In jedem Instrument ist nur eine Spule erregt und keines zeigt einen Aus-,chlag. Bei Erdschluß einer Phase, z. B. Phase R, gibt die Spule des vierten Schenkels eine Spannung in Phase mit R. Die Instrumente zeigen: Bei der Anordnung nach Abb.2 sind die heilen Transformatoren an verschiedenen Seiten des Speisetransformators angeschlossen. Die rechten Spulen der Instrumente liegen an der Phasenspannung; ohne Erdschluß zeigt kein Instrument einen Ausschlag. Bei 1?rdschluß -zeigen:

  li-,strument an R : e. . e1 . cos o ° - eo . e1,

  - - S: e"#e..,#cosi2o°--l'@ep#ez,

  _ _ T: eo.e3,cos2d.o°--'-'2e"#e,

  Durch Verwendung von Instrumenten mit 11111 30- oder oo° verschiedenen Phasenverschiebungen der beiden Spulen, lassen sich auch bei Schaltung i die Ausschläge - wie bei Schaltung 2 - erzielen und umgekehrt.
• Das auf die Instrumente ausgeübte Drehmoment - und bei entsprechender Konstruktion auch der Ausschlag -ist bei konstanter Netzspannung stets proportional der Spannung der Spule des vierten Schenkels. Da infolgedessen io oder 5 Prozent der vollen Spannung bequem abgelesen werden können, können die in dem Stromkreise der Spule des vierten Schenkels liegenden Vorschaltwiderstände der Instrumente zur Erhöhung der Ahfangsempfindlichkeit auf das zehn- oder zwanzigfache zu 9o, bzw. 95 Prozent kurzgeschlossen werden. Da schon bei den kleinsten Isolationsfehlern eine entsprechende Änderung im Verhältnis der Spannungen gegen Erde eintritt, entsteht selbst bei kleinstem Fehler eine dem Fehlerstrome proportionale Spannung in der Meßwicklung des vierten Schenkels, die sich zu der aus den Kapazitätsunterschieden der einzelnen Phasen gegen Erde resultierenden Unzymmetri_espannung, die bei konstanter Netzlänge konstant ist, geometrisch addiert. Trotzdem ist auch betriebsmäßig die genaue Messung dieser kleinsten Spannungen und deren Phasenlage möglich, dadurch, daß im Anfangsmeßbereich durch Umschaltung der Meßempfindlichkeit der benutzten Instrumente die Ausschläge derselben erheblich vergrößert werden.
• Zur leichteren Auswertung können statt dreier Instrumente deren zwei benutzt werden, bei denen die wirksamen Felder der an dein Drehstromwandler liegenden Spule um 9o° gegeneinander verschoben sind. Die Ausschläge dieser Instrumente in ein senkrechtes Koordinatensystem mit eingezeichnetem Spannungsdreieck eingetragen, ergeben den Vektor der Unsymmetriespannung.

Claims (1)

1. PATrNT-ANSPRUcH: Schaltungsanordnung zur Isolationsinessung in Drehstrom - (n - Phasen=) Hochspannungsnetzen mittels eines durch die Netzspannung erregten (n+i) schenkligen Transformators mit geerdetem Nullpunkt, dessen (n+i)ter Schenkel eine Meßwicklung trägt, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung der Meßwicklung und die Spannung der Phasen des n-Phasennetzes gegeneinander oder gegen ihren Nullpunkt gemeinsam auf mehrere in die einzelnen Phasen eingeschaltete Meßinstrumente oder auf ein auf die verschiedenen Phasen umschaltbares -Meßinstruinent zur Wirkung gebracht werden.