DE397819C - Schutzeinrichtung gegen durch Erdschluss verursachte UEberspannungen in Wechselstromnetzen - Google Patents

Schutzeinrichtung gegen durch Erdschluss verursachte UEberspannungen in Wechselstromnetzen

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DE397819C
DE397819C DEA35911D DEA0035911D DE397819C DE 397819 C DE397819 C DE 397819C DE A35911 D DEA35911 D DE A35911D DE A0035911 D DEA0035911 D DE A0035911D DE 397819 C DE397819 C DE 397819C
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Forges et Ateliers de Constructions Electriques de Jeumont 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)
  • Protection Of Transformers (AREA)

Description

  • Schutzeinrichtung gegen durch Erdschluß verursachte Überspannungen in Wechselstromnetzen. Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen, welche den Überspannungen entgegenwirken, die sich zwischen der Körpermasse und den Wicklungen in Wechselstromnetzen entwickeln, wenn einer der Leitungsdrähte mit der Erde in Berührung kommt. Tritt ein derartiger Erdschluß auf, so bildet sich ein Stromkreis. in dein sich eine Selbstinduktion und eine Kapazität befinden und in welchem die \Veclisels.pannung der Maschine zur Geltung kommt. In diesem Stromkreis wird die Selbstinduktion durch den Leitungsdraht gebildet, welcher Erdschluß besitzt und die Kapazität durch die des ranzen -Netzes (Kabel, Wicklungen-usw.) mit Bezug zu der Erde. Die wirkende Spannung ist die zwischen den Klemmen und dein neutralen Punkte des Wechselstromerzeugers vorhandene.
  • In manchen Fällen, insbesondere in Kabelnetzen mit Eisenarmierung, können sehr beträchtliche Überspannungen durch das Wechselspiel zwischen Selbstinduktion und Kapazität auftreten, die Resonanz der Grundwelle ist manchmal zu befürchten.
  • Aus dem Diagramm nach Abb. r der Zeichnung läßt sich entnehmen, wie diese überspannung sich entwickelt. Bei einer Dreiphasenwechselstromniaschine wird z. B. die Stromquelle durch drei Vektoren 0A, OB, 0C dargestellt, welche die Spannungen der drei Phasen zwischen den Klemmen und einem neutralen Punkt darstellen. Es sei angenominen, daß einer der Leitungsdrähte, welcher von der Klemme A ausgeht, Erdschluß in einem derartgelegenen Punkt erhält, da!:i die Selbstinduktion des Leiters -zwischen der Klemme und dem Erdschluß = I_ ist. Es sei ferner C die Kapazität des Netzes gegen Erde und K der Ohmsche Widerstand de-Stromkreises Selbstinduktion-Kapazität, welcher-durch den Erdschlüß bestimmt wird. Das Spannungsdiagramm dieses Stromkreises ist in Abh. r durch die gebrochene Linie 0. A, D, E, 0 dargestellt. In dieser Linie bedeutet 0A die Spannung der Stromquelle, AD -- RI die Widerstandsspannung, DE = r" I_1 die selbstinduktionsspannung und die Kapazitätsspannung.
  • Aus dem Diagramm ist ersichtlich, daß der neutrale Punkt der Wechselstroinquelle infolge des Erdschlosses an ein Potential gelegt wird, welches durch den Vektor 0E dargestellt ist, der je nach dem Fall das Mehrfache des Vektors 0A betragen kann.
  • Der Wert des Vektors F_ in Funktion der Konstanten des Stromkreises und der Spannung U der Wechselstromquelle ist durch die folgende Formel gegeben: Aus dieser Formel läßt sich ohne weiteres entnehmen, daß die Überspannung wesentlich von den relativen Werten von Selbstinduktion und Kapazität abhängig ist.
  • Ein Mittel zur Herabsetzung der L"berspannung besteht in der Erhöhung der Werte von L oder C in der Weise, daß oje LC groß wird gegenüber der Einheit.
  • Es wäre nun kostspielig und schwierig, die Kapazität des '.-\etzes genügend zu erhöhen, um so mehr, als sich der Wert von I. mit der Lage des Erdschlußpunktes ändert.
  • Ein besseres Mittel scheint in der Hinzufügung einer Selbstinduktion an der Ab- 7 «-eigstelle jedes Leitungsdrahtes zu bestehen, jedoch müßte auch diese Selbstinduktion einen verhältnismäßig großen Wert erhalten, und sie würde demnach einen schädlichen Einfluß auf die Stromverteilung ausüben.
  • Gemäß der Erfindung wird in Reihe mit (lern Leitungsdraht, welcher Erdschluß erhält, eine zusätzliche Induktion von großem Wert gelegt, jedoch nur in dem Augenblick, in welchem der Erdschluß erfolgt, während bei normalem Betrieb diese Selbstinduktion durch gegenseitige Induktion der Ströme v erschie-(lener Phasen sich aufhebt.
  • _ In Abb. a ist beispielsweise ein Schema dieser Selbstinduktion bei einem Speisekabel rum Schutze eines dreiphasigen Netzes veranschaulicht.
  • Entsprechend der Erfindung ist jeder der drei von den Verteilungsschienen A, B, C ab- gezweigte Leiter um den Kern desselben Transformators gewickelt; die drei Wicklungen a, b und c besitzen die gleiche Anzahl Von Windungen und sind derart miteinander -Verbunden, daß bei Normalbetrieb die Amperewindungen in den drei Wicklungen sich gegenseitig aufheben. Infolge dieser Anordnung setzt der Transformator dem Durchgang des Stromes nur eine geringe Reaktanz entgegen, der ohne Einfluß auf die Stromverteilung ist. Erhält jedoch einer der Leiter Erdschluß, so fließt der Kapazitätsstrom des =Netzes vollkommen durch diesen-Leiter, und die Amperewindungen sind daher nicht mehr ausgeglichen, so daß der Transformator in dem Stromkreis mit seiner Gesamtinduktion zur Wirkung kommt.
  • Die Anordnung wird so getroffen, daß der Betrieb, welcher sich in dem Stromkreis durch die Erdung einer Phase einstellt, einer hohen Permeabilität des magnetischen Stromkreises des Transformators entspricht und infolgedessen selbsttätig eine Selbstinduktion --on hohem Werte in den Stromkreis eingefügt wird.
  • Die Anordnung wird z. B. derart getroffen, daß die zusätzliche Reaktanz o) L a, welche in <len Stromkreis eingeführt wird, zehnmal so groß ist als der Wert von Unter diesen Umständen wird der Vektor E in keinem Fall größ,@r als 11,, U sein, oder in anderen Worten, die Überspannung wird derart unbedeutend sein, daß ein weiterer Schutz nicht mehr erforderlich ist.
  • Aus Abb. 3 ist ersichtlich, wie das Vektordiagramm sich in diesem Falle ändert. Das Potential des neutralen Punktes, welches durch den Vektor 0E' dargestellt ist, hat sich nur wenig geändert.
  • Ein derartiger Schutztransformator für ein gegebenes Speisekabel entspricht in seinen Abmessungen einem Transformator, der für die halbe Leistung des Speisekabels genügt, wirkt jedoch viel sparsamer als ein gewöhnlicher Transformator, denn bei Normalbetrieb geht kein Kraftlinienfluß durch das Eisen. Der Transformator besitzt bei normalem Betriebe nur eine Streureaktanz von geringem Werte, die jedoch nützlich ist, da sie die Wechselstrommaschine gegen Kurzschlüsse zwischen den Phasen schützt.
  • Ein weiterer Vorteil dieses Transformators besteht darin, daß die Speiseleitung gegen Überspannungen geschützt wird und das Speisekabel auch plötzlich unter Spannung gesetzt werden kann, ohne gefährliche Überspannungen befürchten zu müssen, wie es sonst der Fall wäre. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, einen Unterbrecher mit versetzter Schließung der verschiedenen Phasen zu verwenden, denn in diesem Fall dient der Transformator als Dämpfungsspule von großer Impedanz.

Claims (1)

  1. PATENT-ANsPRUcH Schutzeinrichtung gegen durch Erdschluß verursachte Überspannungen in Wechselstromnetzen mit Verwendung einer Drosselspule, auf deren Kern mit gleicher Windungszahl die Leitungsdrähte der verschiedenenPhasen desselbenSpeisekabels gewickelt und derart miteinander magnetisch verkettet sind, daß bei Normalbetrieb die gegenseitige Induktion gleich Null ist, gekennzeichnet durch eine solche Bemessung der Drosselspule, daß beim Erdschluß einer Phase die gegenseitige Induktion der Wicklungen einen zur Unterdrückung der auftretenden Überspannungen hinreichenden Wert annimmt.
DEA35911D 1920-08-04 1921-07-20 Schutzeinrichtung gegen durch Erdschluss verursachte UEberspannungen in Wechselstromnetzen Expired DE397819C (de)

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FR530651T 1920-08-04
US48924721 US1503997A (en) 1920-08-04 1921-08-02 Protective device for alternating-current systems

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EP2362514A3 (de) * 2010-02-25 2012-10-17 ÖBB-Infrastruktur Aktiengesellschaft Vorrichtung zur Fehlerstromreduktion

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