DE401972C

DE401972C - Einrichtung zum Schutz von Wechselstromnetzen gegen UEberspannungen

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Publication number: DE401972C
Application number: DEB103626D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1921-08-31
Filing date: 1922-02-19
Publication date: 1924-09-10
Also published as: FR551609A

Description

Bibüotheek
Bur. Ind. Eigendom

ι - KOV. 1924

AUSGEGEBEN AM 10. SEPTEMBER 1924

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

-M 401972 KLASSE 21c GRUPPE 61

(B 103626 VIIIj₂IcS)

Paul Marie Joachim Boucherot in Paris.

Bei einzelnen Yerteilungsnetzen für Wechselströme mit konstanter Spannung kann die im Nebenschluß zur Xetzleitung befindliche Kapazität in Verbindung mit der Selbstinduktivität des \Vechselstromnetzes unter dem Einflüsse der Luftleitungen oder der unterirdischen Leiter die Wirkung haben, daß gewisse Oberwellen (Harmonische) des Wechselstroms entstehen, so daß gefährliche Überspannungen auftreten, wenn das Netz stromlos oder wenig belastet ist.

Um diesen schwerwiegenden übelstand zu vermeiden, muß man eine Energiestreuung oder -verzehrung seitens der in Frage kommenden Oberwelle hervorrufen, zum Zwecke, eine Ansammlung von Energie zu verhindern, die, wenn die Resonanz stattfindet, die Entstehung der Überspannung veranlaßt. Dieses läßt sich am zweckmäßigsten durch Anwen- dung von Widerständen erreichen.

Es sind zwar schon Überspannungsschutzvorrichtungen für den genannten Fall bekannt geworden, bei denen aus Selbstinduktion, Kapazität und Widerstand bestehende Stromwege vorgesehen sind, die entweder in Hintereinanderschaltung mit der Netzleitung dem Durchgang der normalfrequenten Netzströme nur einen geringen Widerstand boten, wohl aber den hochfrequenten Strömen einen großen Widerstand oder aber in Parallelscha rung zur Netzleitung für normalfrequent Ströme einen großen und für hochfrequent einen geringen AViderstand. Die Erfindun beruht auf dem gleichen Prinzip, unterschei det sich aber von den bekannten Einricli tungen dadurch, daß für die Ströme normale Frequenz der Widerstand auf das denkbar ge ringste Maß vermindert ist.

Die Erfindung benutzt die bekannte Tat sache, daß gewisse Schaltungen mit Selbst induktion und Kapazität für eine bestimmt Frequenz gar keine Impedanz oder ein unendlich große Impedanz ergeben, währen' die Impedanz bei den anderen Frequenze: wesentlich verschieden wird. Demgemäß be steht die Erfindung darin, daß entweder ii Reihe mit der Netzleitung ein aus hinterein andergeschalteter Selbstinduktion und Ka pazität bestehendes, für die normale Netz frequenz auf Resonanz abgestimmtes Systen geschaltet ist und diesem ein Widerstani parallel liegt oder daß im Nebenschluß zu N etzleitung ein ■ aus parallel geschaltete Selbstinduktion und Kapazität bestehendes für die normale Frequenz auf Resonanz ab gestimmtes System geschaltet ist und mi diesem System ein Widerstand in Reihe liegt

Wenngleich die Einschaltung eines Wider

Standes in Reihe und die Einschaltung eines solchen im Nebenschluß nicht von derselben Wirksamkeit sind, werden der größeren Übersichtlichkeit halber im nachfolgenden beide Fälle erläutert:

Abb. r ist ein Schema einer Reihenschaltung des Widerstandes,

Abb. 2 ein solches einer Nebenschlußschaltung desselben.

Bei der Anordnung nach Abb. ι bedeutet L den Wechselstromerzeuger, C die Kapazität des Netzes, R den in Reihe geschalteten Widerstand. Mit IJ und C sind eine Selbstinduktion (Drosselspule) und eine Kapazität (Kondensator) bezeichnet, die gegenseitig in Reihe liegen, jedoch im Nebenschluß zum Widerstand R geschaltet.sind. Sind die Werte von L' und C so gewählt, daß oß L C = I ist (wobei ω die Netzfrequenz bedeutet), so fließt der Hauptstrom des Wechselstrom- j erzeugers durch die Selbstinduktion L' und die | Kapazität C ohne merkliche Energievergeu- | dung, weil in diesem Nebenschluß keine I Reaktanz vorhanden ist. Tritt dagegen eine i der Oberschwingungen oder Harmonischen | des Wechselstromerzeugers infolge einer Änderung der Netzkapazität C in Resonanz, so wird die Reaktanz des Stromzweiges L'C eine bedeutende, und der größte Teil des Stromes mit der Frequenz der Oberwelle fließt durch den Widerstand R.

Bei der aus Abb. 2 ersichtlichen Anordnung, die im allgemeinen der durch Abb. 1 veranschaulichten vorzuziehen sein wird, liegt der Widerstand R im Nebenschluß zum Netz und in Reihe zu einem System, das eine Selbstinduktionsspule U und einen Kondensator C in Parallelschaltung enthält. Auch hier ist der Wechselstromerzeuger mit L und die Netzkapazität mit C bezeichnet. Da die Selbstinduktion U und die Kapazität C wie im vorhergehenden Falle so eingestellt sind, daß ω² U C = 1 ist, so setzt das System L'C dem Durchgang des die Haupt- oder Grundfrequenz aufweisenden Stromes eine theoretisch unendlich große Impedanz entgegen, so daß eine Energiestreuung bzw. -verzehrung nicht stattfindet, während das System L'C den Ober strömen (Strome höherer Harmonischen) im Gegenteil einen sehr geringen Widerstand entgegensetzt, und der Widerstand R für diese Oberströme somit wirksam wird.

Es ergibt sich hieraus ohne weiteres, daß in dem einen Falle wie im anderen das Resonanzverhältnis zwischen L und C durch die Hinzufügung von L' und C verändert wird. Dadurch werden die sonst möglichen Überspannungen vermieden, ohne durch andere ersetzt zu werden. • Die Anwendungen des der Erfindung zugrunde liegenden Prinzips sind vielseitig, beispielsweise bei Mehrphrasenstromanlagen.

Man kann auch den für die Erfindung maßgebenden Grundsatz zur Verringerung der Überspannungen gegenüber der Erde nutzbar machen. Bekanntlich können solche Überspannungen durch Resonanz entstehen, wenn' eine beliebige Stelle eines Netzes durch einen unvorhergesehenen Fall Erdschluß bekommt.

Wie auch der Umstand sein mag, der die Entstehung von Überspannungen infolge der Resonanz von Oberwellen befürchten läßt, es vermag die Einschaltung eines Widerstandes stets, die schädlichen Wirkungen solcher Überspannungen zu vermindern und, falls dieser Widerstand infolge seiner Lage Energie im normalen Betriebe verzehrt, läßt sich dieser übelstand dadurch beheben, daß man den Widerstand mit einem entweder in Reihe oder im Nebenschluß geschalteten, aus einer Kapazität und Selbstinduktion bestehenden, sogenannten schwingenden System vereinigt, das für die Normalfrequenz eingestellt ist.

Es ist noch besonders darauf hinzuweisen, daß die Wirksamkeit derartiger Widerstände, wenn sie mit sogenannten Schwingungs- . systemen, d. h. mit aus einer Kapazität und. einer Selbstinduktion bestehenden Systemen, vereinigt sind, auch für freie Schwingungen in Frage kommen, die bei eintretenden Störungen ebenfalls zur Entstehung von Überspannungen Anlaß geben können.

Claims

Patent-Anspruch:

Einrichtung zum Schutz von Wechselstromnetzen gegen Überspannungen, die durch Ströme mit Frequenzen höherer Harmonischen entstehen, unter Verwendung von Stromwegen, deren scheinbarer iö6 Widerstand sich mit der Frequenz des Stromes "ändert und die im Zuge der Leitung oder parallel zu dieser liegen, dadurch gekennzeichnet, daß entweder in Reihe mit der Netzleitung ein aus hintereinander- ¹QS geschalteter Selbstinduktion und Kapazität bestehendes, für die normale Netzfrequenz auf Resonanz abgestimmtes System geschaltet ist und diesem ein \Viderstand parallel liegt, oder daß im Nebenschluß »o zur Netzleitung ein aus parallel geschalteter Selbstinduktion und Kapazität bestehendes, für die normale Netzfrequenz auf Resonanz abgestimmtes System geschaltet ist und mit diesem System ein Widerstand in Reihe liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen. ■