-
Schaltung für Leistungsmessungen in Drehstromnetzen mit symmetrischer
oder annähernd symmetrischer Belastung. Es ist bereits vorgeschlagen worden, Kondensatoranordnungen,
vorzugsweise in den Hochspannungsleitungen bereits vorhandene Kondensatorklemmen
von Durchführungen oder besondere Meßkondensatoren zur Messung der Spannung mit
stromverbrauchenden Meßgeräten zu verwenden. Auch ist ferner für Drehstromnetze
die Weiterbildung dieser Meßmethode für die Leistungsmessung benutzt worden. Die
Spannungsspule des Leistungszeigers ist, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung
von Meßwandlern, an zwei Zwischenbelegungen gelegt. Die äußeren Belegungen sind
geerdet. Die Stromspule des Leistungszeigers ist an einen in einer Netzleiteng liegenden
Stromwandler angeschlossen. Bei Anwendung dieser bekannten Schaltung für Blindleistungsmessung
in Drehstromnetzen mit symmetrischer oder annähernd symmetrischer Belastung liegt
nun die Spannungsspule an einer Zwischenbelegung einer Kondensatorklemme und an
der geerdeten Außenbelegung.
-
Diese Schaltung hat den Nachteil, daß beim Auftreten eines Erdschlusses
oder einer ähnlichen Potentialverschiebung in einer Netzleitung die Angaben des
Meßgerätes unrichtig werden.
-
Dieser Mangel wird gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß die
Spannungsspule des Leistungszeigers, deren Strom der Sternspannung einer der Netzleitungen
proportional sein soll - vorzugsweise über einen Meßwandler -, an in Reihe geschaltete
Durchführungen aller Leitungen derart angelegt wird, daß der von ihr aufgenommene
Ladestrom der Teilkapazitäten in den Durchführungen den beim Auftreten von Erdschluß
in einer Leitung unveränderten Spannungen zwischen zwei Leitungen und damit der
Nullpunktsspannung proportional ist.
-
Abb. i zeigt die Schaltung gemäß der Erfindung für Blindleistungsmessung
in symmetrisch belasteten Drehstromnetzen. Die äußeren Belegungen der Xondensatorklemmen
liegen alle an Erde 6; bei 5, 1:!, 13 ist an die nächstfolgenden Zwischenbelegungen
die Primärspule 15 eines Stromwandlers 8 gelegt, an dessen Sekundärspule 16 die
Spannungsspule 9 des Leistungszeigers i i liegt. Die Verbindung 12, 13 über den.
Punkt 1 4 ist dabei als Kurzschluß ausgeführt. Die zwischen den Punkten 5, 12 und
13 liegenden Scheinwiderstände von den Teilkapazitäten zwischen 5 und 6, 12 und
6, 13 und 6 und noch in weit höherem Maße der Schein widerstand des Wandlers zwischen
5 und 1 4. sind so klein gegenüber je einer Gruppe in Reihe geschalteter Teilkapazitäten
zwischen i und 5,; a und lx, 3 und 13, daß die Stromverteilung ungefähr dieselbe
ist, als ob zwischen den Punkten 5, 1 2 und 13 überhaupt kein Widerstand vorhanden
wäre. Sei n die Anzahl in Reihe geschalteter Teilkapazitäten in jeder Kondensatordurchführung,
Z, der Scheinwiderstand einer Teilkapazität und Ei,o die Spannung zwischen der Netzleitung
i und dem Sternpunkt 6 für den Fall, daß dieser Erdpotential hat, so ergibt sich
gemäß der vorstehenden L'berlegung die Größe des Stromes in der Spule 15, wenn der
sehr geringe Scheinwiderstand Zu, des Stromwandlers vernachlässigt wird, etwa zu
J = E"o : (n - i) Z,. Die Phase von J muß der von Ei,o um 9o° voreilen. Eine weitere
Betrachtung lehrt, daß die Größe des Stromes in 15 unverändert bleibt, wenn die
Leitungspotentiale derart verschoben sind, daß der Sternpunkt 6 bei Lösung der Erdverbindung
ein anderes als das Erdpotential, z. B. P, haben würde. Denkt man sich der bei gelöster
Erdverbindung entstehenden Stromverteilung, bei der J, wie oben gezeigt, proportional
Ei,o ist, eine zweite superponiert, die die Potentialunterschiede zwischen 1, a
und 3 unverändert läßt, aber in dem zu erdenden Punkt 6 Erdpotential bekommt, so
entsteht dieselbe Stromverteilung wie bei Erdung des Punktes 6. Vorzeichen und Größe
der Spannung P müssen belanglos sein, wenn die Schaltung unabhängig
von
Erdschlüssen und ähnlichen äußeren Einwirkungen arbeiten soll.
-
Abb. 2 zeigt die Schaltung, aus der der für den Fall der Erdung von
6 zu superponierende Strom in 15 zu entnehmen ist. Damit die zu superponierende
Stromverteilung die Spannung zwischen den die Leitungen darstellenden Punkten 1,
2 und 3 unverändert läßt, werden in bekannter Weise diese Punkte kurzgeschlossen
gedacht. An die kurzgeschlos. senen Leitungen wird ein Potential P gelegt. Für die
Ermittlung des Stromes in der Spule 15 kann man die Schaltung nach Abb. 3 durch
die Schaltung nach Abb. q. ersetzt denken. Der Unterschied liegt allein in der Zusammenfassung
paralleler gleicher Widerstände zu einem einzigen zwischen den Punkten :z, und 12,
13 einerseits und zwischen 12, 13 und 6 anderseits. Aus Abb. 3 geht ohne weiteres
hervor. daß bei jedem Potentialunterschied der Netzleitungen gegen den Endungspunkt
die Punkte 5 und 12 gleiches Potential haben, also der zu superponierende Strom
in 15 gleich Null ist. Der Strom im Wandler 15, 16 und in der Spannungsspule 9 des
Leistungsmessers i i ist also, Symmetrie in den Spannungen der Leitungen gegeneinander
vorausgesetzt, bei jeder Potentialverschiebung der gleiche, also auch in diesem
Falle etwa J = Ei,o : (h - 1) Z,.
Die Berechnung ergibt die
genaue Größe zu J = E, ,o : [ (it - i) Z, - itZ",].
Hierin verschwindet aber tzZ", praktisch gegen (n-i)Z,.
-
Die eben geschilderte Schaltung für eine von Erdschluß und ähnlichen
Potentialverschiebungen unabhängige Blindleistungsschaltung läßt sich mit einer
ähnlichen Schaltung für Wirkleistungsmessung verbinden. Eine Schaltung zur Wirkleistungsmessung,
die für sich allein durch Potentialverschiebungen nicht gefährdet ist, da der Strom
der Spannungsspule der Spannung zwischen zwei Leitungen proportional ist, ist bereits
vorgeschlagen worden. Die einfache Cberlagerung der Schaltungen für Wirk- und Blindleistungen
würde aber zur Folge haben, daß die Primärspule des Wandlers für Wirkleistungsmessungen
zwischen den Zwischenbelegungen, an die sie angelegt ist, kurzgeschlossen werden
müßte. Diese Schwierigkeit wird weiterer Erfindung gemäß, indem der Anschluß der
Spule 15 an Erde ebenso wie bei der einfachen Blindleistungsmessung vermieden wird,
dadurch umgangen, daß der Stromwandler für die 'Wirkleistungsmessung in zwei Wandler
zerlegt wird, deren jeder einer Phase zugeordnet ist, und daß ein dritter Wandler
für die Blindleistungsmessung zwischen diesen beiden angeschlossen wird, so daß
eine symmetrische Sternschaltung der drei Wandler entsteht.
-
Die Abb. 4. stellt diese Schaltung dar. An Stelle der Kurzschlüsse
12, 14 und 13, 1 4. der Abb. i sind die Primärspulen i9 und 2o der Stromwandler
eingesetzt, die die Spannungsspule 9' des Wirkleistungsmessers i i' speien. Die
Symmetrie ergibt dann, daß der Sternpunkt 1 ¢ im Schwerpunkt der Leitungspotentiale
liegt. Eine ähnliche Superpositionsüberlegung, wie oben angewendet, nur noch einfacher
wegen der von vornherein vorhandenen Symmetrie, zeigt, daß die mit Rücksicht auf
beliebige Potentialverschiebungen der ganzen Leitungsanlage in den Primärspulen
15, i9 und 2o der Stromwandler zu superponierenden Ströme sämtlich gleich Null sind,
d.h. daß die Meßschaltung arbeitet wie bei fehlerfreier und ungestörter Leitung.