DE408519C

DE408519C - Pole earthing reactor for earth fault protection in three-phase high-voltage networks

Info

Publication number: DE408519C
Application number: DEA41055D
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Publication date: 1925-01-23

Description

Um Hochspannungsnetze gegen die Gefahr eines Erdschlusses zu schützen, verwendet man Drosselspulen, welche entweder zwischen Netznullpunkt und Erde oder zwischen Netzleiter (Netzpole) und Erde geschaltet sind. Die Bemessung der Drosselspulen wird dabei in bekannter Weise so gewählt, daß der die Drosselspule im Erdschlußfalle durchfließende induktive Strom annähernd gleich dem kapazitiven Erdschlußstrom des Netzes ist, weil dann durch die Fehlerstelle nur ein relativ kleiner Erdschlußreststrom mit überwiegender Wirkkomponente fließt, so daß sich ein stehender oder intermittierender Erdschlußlichtbogen nicht ausbilden kann. Während nun die maximale Beanspruchung der Nullpunktsdrosselspule im ErdschluÜfalle dem Produkt Phasenspannung X Erdschlußstrom entspricht, müssen Polerdungsspulen derart dimensioniert werden, daß sie die Spannung der gesunden Netzleiter gegen Erde aushalten und gleichzeitig Ströme führen, deren geometrische Summe dem Erdschlußstrom gleich ist. Beim Dreiphasennetz ist demnach jede der drei Polerdungsspulen für eine Kilovolt-Amperezahl zu bemessen, welche dem ProduktUsed to protect high-voltage networks against the risk of an earth fault one choke coils, which either between mains zero and earth or between mains conductors (Mains poles) and earth are connected. The dimensioning of the choke coils is chosen in a known manner so that the Choke coil in the event of an earth fault, the inductive current flowing through it is approximately equal to the capacitive one Earth fault current of the network is because then only a relatively small residual earth fault current with predominant due to the fault location Active component flows, so that a standing or intermittent ground fault arc occurs can not train. While now the maximum stress on the zero point choke coil in the earth fault case corresponds to the product phase voltage X earth fault current, pole earthing coils must be such dimensioned so that they can withstand the voltage of the healthy mains conductors to earth and at the same time carry currents whose geometric sum is equal to the earth fault current. In the case of a three-phase network, it is each of the three pole grounding coils to be rated for a kilovolt amperage, which corresponds to the product

J/3 · PhasenspannungJ / 3 · phase voltage

ErdschlußstromEarth fault current

entspricht. Jede der Polerdungsspulen ist demnach so groß wie eine für das gleiche Netz erforderliche Nullpunktsdrasselspule.is equivalent to. Each of the pole ground coils is therefore as large as one for the same Network required zero point rattle coil.

Da drei solche Spulen erforderlich sind, ist der Gesamtaufwand somit dreimal so groß als bei der induktiven Nullpunktserdung.Since three such coils are required, the total effort is thus three times as great than with inductive zero point earthing.

Zu wesentlich kleinerem Aufwand gelangt man, wenn man die drei Polerdungsspulen induktiv verkettet, indem man sie auf den drei Schenkeln eines Dreiphasentransformatorkernes anordnet und diesem Transformatorkern noch einen vierten unbewickelten Schenkel als Rückschluß für das durch den Erdschlußstrom erzeugte Feld gibt, welches in den drei bewickelten Schenkeln in bezug auf den vierten Schenkel gleichgerichtet ist. Infolge dieser induktiven Verkettung der drei Polerdungsspulen verteilt sich der Erdschlußstrom zu gleichen Teilen auf die einzelnen Spulen, und es ergibt sich somit ein Materialaufwand entsprechend dem dreifachen des ProduktesMuch less effort is required if you use the three pole grounding coils inductively concatenated by placing them on the three legs of a three-phase transformer core and this transformer core a fourth unwound leg as a conclusion for the through the earth fault current generated field, which in the three wound legs in relation is aligned on the fourth leg. As a result of this inductive concatenation of the three pole grounding coils distribute the ground fault current in equal parts on the individual coils, and there is thus a material expenditure corresponding to three times as much of the product

j/3 · Phasenspannungj / 3 · phase voltage

Erdschlußstrom Der Gesamtaufwand ist somit nur j/3 mal so groß als der für eine für das gleiche Netz erforderliche Nullpunktsdrosselspule. Es kommt nun allerdings auch der Aufwand für den vierten unbewickelten Kern hinzu, welcher' bedingt, daß das Eisengestell der Drosselspule kein normales ist, sondern mehr Platz und Material erfordert. Auch die Joche müssen verstärkt werden, weil das 6g durch den Erdschlußstrom erzeugte Feld sich über die Joche schließt.Earth fault current The total expenditure is therefore only j / 3 times as large as that for a zero point choke coil required for the same network. It Now, however, there is also the effort for the fourth unwound core, which ' requires that the iron frame of the choke coil is not a normal one, but requires more space and material. Also the Yokes have to be reinforced because the 6g field generated by the earth fault current changes closes over the yokes.

Dieser Mehraufwand an Material, welcher nur für das Erdschlußstromfeld, nicht aber für das Drosselspulenfeld im Normalbetrieb des Netzes erforderlich ist, läßt sich auf ein Minimum reduzieren, wenn man erfindungsgemäß an Stelle einer Mehrphasendrosselspule mit viertem Kern zwei in Reihe oder parallel geschaltete dreischenklige Drosselspulen mit gemeinsamen Jochen verwendet. Es ist somit Gegenstand der Erfindung eine Polerdungsdrosselspule zum Erdschlußschutz von Dreiphasen-Hochspannungsnetzen, bei welchen jeder Netzpol über eine Induktiv!- g₀ tat geerdet ist, wobei die einzelnen Induktivitäten miteinander magnetisch verkettet und so bemessen sind, daß sie in ihrer Gesamtheit im Erdschlußfalle einen dem Erdschlußstrom nahezu gleichen Strom führen, der sich auf die Induktivitäten gleichmäßig verteilt. Erfindungsgemäß sollen nun die verketteten Induktivitäten aus zwei in Reihe (bzw. parallel) geschalteten dreischenkligen Drosselspulen mit gemeinsamen Jochen bestehen, _go deren Wicklungen derart miteinander verbunden sind, daß für das Erdschlußfeld ein beiden Drosselspulen gemeinsamer, sich über die gemeinsamen Joche schließender, magnetischer Kreis gebildet wird, in 'welchem sich die Erdschluß-Amperewindungen der beiden Drosselspulen addieren und bei welchen je nach der Schaltung der Spulen (Reihen- bzw. Parallelschaltung) eine Erdung des bzw. der Wicklungsnullpunkte besteht. Der Verlauf des durch den Erdschlußstrom erzeugten Feldes erfolgt durch die drei Schenkel der einen Drosselspule parallel, dann durch das eine gemeinsame Joch, dann durch die drei Schenkel der anderen Drosselspule parallel und schließ-Hch durch das andere gemeinsame Joch. Das aufgewendete Eisenmaterial entspricht, abgesehen von den notwendigerweise etwas verstärkten Jochen, nur dem für das Feld bei Normalbetrieb ohnehin erforderlichen Wert, no und es ist möglich, zwei Normaltypen von Drosselspulen zu verwenden.This additional cost of material, which is only required for the earth leakage current field, but not for the inductor field in normal operation of the network, can be reduced to a minimum if, according to the invention, instead of a multi-phase inductor with a fourth core, two series or parallel-connected three-legged inductors with common Yokes used. It is therefore subject of the invention, a Polerdungsdrosselspule for earth fault protection of three-phase high voltage networks, in which each Netzpol via an inductive - g ₀ is grounded did, the individual inductors are linked together magnetically and such that it comprises in its entirety in Erdschlußfalle conduct almost the same current as the earth fault current, which is evenly distributed over the inductances. According to the invention will now the concatenated inductances of two series (or parallel) connected in three-leg inductors with common Jochen exist, _go whose windings are interconnected such that common for the Erdschlußfeld a two choke coils, is closing on the joint yokes, magnetic circuit formed is, in which the earth fault ampere turns of the two inductors add up and in which, depending on the connection of the coils (series or parallel connection), there is an earthing of the winding neutral point (s). The course of the field generated by the earth fault current takes place through the three legs of one choke coil in parallel, then through one common yoke, then through the three legs of the other choke coil in parallel and then through the other common yoke. The iron material used, apart from the necessarily somewhat reinforced yokes, only corresponds to the value required anyway for the field during normal operation, no and it is possible to use two normal types of choke coils.

Die Erfindung sei an Hand der Zeichnung näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to the drawing.

In Abb. ι bedeutet η ein Dreiphasennetz, an welches die Dreiphasendrosselspulen d und d' angeschlossen sind. Die Spule d besitzt die Eisenkerne i, 2 und 3 und die Joche J₁ und j„, die Spule d' die Eisenkerne 4, 5 und 6 und die Joche J₁ und j„'. Man kann aber die Jochstücke J₁ und J₁ bzw. j„ und j₂ als je ein gemeinsames Jochstück auffassen, welches zur Justierung des magnetischen Widerstandes mit einem Luftspalt ^₁ (bzw. S₂) versehen ist. Die Kerne 1, 2 und 3 tragen die Spulen a, b und c, die Kerne 4, 5 und 6 die Spulen c, V und a'. In dem Ausführungsbeispiel der Abb. 1 sind die Spulen α mit α', b mit V und c mit c hintereinandergeschaltet, entsprechend dem Schema der Abb. 2a. Der Wicklungsnullpunkt 0 für die hintereinandergeschalteten Drosselspulen ist mit Erde (e) verbunden.In Fig. Ι η means a three-phase network to which the three-phase inductors d and d 'are connected. The coil d has the iron cores i, 2 and 3 and the yokes J ₁ and j ", the coil d ' the iron cores 4, 5 and 6 and the yokes J ₁ and j"'. However, the yoke pieces J ₁ and J ₁ or j 1 and j _{2 can} each be understood as a common yoke piece which is provided with an air gap ^ ₁ (or S ₂ ) for adjusting the magnetic resistance. The cores 1, 2 and 3 carry the coils a, b and c, the cores 4, 5 and 6 carry the coils c, V and a '. In the embodiment of Fig. 1, the coils α with α ', b with V and c with c are connected in series, according to the scheme of Fig. 2a. The winding zero point 0 for the choke coils connected in series is connected to earth (e) .

j/3 Phasenspannung Erdschlußstrom _ Im Xormalbetrieb des Netzes bildet sich in jeder der beiden Drosselspulen ein in sich geschlossenes Dreiphasenfeld aus, und es fin-j / 3 phase voltage Earth fault current _ During normal operation of the network, a self-contained three-phase field in each of the two choke coils, and

; det (abgesehen von einem geringen Streu-; det (apart from a slight

' feld) kein Kraftlinieniibertritt von einer Drosselspule in die andere statt. Im Erdschlußfalle aber durchfließt der Erdschlußstrom mit je einem Drittel seines Wertes jede der Reihen α α', b b', c c', und während im dargestellten Falle der Richtungssinn der Erdschlußamperewindungen in der Spule d von oben nach unten zeigt, zeigt er in der Spule d' von unten nach oben. Das Erdschlußfeld durchsetzt somit die Schenkel 1, 2 und 3 parallel, tritt dann in das Joch /₂ ein, geht durch den Luftspalt S₂ nach J₂, durchsetzt dann die Schenkel 4, 5 und 6 parallel und schließt sich durch das Joch J₁₁ den'field) there is no line of force crossing from one inductor into the other. In the event of a ground fault, however, the ground fault current flows through each of the series α α ', b b', c c ' with a third of its value, and while in the illustrated case the direction of the ground fault ampere turns in coil d points from top to bottom, it shows in FIG Coil d ' from bottom to top. The earth fault field thus penetrates the legs 1, 2 and 3 in parallel, then enters the yoke / ₂ , goes through the air gap S ₂ to J ₂ , then penetrates the legs 4, 5 and 6 in parallel and closes through the yoke J ₁₁ the

■■ Luftspalt S₁ und das Joch J₁. Der Material- ; aufwand für jede der beiden Drosselspulen ■■ Air gap S ₁ and the yoke J ₁ . The material; effort for each of the two inductors

j entspricht dann dem Wertj then corresponds to the value

Beide zusammen erfordern somit das gleiche Material wie eine einzige, zum gleichen Zweck verwendete Mehrphasendrosselspule, aber ohne den dort erforderlichen vierten Eisenschenkel. An Stelle der Reihenschal- i tung der Wicklungen beider Drosselspulen : kann auch gemäß Abb. 2b eine Parallelschaltung treten, wenn nur der Richtungssinn der Erdschlußamperewindungen in beiden Spulen ein solcher ist, daß sich das Erdschlußfeld , in der beschriebenen Weise ausbilden kann. jBoth together thus require the same material as a single one, for the same Purpose used multi-phase inductor, but without the fourth one required there Iron legs. Instead of connecting the windings of both inductors in series: a parallel connection can also occur as shown in Fig. 2b, if only the direction of the Earth fault amp turns in both coils is such that the earth fault field can train in the manner described. j

Die Bedeutung der Buchstaben in den !The meaning of the letters in the!

Abb. 2a und 2b ist die gleiche wie in Abb. 1. j Nur ergeben sich in Abb. 2b zwei Wicklungs- ^j nullpunkte 0 und 0', die miteinander und mit | Erde verbunden sind. Jede der parallel ge- j schalteten Spulen a, b, c, a', V', c' wird im | Erdschlußfalle mit einer Spannung bean- j sprucht, welche dem Wert I/3 mal Phas&nspan- j nung entspricht. Die Strombeanspruchung '■ ist aber dafür nur halb so groß wie bei der , Reihenschaltung der Spulen, da auf jede j Spule nur der sechste Teil des Erdschlußstromes entfällt. Der Materialaufwand ist hiernach der gleiche bei Reihen- wie bei Parallelschaltung beider Drosselspulen.Fig. 2a and 2b is the same as in Fig. 1. j Only in Fig. 2b there are two winding ^j zero points 0 and 0 ', which are connected to each other and with | Connected to earth. Each of the coils a, b, c, a ', V', c 'connected in parallel is im | Earth fault trap with a voltage which corresponds to the value I / 3 times the phase voltage. The current stress' ■ is but only half as large as in, serial arrangement of coils, as in any j coil is only the sixth part of the ground fault eliminated. According to this, the cost of materials is the same for both series and parallel connection of the two inductors.

Claims

Patent-to sayings:

i. Pole-earthing reactor for earth-fault protection of three-phase high-voltage networks, in which each network pole is earthed via an inductance, where] I / 3 · phase voltage · earth fault current.

the individual inductivities are magnetically linked to one another and dimensioned in this way are that in their entirety they approximate the earth fault current in the event of an earth fault lead the same current, which is evenly distributed over the inductances, characterized in that the chained Inductors from two three-legged series (or parallel) connected Choke coils with common yokes exist, the windings of which are connected to one another in such a way that for the Earth fault field a magnetic circuit common to both choke coils, closing via the common yokes is formed in which the ground fault ampere turns of the two inductor coils add and in which, depending on the connection of the coils (series or parallel connection), an earthing of the or the winding zero points exist.

2. Pole earthing choke coil according to claim i, characterized in that the the yokes common to the two choke coils are divided by air gaps through which the magnetic resistance of the earth fault current field can be set and which, however, are arranged between the inductors so that the resistance of the magnetic circuits of the two inductor fields generated by the normal mains voltage not increase.

1 sheet of drawings.