DE450352C - Schaltung zur Leistungsmessung fuer unsymmetrische Dreiphasen-Hochspannungssysteme - Google Patents

Description

• Schaltung zur Leistungsmessung für unsymmetrische Dreiphasen-Hochspannungssysteme. Um die teueren Spannungswandler für Leistungsmessungen in Drehstrom-Hochspannungsanlagen sparen zu können, sind schon Meßschaltungen vorgeschlagen worden, die an Stelle der Spannungswandler Kondensatordurchführungen verwenden; jedoch ist das Meßresultat bei diesen Schaltungen nur gültig, wenn eine symmetrische Belastung aller drei Phasen vorausgesetzt wird und keine Nullpunktverschiebungen vorhanden sind.
• In der modernen Hochspannungspraxis liegt jedoch das Bedürfnis nach einer allgemein gültigen und brauchbaren Meßschaltung für Leistungsmessung vor, bei welcher das Meßresultat von der Symmetrie der Belastung und vom Isolationszustand des Drehstromsystems ganz unabhängig ist.
• Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltung, die der vorstehenden Forderung genügt und sich auch keiner Spannungswandler, sondern nur Kondensatordurchführungen bedient. Sie beruht auf der Erkenntnis, daß der verkettete Ladestrom stets senkrecht auf der entsprechenden verketteten Systemspannung steht, unabhängig von der Belastungssymmetrie und dem Isolationszustand der einzelnen Leitungen, was sich aus der Betrachtung der Abb. i und 2 ergibt. -In Abb: i ist mit z1, z2, z3 eine unsymmetrische Belastung eines Drehstromsystems dargestellt. cl, c2, c, bezeichnen die Gesamtkapazitäten gegen Erde von drei in die einzelnen Phasen eingeschalteten Durchführungen mit Metalleinlagen. Die Ladeströme jR, js und jT stehen, wie die Abb.2 zeigt, zu den zugehörigen Phasenspannungen eR, es und eT in 9o° Voreilung, so daß auch die verketteten Ladeströme il und i2 auf den verketteten Spannungen ESR bzw. EST senkrecht stehen. Da die Durchführungskapazitäten konstant sind, sind ihre Ladeströme den entsprechen= den Sternspannungen proportional. Dies bedingt, daß auch il und i2 den Spannungen ESR bzw. EST proportional sind. Diese verketteten Ladeströme können also als Maß für die verketteten Spannungen ESR -und EST gelten.
• Erfindungsgemäß wird demzufolge für jede Leitung eine Durchführung mit Metalleinlagen und ein ihr zugeordneter Stromwandler vorgesehen und die letzteren sekundärseitig in Dreieckschaltung verkettet, so daß dann an den Verkettungspunkten die als Maß für die verkettete Hochspannung dienenden sekundären Ladeströme entnommen werden können, welche den Spannungsspulen eines Doppel-Ferraris-Leistungsmessers zugeführt werden, während die Stromspulen des Leistungsmessers in bekannter Weise an gewöhnliche Stromwandler angeschlossen werden.
• Das Doppel-Ferraris-Wattmeter zeigt, wenn es, wie oben beschrieben, angeschlossen wird, den Wert L - k1 IR - il - sin ß -i- k2 1T i2 sin il (k1 und k2 Proportionalitätskonstanten) oder mit anderen Porportionalitätskonstanten L - k1' - IR - ESR - cos & + k,'- 1T - EST - cos y. Unter IR und IT werden die Ströme verstanden, die in den Phasen R und T fließen.
• Wird durch die Stromwicklung eines Ferraris-Wattmeters der Hauptstrom IR, durch die Spannungswicklung der Spannungsstrom il hindurchgeschickt, so wird auf die Trommel des Instrumentes ein Drehmoment ausgeübt, welches proportional dem Produkt IR - il - sinus des Phasenverschiebungswinkels zwischen IR und il ist. ß und 77 bezeichnen den Phasenverschiebungswinkel zwischen IR und il bzw. IT und i2.
• Die verketteten Ladeströme il und i2, die durch die Spannungsspule des Instrumentes hindurchfließen, sind proportional den verketteten Spannungen ESR bzw. EST. Der Phasenwinkel zwischen IR und EsR ist mit 8, der zwischen 1T und EST mit y bezeichnet. Damit nun das Instrument nicht IR - ESR sin ö mißt, sondern ESR - IR - cos d (für IT, EST und Winkel y gilt dies entsprechend), muß dafür gesorgt werden, daß zwischen dem Hauptstrom in der Hauptstromspule und dem Strom in der Spannungsspule nicht der Phasenwinkel ö besteht, sondern (9o -I- ä). Das Instrument zeigt dann direkt einen der Wirkleistung proportionalen Wert an.
• Macht man die Instrumentenkonstanten der beiden Meßsysteme des Doppelwattmeters einander genau gleich groß und verwendet man gleiche Durchführungen mit gleichen Kapazitäten, so werden die Proportionalitätskonstanten ki und k2 einander gleich, so daB das Instrument direkt einen der Wirkleistung proportionalen Wert anzeigt; denn die Summe IR - ESR - cos d -f- IT - EsT cos y stellt die Leistung des Drehstromsystems dar. Eine beispielsweise Anwendung des Erfindungsgedankens zeigt die Meßanordnung nach Abb. 3.
• In dieser sind bezeichnet mit: R, S, T die einzelnen Leitungen des Systems; e1, e2, c3 die durch ihre Kapazitäten dargestellten Durchführungen; t1, t2, t3 die den Durchführungen zugeordneten, zur Transformierung der Ladeströme dienenden Wandler; u, v, tu die Verkettungspunkte der Sekundärwicklungen dieser Wandler; se, s1 die Spannungs- bzw. Stromspulen des Leistungsmessers; tR und t7 -schließlich die Wandler, welche die Stromspulen des Wattmeters speisen.
• Die Schaltung kann auch so erfolgen, daß vier Stromwandler benutzt werden, von denen je zwei in einer Achterschaltung verwendet werden, wie Abb. q. zeigt.
• Anstatt Doppel-Ferraris-Wattmeter zu verwenden, können auch elektrodynamische Instrumente angeschlossen werden, wobei dann die Wirkleistungsmessung in eine Blindleistungsmessung übergeht. " Die ganze Kombination von Stromwandlern und Durchführungen mit Meßbelegen kann auch zum Anschluß von bekannten Instrumentenkonstruktionen zur cos--e--Messung dienen. Die Gültigkeit ihrer Zeigerangaben reicht dann hier so weit, als sie eben auch bei der gewöhnlichen Messung des cos cp in Drehstromnetzen gültig ist.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: r. Schaltung zur Leistungsmessung für unsymmetrische Dreiphasen-Hochspannungssysteme unter Verwendung dreier Hartpapierdurchführungen mit Metalleinlagen, wobei jeder ein Stromwandler zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromwandler sekundärseitig in Dreieckschaltung verkettet und deren verkettete -Ladeströme den Spannungsspulen eines Doppel-Ferraris-Wattinetdrs zugeführt sind, während für die Speisung der Stromspulen des Leistungsmessers in bekannter Weise an der Hochspannungsleitung liegende Stromwandler vorgesehen sind.
2. 2. Schaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß für die Transformierung der Ladeströme der Durchführungen vier Stromwandler vorgesehen sind, von denen je zwei in Achterschaltung verbunden sind.
3. 3. Schaltung nach den Ansprüchen i und :2 für Blindleistungsmessung, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle von einem Doppel-Ferraris-Wattmeter elektrodynamische Instrumente vorgesehen sind.