DE452936C - UEberstromschutz fuer n-Phasensysteme - Google Patents

Description

Für einen Überstromschutz bzw. zur Messung des Stromes eines symmetrisch belasteten n-Phasensystems sind zum Anschluß der Maximalrelais und des Amperemeters mindestens (n-i) besondere Stromwandler erforderlich. Liegen in dem System Serientransformatoren, die beispielsweise zur Erzeugung einer Hilfsspannung für die Speisung irgendeiner auf hohem oder Erdpotential befindliehen Verbrauchseinrichtung oder auch zum Anschluß von Kontrolleitern längs eines Übertragungssystems dienen, so läßt sich gemäß der Erfindung mit diesen Serientransformatoren ohne Verwendung besonderer Stromwandler ein Überstromschutzsystem verbinden und auf diese Weise infolge Fortfalls der Stromwandler eine erhebliche Ersparnis an Kosten und Raum erzielen. Hierbei werden die Serientransformatoren miteinander durch einen geschlossenen, eine stromabhängige Vorrichtung (Anzeige-, Meßinstrument oder Relais) enthaltenden Stromkreis derart gekoppelt, daß die in den einzelnen Transformatoren auftretenden Oberwellen n'«-ter Frequenz über die stromabhängige Vorrichtung kurzgeschlossen sind.

Dabei ist zu beachten, daß bei Serientraiisformatoren, die beispielsweise zur Erzeugung einer Hilfsspannung dienen, eine Überwachung des Stromes am einzelnen Transformator durch Aufbringen einer über ein Relais oder Amperemeter geschlossenen Wicklung nicht möglich ist, da hierdurch der Transformator kurzgeschlossen werden und die Sekundärspannung verschwinden würde. Wenn man jedoch, ohne den Aufbau des Transformators zu ändern, eine vom Belastungsstrom des Leitungssystems abhängige Komponente durch geeignete Schaltung zu seiner Kontrolle heraussiebt, so entsteht eine Hilfsspannung, die zur Steuerung einer Überstrom-· schutzeinrichtung geeignet ist und durch die außerdem die Kurvenform günstig beeinflußt wird.

Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform erhält man dadurch, daß man auf die Serientransformatoren Hilfswicklungen aufbringt, die über die stromabhängige Vorrichtung im n-seitigen Polygon geschaltet sind. An den Enden dieser Hilfswicklungen Hegen betriebsmäßig infolge Erregung durch den sinusförmigen Belastungsstrom verzerrte Spannungen; es fließt infolgedessen ein der Höhe der η-ten Harmonischen proportionaler Strom, der wiederum von der Höhe des erregendien Belastungsstromes abhängig ist. Legt man also in den Kreis ein Amperemeter, so gibt — symmetrische Belastungen vorausgesetzt — der Ausschlag des Instrumentes ein Maß für den Belastungsstrom. Durch ein ebenfalls mit in den Kreis geschaltetes Maximalrelais läßt sich das System bei Überlastung abschalten. Erfolgt beispielsweise in einem Drehstromsystem ein zweiphasiger Kurzschluß, so wird die Abschaltung der Strecke ebenfalls durch die jetzt an zwei der Dreieckwicklungen auftretenden Spannungen dreifacher Frequenz, die betriebsmäßig gleich Null waren, bewirkt.

Zweckmäßig werden die Maximalrelais über Kondensatoren angeschlossen, deren Kapazitäten so bemessen sind, daß sie mit den Induktivitäten von Serientransformatoren und Relais Eigenfrequenzen ergeben, die gleich dem η-fachen der Betriebsfrequenz sind. Im Relaiskreis fließt mithin hauptsächlich nur ein Strom n-facher Frequenz, dessen Höhe infolge der Resonanzeinstellung nur durch ίο den Verlustwiderstand des Kreises gegeben ist.

In der Zeichnung ist eine Ausführung des Erfindungsgedankens dargestellt, und zwar angewendet auf ein Drehstromsystem mit Überstromschutz und einem bekannten Kabelschutzsystem, bei dem längs des ganzen Leiters eine Überwachungsspannung unterhalten wird, deren Erzeugung mit Hilfe von am Anfang und Ende der Strecke hegenden Serientransformatoren erfolgt. Die Serientransformatoren des Drehstromsystems sind mit T₁, T₂, T_dl ihre Sekundärwicklung mit W_s bezeichnet; diese Sekundärwicklungen führen Leiterpotential und hegen mit ihren Enden an zwei voneinander und dem Kernleiter isolierten Gruppen von Deckleitern. Die Schaltung der Transformatoren ist so gewählt, daß die Summe der am Anfang und Ende erzeugten Spannungen im Deckleiterkreis gleich Null ist.

Auf die Transformatoren T sind HilfswicklungenZ-L, I₂ aufgebracht, die über ein Maximalrelais MR₁ oder ein Amperemeter in Dreieckschaltung liegen. An den Klemmen Z₁, I₂ von mindestens zwei solchen Wicklungen hegen über Kondensatoren C Maximalrelais MR₂ und MR_&. Durch die angegebene Schaltung wird die Spannungskurve der durch den Serientransformator zu erzeugenden Hilfsspannung günstig beeinflußt, derart, daß die spitze Spannungskurve sich mehr der Sinusform nähert, weil die dritte Harmonische infolge des für sie bestehenden Kurzschlusses fehlt. Dies gilt sowohl für den drei- wie für den zweiphasigen Kurzschluß, nur erfolgt beim zweiphasigen Kurzschluß der Ausgleich der dritten Harmonischen über das im Reso-' nanzkreis hegende Relais. Das hat den Vorteil, daß die Hilfsspannung bei auftretenden Kurzschlüssen keine so hohen Werte annehmen kann, wodurch eine Beschädigung der Isolation der Verbrauchseinrichtungen vermieden wird. Die Form der Spannungskurve ohne die Hilfswicklung ist in Abb. 2, die Form der Spannungskurve bei stromdurehfLossener Hilfswicklung in Abb. 3 dargestellt. Man erkennt, daß die Spitze verschwindet und der Maximalwert bei nur wenig verschiedenem Effektivwert wesentlich kleiner ist.

Bei einer dreiphasigen Überlastung, beispielsweise durch den Kurjzschluß bei F₁, steigt der Strom dreifacher Frequenz im Relais MR₁ entsprechend dem Kurzschlußstrom und schaltet die Strecke ab. Erfolgt eine zweiphasige Überlastung, beispielsweise durch einen doppelphasigen Kurzschluß bei F₂, so entstehen an den Wicklungen I_11n U_n und hnn hn, Spannungen dreifacher Frequenz, die über die im Resonanzkreis liegenden Relais MR₂ und MRs von der Höhe der Überlastung abhängige Ströme zur Folge haben, die die Relais zum Ansprechen bringen und die Strecke abschalten.

In gleicher Weise können auch andere Sicherheitssysteme, die durch Serientransformatoren erzeugte Hilfsspannungen verwenden, mit dem Überstromschutz in der angegebenen Form vereinigt werden, ohne daß besondere Stromwandler nötig sind. Das Schutzsystem läßt sich natürlich analog unter Ausnutzung der entsprechenden Oberwelle auch für andere Mehrphasensysteme anwenden.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Überstromschutz für n-Phasensysteme in Verbindung mit in den einzelnen Phasen Hegenden hochgesättigten Serientransformatoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Serientransformatoren miteinander" durch einen geschlossenen, eine stromabhängige Vorrichtung enthaltenden Stromkreis derart gekoppelt sind, daß die in den einzelnen Transformatoren auftretenden Oberwellen n^m-ter Frequenz über die stromabhängige Vorrichtung kurzgeschlossen sind.
2. 2. Überstromschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Serientransformatoren Hilfswicklungen aufgebracht sind, die über eine stromabhängige Vorrichtung in n-seitigem Polygon geschaltet sind.
3. 3. Überstromschutz nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens (n-i) der Hilf swicklungen je eine weitere stromabhängige Vorrichtung über einen Kondensator angeschlossen ist, dessen Größe so gewählt ist, daß die Eigenfrequenz des aus der Kapazität und der Summe der Induktivitäten von Serientransformator und stromabhängiger Vorrichtung gebildeten Stromkreises gleich dem η-fachen der Betriebsfrequenz ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.