DE466373C - Schutzanordnung gegen die auf elektrischen Leitungen auftretenden Wanderwellen mit einem in die Leitung eingeschalteten oder an diese angeschlossenen Transformator - Google Patents

Description

Tn elektrischen Leitungen (insbesondere Freileitungen) entstehen bekanntlich, namentlich bei Gewitterstörungen oder bei Erdschlüssen, in der Leitung oder bei Schaltvorgängen Wanderwellen, die beim Eintritt in die an die Leitungen angeschlossenen Apparate und Maschinen Durchschläge verursachen können.

Zur Unterdrückung dieser Wanderwellen

ίο ist es bereits bekannt, in die Leitung einen Stromtransformator einzuschalten, dessen Sekundärwicklung an einen Ohmschen Widerstand angeschlossen ist. Der Ohmsche Widerstand hat dabei den Zweck, die Energie der Wanderwellen möglichst rasch zu vernichten bzw. in Wärme umzusetzen. Die bekannte Anordnung hat aber den Xachteil, daß der in die Leitung eingeschaltete Transformator nicht allein durch die Wanderwellen induziert wird, sondern auch durch die normalen Betriebsströme. Die Folge davon ist, daß der Transformator einen vom Belastungsstrom der Leitung abhängigen Spannungsabfall hervorruft, der die Spannungsregelung in ungünstiger Weise beeinflußt; außerdem wird ein Teil der Nutzenergie der Leitung in den Widerständen des Transformators verzehrt.

Diese Nachteile werden bei der Anordnung

nach der Erfindung dadurch vermieden, daß die Wicklungen des in die Leitung eingeschalteten oder an diese angeschlossenen Transformators und die Ohmschen Widerstände derart geschaltet sind, daß die Ohmschen Widerstände zwar im wesentlichen von dem Wanderwellenstrom durchflossen werden, hingegen nicht von den Betriebsströmen. Dies läßt sich in verschiedener Weise erreichen. Man kann z.B. von der Erscheinung Gebrauch machen, daß der Wanderwellenstrom in Drehstromleitungen in allen drei Leitungen gleiche Phase besitzt, während die Betriebsströme der drei Leitungen eine gegenseitige Phasenverschiebung von' i2o° besitzen. Ebenso sind in den beiden Leitern von Einphasenleitungen die Wanderwellenströme gleichgerichtet, während die Betriebsströme entgegengesetzt gerichtet sind.

Die Einschaltung der Ohmschen Widerstände in die Sekundärwicklung des Transformators hat den Zweck, die Wanderwellenenergie möglichst rasch zu vernichten. Die stärkste Energievernichtung tritt dann ein, wenn der auf die Primärwicklung reduzierte Ohmsche Widerstand des Transformators etwa den doppelten Wert des Wellenwider-Standes der zu schützenden Leitung hat. Be- trägt also beispielsweise der Wellenwiderstand eines zu schützenden Kabels 50 Ohm, dann

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden: Dr.-Ing., Dr.-Ing. e. h. Feinhold Rüdenberg in Berlin-Gruneivald und Dipl.-Ing. Johannes Sessinghaus in Berlin-Charlottenburg.

erhält man die rascheste Abdämpfung der Wanderwelle, wenn bei einem Übersetzungsverhältnis des Transformators von ι : ι der Widerstand im Sekundärkreis ioo Ohm beträgt. Für ein anderes Übersetzungsverhältnis bedeutet die Reduktion des Sekundärwider-' Standes auf die Primärwicklung, daß der effektive Widerstand im Sekundärkreis sich proportional mit dem Quadrate des Quotiento ten: sekundäre Windungszahl durch primäre ändert; er beträgt also für das obige Beispiel bei doppelt so viel Sekundärwindungen 400 Ohm. '

In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. In Abb. 1 sind ι und 2 zwei Kraftstationen, die durch eine Drehstromfreileitung 3 verbunden sind. Um nun auf der Freileitung z. B. durch Gewitterstörungen verursachte Wanderwellen von den Transformatoren bzw. Generatoren abzuhalten, sind in unmittelbarer Nähe der Eintrittsstelle der Freileitung in die Stationen zwei Dreiphasentransformatoren 4 und 5 vorgesehen, deren Primärwicklungen in die Freileitungen eingeschaltet sind, während die Sekundärwicklungen in Dreieck geschaltet und in den Dreieckstromkreis außerdem noch__ Ohmsche Widerstände 6 eingeschaltet sind. Die Transformatoren 4 und 5 können dabei einen dreiphasigen Eisenkern oder auch drei einphasige Eisenkerne besitzen. Diese Schaltung hat zur Folge, daß der Wanderwellenstrom aus den angegebenen Gründen zwar in der Dreieckswicklung der Transformatoren bzw. in den Ohmschen Widerständen einen Dämpfungsstrom erzeugt, daß hingegen ein schädlicher Dämpfungsstrom mit Betriebsfrequenz in der Wicklung nicht auftreten kann.

Bei der Schaltung nach Abb. 1 werden die Primärwicklungen der Transformatoren 4 und 5 von dem Betriebsstrom der Leitung 3 durchflossen. Man könnte jedoch die Transformatoren 4 und 5 ebenso wie gewöhnliche Spannungstransformatoren in Parallelschaltung an die Freileitung anschließen. Diese Anordnung unterscheidet sich von der nach Abb. ι nur dadurch, daß die Dämpfungsströme nicht durch die Wanderwellenströme, sondern durch deren Spannungen verursacht werden.

Abb. 2 der Zeichnung zeigt eine Schaltung des Schutztransformators, bei der die Primärwicklungen ebenfalls in die Freileitung eingeschaltet sind, die aber den Vorteil hat, daß die dreiphasigen Betriebsströme ohne wesentlichen Spannungsabfall durch den Transformator hindurchfließen können. Die drei Primärwicklungen 7, 8 und 9 sind auf einem gemeinsamen einphasigen Eisenkern 10 angeordnet. Dieser trägt außerdem noch eine Sekundärwicklung 11, die wieder an Ohmsche Widerstände 6 angeschlossen ist. Da die drei Primärwicklungen denselben magnetischen Fluß umschließen, so kann sich ein magnetischer Fluß mit Grundfrequenz nicht ausbilden. Hingegen werden die Wanderwellenströme, die in den drei Leitungen in Phase sind, einen Magnetisierungsfluß erzeugen, der dann die Sekundärwicklung induziert.

Die Ausführungsform nach Abb. 3 der Zeichnung hat ebenfalls den Vorteil, daß die dreiphasigen Betriebsströme ohne Spannungsabfall durch den Transformator hindurchfließen können. Der Transformator, der wieder mit einem dreiphasigen Eisenkern oder auch mit drei einphasigen Eisenkernen ausgerüstet sein kann, besitzt hier drei den einzelnen Phasen zugeordnete Sekundärwicklungen 12, 13, 14. Sowohl die Anfänge wie auch Enden dieser Sekundärwicklungen sind zu je einem Sternpunkt vereinigt. An die beiden Sternpunkte ist der Anfang und das Ende eines Ohmschen Widerstandes 6 angeschlossen. Bei dieser Schaltung verhält sich der Transformator bezüglich der Betriebsströme mit Grundfrequenz wie ein sekundär kurzgeschlossener Stromtransformator. Der Spannungsabfall im Transformator ist daher nur gering, da die Sekundärströme zum weit- go aus überwiegenden Teil sich innerhalb der drei Sekundärwicklungen schließen und nur ein geringfügiger Strom im Nebenschluß durch den Ohmschen Widerstand geht. Hingegen wird eine Wanderwelle (15, 16 und 17 der Zeichnung), die auf allen drei Leitungen in Phase ist, auch in den drei Sekundärwicklungen Spannungen gleicher Phase induzieren, deren Strom sich nur über den Ohmschen Widerstand 6 schließen kann. Entsprechend wird dann die Energie der Wanderwelle im Ohmschen Widerstand rasch aufgezehrt.

Man kann den Schutztransformator gleichzeitig auch als Strom- oder Spannungswandler für die Betätigung von Meßinstrumenten verwenden. Beispielsweise sind an dem Transformator der Abb. 3 noch drei tertiäre Wicklungen 18, 19, 20 angebracht, die die Amperemeter 21 speisen.

Wie bereits erwähnt, kann die neue Anordnung, die insbesondere zum Schütze von Freileitungen bestimmt ist, auch bei Kabeln vorteilhaft Verwendung finden. Es ist außerdem nicht notwendig, daß der Transformator getrennte Primär- und Sekundärwicklungen besitzt. Man kann in vielen Fällen beide in Sparschaltung vereinigen.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   ι . Schutzanordnung gegen die auf elektrischen Leitungen auftretenden Wander-

   wellen mit einem in die Leitung eingeschalteten oder an diese angeschlossenen Transformator, in dessen Sekundärwicklung Ohmsche Widerstände zwecks Aufzehrung der Wanderwellenenergie eingeschaltet sind, gekennzeichnet durch eine derartige Schaltung der Transformatorwicklungen und der Ohmschen Widerstände, daß die Ohmschen Widerstände ίο zwar von den Wanderwellenströmen durchflossen werden, hingegen nicht von den Betriebsströmen.
2. 2. Schutzanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Drehstromleitung die Sekundärwicklung des Transformators in Dreieck geschaltet und die Ohmschen Widerstände in das Dreieck eingeschaltet sind.
3. 3. Schutzanordnung nach Anspruch 1 für die Unterdrückung der Wanderwellen in Drehstromleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator einen einphasigen Eisenkern besitzt, der die drei Primärwicklungen und die bezüglich der ! Wanderwellen induzierte Sekundärwicklung trägt.
4. 4. Schutzanordnung nach Anspruch 1 für die Unterdrückung der Wanderwellen in Drehstromleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Ohmsche Widerstand an die zu Sternpunkten vereinigten Anfänge und Enden der sekundären Phasenwicklungen des Transformators angeschlossen ist.
5. 5. Schutzanordnung nach den Ansprüchen ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator unmittelbar vor dem Eintritt der zu schützenden Freileitung in die Station in die Leitung eingeschaltet ist.
6. 6. Schutzanordnung nach den Ansprüchen ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator beispielsweise durch Anbringen tertiärer Wicklungen zugleich als Strom- oder Spannungswandler für Meßinstrumente dient.
7. 7. Schutzanordnung nach den Ansprüchen ι bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der auf die Primärwicklung reduzierte Ohmsche Widerstand der Sekundärwicklung etwa das Doppelte des Wellen Widerstandes der elektrischen Leitung beträgt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen