DE561094C - Verfahren und Vorrichtung zur Beseitigung der Stoerungen durch Stromverdraengung beiKabelschutzvorrichtungen mit Nebenleitern - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 10. OKTOBER 1932

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 c GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 15. Dezember 1926 ab

Es sind Sicherheitsvorrichtungen zum selbsttätigen Abschalten fehlerhafter Teilstrecken von elektrischen Leitungsnetzen vorgeschlagen worden, bei denen ein oder mehrere Teilströme jeder Leitung unter sich oder mit dem Gesamtstrom der Leitung verglichen werden, derart, daß bei Abweichungen des Stromverhältnisses vom Sollwert die betreffende Leitung abgeschaltet wird. Hier ergeben sich Schwierigkeiten infolge der Stromverdrängung, die bewirkt, daß die Teilleiterströme Größenwerte besitzen, die nicht im Verhältnis der Leiterquerschnitte stehen, und daß ferner die zu vergleichenden Ströme einen Phasenunterschied aufweisen. Nach der Erfindung wird der erste dieser beiden Übelstände dadurch beseitigt, daß man das Windungsverhältnis der von den betreffenden Strömen durchfiossenen Spulen der Ver-

ao gleichsvorrichtung von dem reinen Querschnittsverhältnis abweichend entsprechend der tatsächlichen Größe der zu vergleichenden Teilströme bemißt.

Den Phasenfehler hat man bereits dadurch zu beseitigen versucht, daß man durch Einschalten passender Induktanzen und durch Kupplung der Teilleiter die Phasenabweichung der in ihnen fließenden Ströme verringert oder auf Null bringt.

Nach der Erfindung wird ein anderer Weg zur Beseitigung dieser Schwierigkeit beschritten, indem man auf die Phasenverhältnisse der Ströme in den verschiedenen Leitern selbst nicht einwirkt, aber den Hauptleiterstrom und den Nebenleiterstrom oder nur einen davon in untereinander phasenverschobene Komponenten zerlegt und alsdann phasengleiche Komponenten der im Kabel sich frei einstellenden Hauptleiterströme und Nebenleiterströme miteinander in einer Vergleichsvorrichtung, z. B. in einem Differentialwandler, vergleicht. Dies kann auf verschiedene Art, z. B. mit Hilfe einer Parallelschaltung von Stroinzweigen verschiedener Impedanz erreicht werden, wodurch man bekanntlich im Falle von Widerstand und Selbstinduktion in dem Widerstandszweig eine gegen den resultierenden Strom voreilende Stromkomponente und in dem Selbstinduktionszweig eine gegen diesen nacheilende Stromkomponente erhält, wobei beide Komponenten dem resultierenden Strom proportional sind. Man ist auf diese Weise in der Lage, aus den zu vergleichenden Teilströmen Komponenten zu erhalten, die unter sich phasengleich sind, auch wenn die resultierenden Ströme, aus denen sie erhalten sind, gegeneinander eine Phasenverschiebung be-

*.) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben werden:

Dr.-Ing. -und Dr.-Ing. e. h. Reinhold Rüdenberg in Berlin-Grunewald.

sitzen. Diese Komponenten gleicher Phase werden alsdann in der Vergleichsvorrichtung miteinander verglichen.

Es ist nicht immer notwendig, von beiden Teilströmen gegen diese phasenverschobene Komponenten zu bilden. Vielmehr genügt es mitunter, nur von einem der beiden Teilströme eine phasenverschobene Komponente zu bilden.

ίο Statt eines Widerstandes und einer Selbstinduktion oder auch in Verbindung mit diesen oder einer davon kann man auch in an sich bekannter Weise Kapazitäten zur Erzeugung der phasenverschobenen Komponenten verwenden. Die verwendeten Widerstände, Selbstinduktionen und Kapazitäten können regelbar sein, so daß man die Phasenverschiebung der Komponente noch nachträglich einstellen kann.

so Unter Umständen kann die eigene Selbstinduktion der Vergleichsvorrichtung für den erstrebten Zweck ausreichen, so daß man dann lediglich einen Ohmschen Widerstand bzw. eine Kapazität zu der betreffenden Spule der Vergleichsvorrichtung parallel zu schalten hat.

Man kann die phasenverschobenen Komponenten auch mit Hilfe von Drehtransformatoren erzeugen.

Die Erfindung ist anwendbar sowohl dann, wenn der Strom im Kontrolleiter nacheilt, was beispielsweise bei Kabeln der Fall ist, bei denen der Kontrolleiter zentrisch oder nahezu zentrisch im Innern eines Kabels liegt; sie ist auch anwendbar bei den Anordnungen, bei denen der Kontrolleiter am äußeren Umfang des Hauptleiters liegt, in welchem Fall der Strom im Kontrolleiter gegenüber dem Hauptstrom voreilt; ebenso auch bei allen zwischen diesen beiden befindlichen Lagen des Kontrolleiters.

In den Abbildungen sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. In Abb. ι sei 1 der Leiter mit naeheilendem, 2 der Leiter mit voreilendem Teilstrom. 3 ist ein Differentialwandler, der in bekannter Weise von den beiden Strömen in 1 und 2 beeinflußt wird, und in dessen dritter Wicklung eine Spannung induziert wird, wenn das Verhältnis der beiden auf ihn einwirkenden Ströme von dem Sollwert abweicht. Die dann in der dritten Spule erzeugte Spannung dient zur Öffnung eines in der Gesamtleitung liegenden Schalters 4. Um nun in den beiden wirksamen Spulen 5 und 6 des Differentialwandlers 3 phasengleiche Ströme zu erzielen, ist die Spule 5, die an den Leiter 1 angeschlossen ist, mit einem Ohmschen Widerstand 7 in Reihe geschaltet, und diese Reihenschaltung ist durch eine Drossel 9 überbrückt. Alsdann eilt die die Spule 5 und den in Reihe damit liegenden Widerstand 7 durchfließende Stromkomponente gegenüber dem im Teilleiter ι fließenden Strom vor. Andererseits ist die mit dem Leiter 2 verbundene wirksame Spule 6 des Differentialwandlers 3 in Reihe geschaltet mit einer Drosselspule 8, und diese Reihe überbrückt durch einen Ohmschen Widerstand 10. Alsdann wird die durch die wirksame Spule 6 und die in Reihe damit liegende Drosselspule 8 fließende Stromkomponente gegenüber dem im Leiter 2 fließenden Strom nacheilen. Man kann die einzelnen Größen so gegeneinander ableiten, daß die Ströme in den Spulen 5 und 6 ganz oder nahezu die gleiche Phase haben.

In Abb. 2 ist eine vereinfachte Anordnung dargestellt, bei der der Strom in der einen wirksamen Spule 5 des Differentialwandlers 3 in Phase mit dem betreffenden Teilstrom des Teilleiters 1 ist, während nur der Strom in der zweiten wirksamen Spule 6 gegenüber dem entsprechenden Teilstrom im Teilleiter 2 in der Phase verschoben ist. Hierzu ist ebenso wie in der Anordnung nach Abb. 1 in Reihe mit der Spule 6 eine Selbstinduktion 8 geschaltet, während diese Reihe durch einen Ohmschen Widerstand 10 überbrückt ist. Diese Schaltung kann man noch weiter vereinfachen, indem man die Selbstinduktion der Spule 6 stark genug macht, um die zusätzliche Drosselspule 8 völlig fortlassen zu können.

Statt zwei Teilströme untereinander zu vergleichen kann man auch einen Teilstrom mit 9j dem Gesamtstrom vergleichen. Eine hierfür passende Schaltung ist in Abb. 3 dargestellt. Hier ist 1 beispielsweise der den Hauptstrom führende Leiter, dessen Strom gegenüber dem im Kontrolleiter 2 fließenden Strom nacheilen möge, ebenso wie der in der Spule 5 des Differentialwandlers fließende Gesamtstrom. Um nun die Phase des in der Spule 6 fließenden Stromes gegenüber der Phase des Stromes im Leiter 2 nach rückwärts zu verschieben, ist die Spule 6 durch einen Ohmschen Widerstand 10 überbrückt.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   I. Verfahren zur Beseitigung der Störungen durch Stromverdrängung bei Kabelschutzvorrichtungen mit auch im gesunden Zustand des Kabels Betriebsstrom führenden Nebenleitern, dadurch gekennzeichnet, daß einander phasengleich oder annähernd phasengleich gemachte Stromkomponenten, die den im Kabel fließenden Gesamtströmen, Hauptleiterströmen und Nebenleiterströmen proportional sind, an demselben Ende der Leitung miteinander verglichen werden,

   indem sie durch Spulen einer Differentialvorrichtung geleitet werden, deren Windungsverhältnis nicht dem reinen Querschnittsverhältnis der zu vergleichenden Stromleiter, sondern dem Verhältnis der zu vergleichenden Ströme entspricht.
2. 2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß parallel geschaltete Stromzweige verschiedener Impedanz angeordnet sind, die aus dem Nebenleiterstrom und bzw. oder dem mit ihm zu vergleichenden Hauptleiterstrom oder Gesamtstrom Stromkomponenten bilden, derart, daß eine Komponente des Nebenleiterstromes und eine Komponente des mit ihm zu vergleichenden Stromes phasengleich oder annähernd phasengleich sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vergleichung des Nebenleiterstromes mit dem Hauptleiterstrom oder dem Gesamtstrom ein Differentialwandler angeordnet ist, dessen eine Spule und ein mit ihr in Reihe liegender Ohmscher Widerstand durch einen von dem Zweigstrom durchflossenen induktiven Widerstand überbrückt ist, und dessen zweite Spule sowie ein in Reihe mit ihr liegender induktiver Widerstand durch einen vom anderen Zweigstrom durchflossenen Ohmschen Widerstand überbrückt ist (Abb. 1).
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vergleichung der Ströme ein Differentialwandler angeordnet ist, und nur eine Spule des Differentialwandlers sowie gegebenenfalls ein in Reihe mit ihr liegender Ohmscher bzw. induktiver Widerstand durch einen induktiven bzw. Ohmsehen Widerstand überbrückt ist (Abb. 2).
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2 für Leitungen, in denen der Nebenleiterstrom gegen den Gesamtstrom voreilt, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Nebenleiterstrom durchflossene, durch einen Ohmschen Widerstand (10, Abb. 3) überbrückte Spule (6) des Differentialwandlers mit dem Hauptleiter (1) vor dessen Anschluß an die zweite Spule (5) des Differentialwandlers verbunden ist, so daß ein Zweigstrom des Nebenleiters mit dem Gesamtstrom verglichen wird (Abb. 3).

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen