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Elektrisches Netzgebilde für Verbraucheranlagen In Großbauten industrieller
Art -oder in größeren Verwaltungsgebäuden werden heute, um die Sicherheit der Stromversorgung
aufs höchste zu steigern, durchweg verwickelte Netzgebilde, wie Maschennetze u.
dgl., eingebaut. Das Kennzeichen aller dieser Netzgebilde ist, daß mehrere Umspanner
auf das Verteilungsnetz arbeiten und daß beim Ausfall des einen oder des anderen
Umspanners immer noch ein oder mehrere Transformatoren die Stromversorgung aufrechterhalten
können. Diese Umspanmer sind somit niederspannungsseitig ,auf das gleiche Netz geschaltet
und durch dieses Netz miteinander verbunden. Im Falle eines Kurzschlusses .arbeitet
dann die ,gesamte Energie aller Umspanner auf die Kurzschlußstelle, und der Strom
wird mir durch die Widerstände der Leitungen sowie der Umspanner selbst begrenzt.
In den Verteilungssicherungen derartiger Anlagen werden zum Absichern der einzelnen
Licht- oder Kraftstromkreise in der Regel Sicherungen verwendet, die nach den Vorschriften
des VDE nur 1,5 kA Abschaltleistung besitzen. Nimmt man ,auch normale Umspanner
an, so würde das bedeuten, da., in einem solchen Netzgebilde keine höhere Umsparnnleistung
,als 5 o kVA bei 38o V insgesamt zugelassen werden könnte, wenn man mit Sicherheit
erreichen will, daß bei einem Kurzschluß die Sicherung abschaltet. übersteigt die
Umspannleistung den vorgenannten Wert, so könnte der Kurzschlußstrom den Wert von
1,5 kA überschreiten, und der Lichtbogen würde dann in einer solchen Sicherung nicht
mehr unterbrochen werden, sondern stehen.-bleiben, Hierdurch könnten natürlich nicht
unerhebliche Schädigungen eintreten.. Andereseits
könnte aber auch
der Fall vorkommen, daß die Sicherungen vor den Transformatoren sämtliche Umspanner
abschalten ünd somit die gesamte Anlage außer Betrieb se:zen.
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Man muß hiernach schon beim Entwurf eines Netzes darauf .achten, d:aß
keine höheren Abschaltstromstärken als 1,5 kA auftreten können, es sei denn, daß
die Gewähr vorliegt, daß nur Patronen Verwendung finden, die eine höhere Abschaltleistung
besitzen. Selbst bei einer Abschaltleistung von i 2 kA würde aber die Umspannleistung
nur 4.o0 kVA bei 380V betragen dürfen. In Großbauen werden jedoch heute Leistungen
von 4ookVA gewöhnlich schon erheblich überschritten.
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Die Erfindung bezweckt nun, die dargelegte Schwierigkeit zu beseitigen,
ohne daß dadurch jedoch die Sicherheit der Stromversorgung beeinträchtit wird. Das
elektrische Netzgebilde für' Verbraucheranlagen besteht aus mehreren in sich ,geschlossenen
Teilnetzen, die von einer Mehrzahl von Stromquellen, wie Stromerzeugern, Umformern,
Umspannern, unmittelbar gespeist werden. Erfindutigsgemäß sind die Teilnetze vorzugsweise
über Umspanner oder Umformer mit einem oder mehreren Hilfsnetzen derart verbunden,
daß kein Hilfsnetz normalerweise erhebliche Leistung überträgt und daß für die Kurzschlußstromstärke
eines Teilnetzes nur ein Teil der gesamten Kurzschluß:e:stung der für die Stromversorgung
dieses Teilnetzes in Betracht kommenden Stromquellen maßgebend ist.
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Die Umspanner werden dabei zweckmäßig mit drei Wicklungen ausgeführt,
von denen die Ho-z#hspannungswicl,:lung der Einspeisung dient, die Niederspannungswicklung
der Versorgung des in Teilnetze aufgeteilten Niederspannungsnetzes, das ein Gebilde
beliebiger Form darstellen kann, seien es Ringnetze, Polygonnetze, vermaschte Netze
.o. dgl. De dritte Wicklung ist eine Hilfsvvicklung, die dazu bestimmt ist, die
Verbindung der Teilnetze untereinander herzustellen. Hierzu werden dann die Hilfswicklungen
verschiedener Umspanner miteinander verbunden. Durch geeigne;e Verteilung der Umspanner
auf die einzelnen Teilnetze und geeigne`.e Verbindung der dritten Wicklungen hat
man es damit in der Hand, die Verhältnisse so zu gestalten, daß zwar jedes Teilnetz
über jeden Umspanner versorgt werden kann, daß aber seine Kurzschlußstromstärke
auf die Gesamtkurzschlußstromstärke derjenigen Transformatoren beschränkt wird,
die unmittelbar an dem betreffenden Teilnetz liegen. Die Verbindungsleitungen für
die dritten Wicklungen lassen sich im übrigen gleichfalls als Netze irgendwelcher
Art innerhalb des Netzgebildes ausgestalten, wobei auch für sie die KuYZSChlußstroinstärke
auf die unmittelbar an ein derartiges Netz angeschlossenen Umspanner begrenzt ist.
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In der Zeichnung ist ein derartiges Netzgebilde veranschaulicht, das
durch zwölf Dreiwicklungstransformatoren i .bis 12 gespeist wird. Die Umspanner
i, 2 und § versorgen mit ihren Niederspannungswicklungen ein Niederspannungspolygonnetza,
die Umspanner 3, q., 6 und 7 ein Niederspannungsmaschenn.etz b und -endlich die
Umspanner 8 bis 12 ein weiteres 1Viederspannungsmaschennetz c. Gespeist werden d'.e
Umspanner i und 2 von einer Hochspannungslehung f, d:.e Transformato-ren 3 und q.
von einer Hochspannungsleitung ä, die Umspanner 5 bis ; von einer Hochspannungsleitung
h, die Umspanner 8 und i i von einer Hochspannungsleitung i und die Umspanner 9,
1o und 12 von einer Hochspannungsleitung k.
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Über die dritten Wicklungen der Umspanner werden zwei Netze versorgt,
nämlich das Hilfsnetze über die dritten Wicklungen der Umspanner i, 3 und ; bis
i o, über die dritten Wicklungen der Umspanner 2, 4, 5. 6. i i und 12 das vermasch@e
Hilfsnetz %l.
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Jedes der N etze a his 2 stellt ein vollständiges, in sich abgeschlossenes,
betriebssicheres Netzgebilde dar, das aber durch die Dreiu-icklungsumspanner derartig
mit einem anderen Netz verbunden ist, daß im Störungsfalle die Stromversorgung auf
jeden Fall gewährleis:et ist. Würde z. B. die Hochspannungsleitung f ausfallen,
so wäre der Umspanner 5 .allein nicht in der Lage, das ganze Netz a mit Strom zu
versorgen. Über die Ringleitung e würde aber die Hilfswicklung des Transformators
i aus den Umspannern 3, 7, 8, 9 und io gespeist, andererseits über das Maschennetz
d die Hilfswicklung des Umspanners 2 aus den Transformatoren 4., 5, 6, i i und 12.
Es würde keiner der Umspanner überlastet werden und keine Leitung eine zu holte
Stromstärke führen.
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Im Kurzschlußfalle andererseits kann sich unabhängig von der gesamten
Zahl und Kurzschlußleistung der Umspanner nur eine beschränkte Kurzschlußs;romstärke
eins:ellen. Für den Fall, daß die Querverbindung im Maschennetz b .an der durch
einen Pfeil bezeichneten Stelle Kurzschluß bekäme, -würde dieser Kurzschluß von
den Umspannern 3, q, 6 und 7 gespeist werden. Die KurzschIußstromstärke würde damit
der Kurzschlußstromstärke dieser Transformatoren entsprechen, während die anderen
acht Umspanner des Gesamtnetzes durch den Kurzschluß überhaupt nicht berührt werden.
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Man kann an Stelle von Dreiwickiungsumspannern stellenweise auch Zweiwicklungs
transformatorer, verwenden. Dies wäre beispielsweise
beim Umspanner
5 möglich. Das Niederspannungsnetz a läßt sich nämlich bei einer Störung in der
Hochspannungsleitunglt von der Hochspannungsleitung f ausreichend. mit Strom versorgen,
so daß eine Speisung über die dritte Wicklung des Transformators 5 überflüssig wäre.
Man könnte diesen Transformator 5 daher als normalen Zweiwicklungsumsp.anner ausführen.
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Andererseits ist es auch möglich, daß es zweckmäßig erscheint, bei
dem einen oder dem anderen der Umspanner von einer Speisung über eine Hochspannungsleitung
abzusehen, so daß der Transformator nur zwischen dem Hilfsnetz und dem Niederspannungsnetz
liegt. Das könnte z. B. für den Umspanner g gelten. Bei diesem könnte ohne Bedenken
die Hochspannungsleitung h zwischen dem Umspanner g und io fortfallen. Der Transformator
9 könnte dann ebenfalls einfach ein Zweiwicklungsumspanner sein.
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Überhaupt ist die Verwendung von breiwicklungsumsp,annern zwar vorteilhaft,
:aber kein unbedingtes Erfordernis für die Erzielung der.sangestrebten Wirkung.
Statt der Dreiwicklungsumspanner können viehmehr ganz. allgemein normale Zweiwicklungsumspanner
einerseits für die Speisung des Netzgebildes aus dem Hochspannungsnetz, andererseits
für die Verbindung der Teilnetze mit den Hilfsnetzen benutzt werden, im letzteren
Falle gegebenenfalls .auch in, Sparschaltung. Die Speisung des Netzgebildes kann
auch unmittelbar durch Stromerzeuger oder Umfon-mer erfolgen, und ebenso können
die Teilnetze und Hilfsnetze über Umformer miteinander verbunden werden.