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Oberwellenausgleich für Netze mit unsymmetrischer Oberwellenbelastung
Die Erfindung betrifft einen Ob.erwellenausgleich für mit magnetischer Induktionswirkung,
,arbeitende Apparate, z. B. für Transformatoren ioder Dnosselspulen, die das Netz
mit unsymmetrischer Oberwellenleistung belasten. Wenn bei einem Drehstromtransformator,
die bewickelten Schenkel in einer Ebene liegen, führen bekanntlich die einzelnen
Wicklungen der drei Phasen ohne besondere Maßnahmen Magnetisierungsströme mit verschieden
,großem Oberwellengehalt. So ist z. B. der Oberwallenanteil in den Magnetisierungsströmen
der beiden Außenphasen größer als im Magnetisierungsstrom der mittleren Phase. Durch
verstärkte Joche ,oder verschieden große Schenkelquerschnitte kann man nvar bereits
beim Bau des Transformators die unsymmetrische Oberwelllenleistung der drei Phasen
.ausgleichen. Diese Art des Ausgleiches hat jedoch den Nachteil, daß man ohne bauliche
Änderungen vorhandene unsymmetrische. Apparate nachträglich nür ,auf unwirtschaftliche
Weise symm:etrieren kann. Wenn bereits die Abmessungen des Transformators und seines
Eisenkernes dicht an der Grenze der Transportfähigkeit liegen bzw. wenn sie beim
Transport das Eisenbahnprofil. bereits vollständig ausnutzen, so ist die Symmetrierung
beim Bau des Transformators meistens unmöglich.
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Gemäß der Erfindung werden daher an die eine abweichende Obenvellenleistung
aufnehmenden Phasenleitungen des Netzes bzw. an die entsprechenden Wicklungen der
eine abweichende Oberwellenleistung aufnehmenden elektrischen Apparate einphasige
Hilfsdrosselspulen oder Hilfstransformatoren ,angeschlossen. Die einphasigen Hilfsdrosselspulen
sind so bemessen, daß durch säe die Oberwellenbelastung in allen Phasen gleich groß
wird.
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Wenn diese einphasigen Hilfsdrosselspulen hoch gesättigt sind, erhalten
sie besonders geringe Abmessungen. Man kann die Leistung
der Drosselspulen
so bemessen, daß sie etwa nur ein Sechstel der Magnetisierumgsleistung des Haupttransformators
aufnehmen. Sind die Drosselspulen regelbar, so können sie ohne weiteres den gegebenen
Netzverhältnissen angepaßt werden. Insbesondere wenn die Regelung der Drosselspulen
in Abhängigkeit von der im Netz vorhandenen Größe der zu symn ietrierenden Oberwellen
selbsttätig erfolgt, ist die Symmetrie der Oberwellenleistungen auch bei Änderungen
im Verhalten des Netzes sichergestellt.
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Der Vorteil der Erfindung beruht darauf, daß man die Symmetrierung
nachträglich vornehmen kann, ohne die Abmessungpen der Haüpttransforrnato.ren verändern.
oder vergrößern zu fnüssen. Die Oberwellenleistungen können im Dreiphasensysbeni
durch Symmetrierung überall dort zu Null gemacht werden, wo die dritte, die neunte,
die fünfzehnte und andere Harmonische mit durch 3 teilbarer Ordnungszahl auszugleichen
sind, die beispielsweise die Erdschlußlöschung oder die Arbeit des Telenergsystems
stören. Auch dort, wo eine andere Oberwelle durch ein unsymmetrisches Ausgleichssystem
entfernt werden soll, z. B. beim Ausgleich der fünften Harmonischen durch eine Drosselspule,
ist die Anwendung der Erfindung vorteilhaft, da eine entsprechend bemessene Drosselspule
zwar die fünfte Harmonische ausgleicht, dafür aber eine unerwünschte dritte, neunte
usw. Harmonische im Netz verursacht, die durch die einphasige Drosselspule nach
der Erfindung fortgeschafft werden kann. Erhält die einphasige Hilfsdrosselspule
gleiche Eisenkeniilinie wie der .auszugleichende Haupttransformator, dann verschwinden
alle Oberwellen in den einzelnen Phasen.
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In den Figuren der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt. Bei den dargestellten Haupttransformatoren sind der Einfachheit halber
die Wicklungen der einen Ordnung, also entweder die Primär-oder die Sekundärwicklung,
fortgelassen.
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Gemäß Fig. i sind die Hauptwicklungen i in Dreieck geschaltet. Die
zti geringe Oberwellenleistung führende mittlere Phase 2 wird gemäß der Erfindung
durch eine hochgesättigte Einphasendrosselspule 3 zusätzlich belastet. Die Magnetisierungsleistung
der Drosselspule 3 kann etwa 1/;; Q@o der Gesamtleistung des Haupttransformators
ausmachen, wenn dessen Mag-netisierungsleistung etwa der Gesamtleistung ausmacht.
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Fig.2 zeigt den Anschluß der Einphaseiidrosselspule 3 an eine in Dreieck
geschaltete Tertiärwichlung .1 des Haupttransformators, dessen Primärwicklung 5
in Stern geschaltet ist. Die Wicklung ,l kann auch eine Sekundärwicklung des Transformators
sein lind A eichzeitig Leistung .abgeben. -Durch transforniatorischen Anschluß
der Drosselspule 3 an. die zu symmetrierende Transformatorwicklung hat man größere
Freiheit in der Auslegung der Drosselspule 3, da man für diese den giinstigsten
Spannungswert frei wählen kann. Wenn bei Sternschaltungen der Nullpunkt nicht zugänglich
ist, ist diese transformatorische Ankupplung der Drosselspule ebenfalls vorteilhaft.
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Beim Anschluß der Drosselspule 3 an Hauptwicklungen in Sternschaltung
mit zug r ä 11ulichem 11 Nullpunkt ergibt 1-1 sich die in Fig dargestellte Schaltung.
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Hat der Haupttransformator nur Wicklungen in Sternschaltung ohne zugänglichen
Nullpunkt, so kann die Drosselspule auch mit Hilfe eines schwach gesättigten Einphasentransformators
oder Einphasenspartransformators angeschlossen werden. Eine solche Schaltung zeigt
Fig.4. An den Netzleitungen h der in Stern geschalteten Hauptwicklung ; liegt nvischen
den äußeren Phasen die Wicklung eines schwach gesättigten Einphasenspartransformators
ä. Mit der Wicklungsmitte dieses Transformators S oder mit einer gegebenenfalls
einstellbaren WiclaiingSanzapfung 9 ist die einphasige Drosselspule 3 Verbunden.
Diese Schaltung S, 9, 3 kamt auch zum Anschluß an einer beliebigen Stelle des Netzes
zur Symmetrieruns einer beliebigen. Harmonischen verwendet werden, wenn außer der
Wicklungs.anzapfung 9 auch noch die Induktionen des Einphasenspartransfo.rmators
S oder der Drosselspule 3 regelbar sind.
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Für Hauptwicklungen in Zickzackschaltung oder in Sternschaltung ohne
zugänglichen Nullpunkt bei in Zickzackschaltung betriebener Sekundärwicklung wird
die Einphasendrosselspule 3, wie Fig. 5 zeigt, an die mittlere Phase io und an eine
der beiden Außenphasen i i angeschlossen.
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Die Regelung der Drosselspule kann durch Zu- und Abschalten von Windungen
erfolgen, oder die Drosselspule hat bewegliche Eisenkernteile. Hierbei können aus
Teilen des magnetischen Pfades Blechpakete mehr oder weniger weit herausgezogen
werden, so daß eine Verengung des Eisenquerschnittes erzielt wird. Die stehentleibenden
Stege des Eisenkernes werden dann höher gesättigt, so daß die Oberwellenleistung
der Drosselspule steigt.
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Die Regelung der Drosselspule kann auch durch Entlangschalten des.
Drosselspulenanschlusses an Anzapfungen der Hauptwicklung erfolgen.
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Die Erfindung wird nicht allein bei Mehrphasena.pharaten verwendet,
sondern auch bei Einphasenapparaten mit herausgeführtem Nulleiter oder bei Transformatoren
in Scott-, Sonns- oder V-Schaltung oder bei beliebigen
anderen Schaltungen
zur Umwandlung der Phasenzahl, die beispiels`,veisie im Gleichrichterbetrieb verwendet
werden.
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Um an Raum zu sparen, empfiehlt es sich, die Hilfsdrosselspule in
den Ölkessel des auszugleichenden Apparates -einzusetzen oder den Eisenkern der
Hilfsdrosselspule mit dem des auszugleichenden Transformators zusammenzubauen.