DE718573C - Fernsteueranlage mit Kommandogabe durch mehrfache kurzzeitige Unterbrechung des Energieverteilungsnetzes - Google Patents

Description

• Fernsteueranlage mit Kommandogabe durch mehrfache kurzzeitige Unterbrechung des Energieverteilungsnetzes Wird die an sich bekannte Fernsteuerung durch mehrfache kurzzeitige Unterbrechung eines Energieverteilungsnetzes .durchgeführt, so muß man häufig mit einem Netzaufbau rechnen, wie er in Fig. i schematisch dargestellt ist. Hier bezeichnet i - eine ankommende Leitung, beispielsweise eine Hoch-Spannungsleitung, 2 einen Transformator, an dessen Sternpunkt eine Erdschlüßspule mit der Induktivität Li angeschlossen ist. Vor der Erdschlußspule liegt ein Schalter T2, .dessen Bedeutung später noch erläutert wird. Parallel zur Erdschlußspule liegt ein Überspannungsableiter A in Reihe mit einem nicht bezeichneten Widerstand. An die Sekundärseite des Transformators ist eine Sarrimelschiene 3 angeschlossen, von der über einen -Schalter T, eine Leitung 4. abgezweigt ist. In dieser Leitung- -befindet sich wiederum .ein Transformator 6, an dessen Sternpunkt eine weitere Erdschlußspuie mit der Induktivität L2 angeschlossen ist. Außerdem besitzt dieser Netzteil eine Kapazität C2 gegen Erde. Von der SammeIschiene_3 zweigt außerdem ein weiterer Netzteil 5 ab, der eine Kapazität C1 gegen Erde besitzt. Der Schalter T1 soll dabei voraussetzungsgemäß der Tastschalter sein, durch dessen mehrfache kurzzeitige öffnung die im Netz äusgebreiteten Spannungsabsenkungsimpulse erzeugt werden.
• Für die folgenden Betrachtungen wird zunächst angenommen, daß der Schalter T2 nicht vorhanden bzw. überbrückt und ebenso der Parallelzweig zur Erdschlußspule L1 nicht vorhanden ist. Ferner wird vorerst angenommen, daß auch die Kapazität C, und die Induktivität L2 nicht vorhanden sind. Wird nun in einem so- 'beschaffenen Netz eine Tastung mittels des Tastschalters T, vorgenommen und durch diesen die Erdschlußspule L, einpolig von der ihr zugeordneten Netzkapazität C. getrennt, so treten während der Tastzeit Störspannungen sowohl an der Erdschlußspule L, als auch an der Netzkapazität C, auf. Die bei der Öffnung des Tastschalters T, an der Netzkapazität C.., auftretende Spannung verläuft nach der Gleichung Die an der Erdschlußspule in diesem Fall auftretende Spannung verläuft nach der Gleichunz Man erkennt aus diesen Beziehungen, daß die Spannungen sowohl im Netz als auch an der Erdschlußspule, abgesehen vom schwingenden Verlauf im verlustlosen Grenzfall, von Periode zu Periode um das n-fache anwachsen, wenn man in den beiden Gleichungen o) t = 2 z setzt. Die auftretende Spannung U, entspricht hierbei jener Spannung, die zwischen den Schwerpunkten der Spannungsdreiecke vor und hinter dem Tastsclialter T, während der Tastzeit auftritt.
• Liegen nun im Gegensatz zu der vorher gemachten Annahme Netze vor, in denen sowohl die Kapazitäten C, und C. als auch die Induktivitäten der Erdschlußspulen L, und L" vorhanden und in irgendwelcher Form im Netz verteilt sind, wobei jedoch durch den Tastschalter T, nur der eine Teil des Netzes getastet wird, so entsprechen die im Netzteil mit der Kapazität C, und der Induktivität L, einerseits und die im anderen 2Zetzteil mit der Kapazität C.. und der Induktivität L. andererseits auftretenden Spannungen gegen Erde den Beziehungen Hierin bedeutet Wird a = o und b = i, so bedeutet dies, daß L, = o ist. Wird hierbei L. = oo, so bedeutet dies, daß die Kapazität C. durch die Induktiv ität L, kompensiert ist. Für diesen Fall gehen die Gleichungen 3 und .4 hinsichtlich der von Periode zu Periode zunehmenden Amplitude in die Gleichungen i und 2 über. -Man erkennt, daß die Spannungen um sa stärker ansteigen, je größer der Ausdruck b - e! wird. Für den Grenzfall h = i and a. = o steigt mithin die Amplitude von Periode zu Periode um das :n-fache an. Füf den anderen Grenzfall b= a, id. h. (b -,z) = o, verschwinden die beiden Spannungen U, and U., vollständig. Diesem Fall entspricht die Abstimmung der Spule L, auf die Erdkapazität C; und die Abstimmung der Spule L. auf die Erdkapazität C=.
• In kompensierten Netzen ist es zweckmäßig, den Grenzfall a. - o, b = i zu vermeiden. Bei einer mit Kommandogabe durch mehrfache kurzzeitige Unterbrechung des 1?nergieverteilungsnetzes arbeitenden Fernhtetieranlage werden daher erfindungsgemäß die zur Unterbrechung dienenden Tastschalter sowie die Erdschlußspulen eines kompeasierten Netzes im Netz so angeordnet, daß sie während der einpoligen Unterbrechung des Drehstromnetzes mit der ihr zugeordneten Erdkapazität des :Netzes dreipolig verbunden bleiben. Es ist daher -zweckmäßig, in solchen Netzen die Erdschlußspule gegebenenfalls N7oiz ihrem derzeitigen Einbauort vorzunehmen, sofern, dieser vor der Taststel.le liegt, und an einem Transformator hinter der Taststelle ;ni Sinne des Energieflusses anzuschließen, um so zu erreichen, daß die Spule während der Tastzeit mit der ihr zugeordneten Netzkapazität dreipolig verbunden bleibt.
• Die oben durch Gleichungen angegebenen Verhältnisse «-erden aus den beigefügten Oszillograininen Fig. 2 und 3 verdeutlicht. Im oberen Teil der Fig. 2 sind die Spannungen der drei Leiter R, S, T gegen Erde eingezeichnet, wobei entsprechend den vorherigen Betrachtungen die Erdschlußspule durch die Tastung von der ihr zugeordneten Netzkapazität einpolig getrennt wird. lin unteren Teil der Fig.2 ist der Verlauf der Spannungen zwischen den Leitern T, R und R, S aufgezeichnet. Außerdem zeigt dieser Teil der Fig. :2 noch das System der Spannung ('S" an der Erdschlußspule, das linear erfolgt und im wesentlichen der Gleichung entspricht. Die Spannungen der einzelnen Leiter gegen Erde können, wie der obere Teil der Fig. 2 erkennen läßt, Werte bis zu 22o°!" der normalen Leiterspannungen gegen Erde erreichen. Bei-längerer Dauer der einpoligen Unterbrechung, die im betrachteten Fall etwa 5 Halbwellen betragen hat, wären die Spulenspannung und die Leiterspannungen gegen Erde gemäß dem linearen Anwachsen der Spulenspannung noch größer geworden und hätten u. LT. zu einem Überschlag und zu einer Störung der Anlage geführt. Der Maximalwert der Leiterspannung gegen Erde ist nur durch die Sättigung der Erdschlußspule begrenzt.
• Die Fig. 3 zeigt dementsprechend Oszillogramme, die beim Betrieb einer Fernsteueranlage aufgenommen sind, bei der die Erdschlußspule auch während der Tastung mit der ihr zugeordneten Netzkapazität dreipolig in Verbindung geblieben ist. Dies bedeutet, daß gemäß Fig. z die Spuleninduktivität auf die ihr zugeordnete Netzkapazität C2 abgestimmt war (b - a = o). Im oberen Teil der Fig. 3 sind wieder die Spannungen der Leiter R, S, T gegen Erde dargestellt, die im Gegensatz zu vorher lediglich geringfügige Änderungen aufweisen, so daß also nur die im Falle der einpoligen Tastung immer auftretenden kleinen Verwerfungen des Spannungsdreiecks vorübergehend vorhanden sind. Im unteren Teil der Fig. 3 sind die Spannungen zwischen den Leitern T, R und R, S dargestellt. Außerdem ist hier die Spulenspannung Usp dargestellt, die während der Tastzeit Null bleibt.
• Ist der Einbau der Tastschalter bzw. die Verlegung der Erdschlußspulen infolge der Netzverhältnisse in dem erforderlichen Sinn nicht möglich, muß also die Erdschlußspule durch die Tastung von der zugeordneten Netz-. kapazität getrennt werden, so besteht außer der Einführung einer erhöhten Dämpfung (Parallelschaltung eines Widerstandes zur Erdschlußspule L1, wie dies in Fig. z angedeutet ist), die weitere Möglichkeit, die Erdschlußspule für die Dauer der Tastzeit durch einen zweiten Tastschalter T2 von dem Sternpunkt des ihr zugeordneten Transformators zu trennen.
• Solange kein Erdschluß im Netz vorliegt, ändert die Abtrennung der Erdschlußspule von dem zugeordneten Transformatorsternpunkt nichts am elektrischen Zustand des Netzes außerhalb der Tastzeit, jedoch werden die oben besprochenen Spannungssteigerungen im Netz völlig vermieden.
• Liegt während der Tastzeit ein Erdschluß vor, so ist das Netz während dieser Tastzeit, die auf 4/10o bis 6/10o Sek. bemessen ist, nicht kompensiert. Mit Rücksicht auf die außerordentlich kurze Dauer dieser Unterbrechung kann die vorübergehende Abtrennung der Erdschlußspule und der Verzicht auf die Erdschlußstromkompensation für diese Zeit in Kauf genommen werden. Durch die Öffnung des Tastschalters T2 wird bei bestehendem Erdschluß der Spulenstrom unterbrochen, wodurch der magnetische Energieinhalt der Erdschlußspule (1/2 Lit) frei wird. Je nach dem Zeitpunkt der Unterbrechung, d. h. dem Augenblickswert des Spulenstromes i, können mit Rücksicht auf die geringfügige, nach der Abtrennung mit der Spule in Verbindung bleibende Nullschienenkapazität Spannungen auftreten, die zu Überschlägen der Nullschiene gegen Erde oder über den geöffneten Tastschalter hinweg (1/2 Lit =1/2 CU2) führen.
• Um diese Überschläge zu vermeiden, wird parallel zur Erdschlußspule ein Überspannungsableiter A geschaltet, der ohne weiteres in der Lage ist, den magnetischen Energieinhalt der Erdschlußspule abzuführen, ohne daß Überschläge in der Anlage auftreten. Die beiden Tastschalter T1 und T2 müssen dabei absolut synchron betätigt werden, wobei der Tastschalter 7'2 lediglich für den max. Spulenstrom bemessen zu sein braucht. Die synchrone Betätigung mehrerer Tastschalter-hat sich bei diesem Fernsteuersystem als eine ohne Schwierigkeiten ausführbare Maßnahme erwiesen.
• In Netzen, in denen sowohl der Sternpunkt des speisenden Transformators als auch der Sternpunkt von an das Netz angeschlossenen Umspannern geerdet ist, scheitert die Durchgabe von Signalimpulsen nach diesem Fernsteuerverfahren, weil unter der Voraussetzung einer verlustfreien Erdung der Transformatorsternpunkte vor und hinter der Taststelle durch die einpolige Unterbrechung keine Verzerrung des Spannungsdreiecks hinter dem Tastschalter erreicht wird. Dies gilt insbesondere in jenen Fällen, in denen der Sternpunkt des speisenden Transformators mit dem geerdeten Nulleiter und dieser wiederum hinter der Taststelle mit im Sternpunkt geerdeten bzw. genullten oder gegen Nulleiter geschalteten Abnehmern (Transformatoren, Motoren, elektrische Beleuchtung) verbunden ist. Um auch in solchen Fällen, die hauptsächlich in Niederspannungsnetzen auftreten, dieDurchgabe von Spannungsabsenkungsimpulsen zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, für die Dauer der einpoligen Unterbrechung eines der drei Hauptleiter auch die Sternpunkterd-bzw. Nulleiterverbindung aufzuheben. Dies wird in Niederspannungsnetzen durch Verwendung- eines zweipoligen Tastschalters erreicht, dessen einer Kontakt T1 (in Fig. q.) die Unterbrechung eines der drei Hauptleiter und dessen anderer Kontakt T2 die Unterbrechung der Sternpunktnulleiterverbindungübernimmt. Die beiden Kontakte sind analog wie oben mit T1, T2 bezeichnet. Bei gleichzeitiger öffnung der beiden Schalter T1 und T2 tritt hinter der Täststelle T, die normale Spannungsverlagerung auf, die beispielsweise das Oszillogramm der Abb. 3 zeigt.

Claims (3)

1. PATGNTANSPRÜCIIE: I. Fernsteueranlage mit Kommandogabe durch mehrfache kurzzeitige Unterbrechung des Energieverteilungsnetzes, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Unterbrechung dienenden Tastschalter sowie die Erdschlußspulen eines kompensierten Netzes im Netz so angeordnet sind, daß diese während der einpoligen Unterbrechung des Drehstromnetzes mit der ihnen zugeordneten Erdkapazität des Netzes dreipolig verbunden bleiben.
2. 2. Fernsteueranlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Erdschlußspulen bei unvermeidlicher Trennung von der zugeordneten Netzkapazität durch die einpolige Tastung für die Dauer der Tastung von dem zugeordneten Transformatorsternpunkt synchron abgetrennt cv erden.
3. 3. Fernsteueranlage nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Erdschlußspule ein Überspannüngsableiter geschaltet wird, der bei Abtrennung der Erdschlußspulen während eines bestehenden Erdschlusses den evtl. frei werdenden magnetischen Energie. Inhalt der Erdschlußspulen ableitet. Fernsteueranlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechungsdauer des Spulenschalters um ein geringes länger eingestellt wird als die Unterbrechungsdauer des das Drehstromnetz unterbrechenden Tastschalters. >. Fernsteueranlage nach Anspruch I bis .4 in vor und hinter dem Tastschalter im Sternpunkt geerdeten INTetzen, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehstromnetz und die Sternpunkterdverbindung der Speisestelle synchron unterbrochen werden. G. Fernsteueranlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichzeitige einpolige t_'nterbrechung des Drehstromnetzes und der Sternpunkterdverbindung durch einen zweipoligen Wechselstroinschalter ausgeführt wird.