DE760151C

DE760151C - Einrichtung zur selbsttaetigen Einstellung einer zum Erdschlussschutz eines Wechselstromnetzes dienenden Loeschinduktivitaet bei AEnderung der Teilkapazitaet des Netzes gegen Erde

Info

Publication number: DE760151C
Application number: DEA93924D
Authority: DE
Inventors: Julius Jonas
Original assignee: BROWN AG; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BROWN AG; BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1941-08-13
Filing date: 1941-08-13
Publication date: 1954-02-22
Also published as: CH220320A

Description

Einrichtung zur selbsttätigen Einstellung einer zum Erdschlußschutz eines Wechselstromnetzes dienenden Löschinduktivität bei Änderung der Teilkapazität des Netzes gegen Erde

Es sind Einrichtungen. zur Abstimmung

von regelbaren Erdschlußlöschspulen in ge-

erdeten Hochspannungsnetzen bekannt, welche

selbsttätig die Löschspule auf Dissonanz zwi-

schen der Betriebsfrequenz und der Eigen-

frequenz des aus Drossel und Netzkapazität

gegen Erde bestehenden Schwingungskreises

einstellen. Dinesi geschieht durch Verwendung

einer in den Erdschlußstromkreis eingefügten

Spannung netzfremder, gegebenenfalls ein-

stellbarer Frequenz und eines die Phase

zwischen Strom und Spannung .des Erdschluß-

kreises messenden Relais, welches zur Ein-

stellung der Induktivität,der Löschspule dient.

Diese Einrichtung arbeitet in der Weise, daß

die Einstellvorrichtung zur Ruhe kommt, wenn

der Phasenwinkel zwischen Strom und Span-

nung den, Wert o erreicht, mit anderen Worten,

wenn der Erdschlußstromkreis auf Resonanz

in bezug auf .die Hilfsfrequenz eingestellt ist.

Hinsichtlich der Betriebsfrequenz befindet

sich der Erdschlußstromkreis dann ent-

sprechend dem Verhältnis von Hilfsfrequenz

zur Betriebsfrequenz in Dissonanzabstim-

mung. Diese Einrichtung hat jedoch den

Nachteil, daß durrh die Einstellung der Erd,-

schlu,ßschwingungskreise auf Resonanz be-

züglich der Hilfsfrequenzspannung :die durch

die Z'nsymmetriespannung hervorgerufene

Spannungsverlagerung des Netzes zwar ver-

mieden oder zum mindesten stark herabgesetzt

wird; andererseits aber wird durch die Ein-

fügung der Hilfsspannung betriebsfremder

Frequenz und Resonanzabstimmung auf diese

eine Spannungsverlagerung des Netzes ent-

sprechend dieser auf den Erdschlußschwin-

gungskreis wirkenden Spannung herbeige-

führt. Das Ausmaß dieser Verlagerung hängt

sehr von der Größe der Hilfsfrequenzspan-

nung ab.

Dieser Nachteil soll erfindungsgemäß durch

eine besondere Ausbildung der die Lösch-

induktivität regelnden Einrichtung vermieden

werden, und es ist Gegenstand der Erfindung,

eine Einrichtung zur selbsttätigen Einstellung

einer zum Erdschlußschutz eines Wechsel-

stromnetzes dienenden Löschinduktiv ität bei

Änderung der Teilkapazität des Netzes gegen

Erde, bei welcher eine den Steuerstrom und

dieSteuerspannung liefernde Hilfsstromquelle

netzfremder Frequenz in Reihe zu mindestens

einem Teil der gesamten Löschinduktivität in

den Erdungskreis eingefügt ist und die selbst-

tätige Einstellung der Löschspule durch eine

vom Steuerstrom und von der Steuerspannung

betätigte Regeleinrichtung bewirkt wird.

welche die Größe der Löschinduktivität so

lange ändert, bis eine bestimmte Phasen-

verschiebung zwischen Steuerstrom und

Steuerspannung erreicht ist, wobei erfindungs-

gemäß der Wert dieser Phasenverschiebung so

gewählt ist, daß sich die Löschinduktivität in

der Ruhestellung der Regeleinrichtung in

Dissonanzabstimmung mit der Netzkapazität

gegen Erde sowohl in bezug auf die Betriebs-

frequenz als auch in bezug auf die Frequenz

der Hilfsstromquelle befindet.

Die -die Löschinduktivität regelnde Ein-

richtung ist also so ausgebildet. daß sie bei

einem wählbaren, in bezug auf die Hilfs-

frequenz vom Resonanzwert abweichenden

Abstimmungswert zur Ruhe kommt.

Die Erfindung sei an Hand des Ausfüh-

rungsbeispiels der Figur näher erläutert. Es

bedeutet o den Nullpunkt des Netzes 1', F_ die

Erde, Ni die Teilkapazität des Netzes gegen

Erde, L die regelbare Löschinduktivität.

B den Regelkontakt, H den Hilfsgenerator.

der eine Frequenz ci 2 vom etwa n-fachen der

Betriebsfrequenz (#)I liefert. Dieser Hilfs-

generator liefert zwei um go° in der Phase !

verschobene Spannungen. Demgemäß besitzt

er zwei (elektrisch) aufeinander senkrecht

stehende Klemmenpaare. Dem Klemmen-

paar r, 3 wird der Hilfsstrom i, dem Klemmen-

paar 2, d. die Hilfsspannung E entnommen.

Beide Größen werden der Regeleinrichtung <-i

zugeführt. A ist hach Art eines Kreuzspulen-

instrumentes ausgebildet; es besitzt also eine

feste Stromspule und zwei Spannungs-

spulen l':, I'2 von denen die eine, j-1, eben-

falls fest, die andere. 1 -2, beweglich ist. Die

Phase des Stromes in den Spannungsspulen

wird mit Hilfe einer geeigneten Reaktanz D

nun so eingestellt. daß sich ein Drehmoment o

ergibt, wenn der Strom i in der Stromspule S

eine bestimmte wählbare Phasenverschiebung

gegen die Spannung e hat. Während sich bei

Phasenverschiebung o eine Einstellung der

Löschinduktivität auf Resonanz mit der Ka-

pazität in bezug auf die Hilfsfrequenz ergeben

würde, entspricht einer von o ab-,veichenden

Phasenverschiebung die Einstellung der

Löschspule auf Dissonanz bezüglich der Hilfs-

frequenz c#)z, oder mit anderen Worten, auf

Resonanz bezüglich einer von der Hilfs-

frequenz abweichenden Frequenz w,x. Nun

kann man die Phase zwischen Löschspulen-

strom und Hilfsfrequenzspannung so wählen,

daß diese ideelle Frequenz m, nicht mit der

Betriebsfrequenz zusammenfällt, sondern vor-

teilhaft zwischen dieser und der Hilfsfrequenz

liegt. Man hat es also völlig in der Hand, die

Dissonanzabstimmung in bezug auf die Hilfs-

frequenz so zu wählen, daß auch in bezug auf

die Netzfrequenz eine Dissonanzabstimmung

besteht. Wählt man z. B. als Hilfsfrequenz o)2

eine Frequenz von .46 Perioden und stellt die

Löschinduktivität so ein, daß sie bei 48 Pe-

rioden sich in Resonanz mit der Teilkapazität

des Netzes gegen Erde befindet, dann ist sie

gegen die Netzkapazität bezüglich der Hilfs-

frequenz um etwa g°lo, bezüglich der Netz-

frequenz von 50 Perioden um 8% verstimmt.

Dies ergibt sich aus folgenden t'berleguri-

gen. Bezeichnet man mit v das Verhältnis L.r ,

worin Lo die Induktivität der Löschspule

bei Resonanzabstimmung für die Betriebs-

frequenz (o, Lx die Induktivität der Löschspule

bei Resonanz mit einer wählbaren Fre-

quenz cox bedeutet, und bezeichnet ferner ('die

Netzkapazität gegen Erde. dann bestehen die

Beziehungen

Z Z

r@= = Lö @.- , n@'_ = 1X C

und es ergibt sich -

c-u

.r

(0z

Wählt man beispielsweise als erregende

Frequenz im Abstimmungskreis die Fre-

quenz U'2-46 N, stellt aber die Induktivität

der Löschspule dabei auf Resonanz mit der

Frequenz cox=48 - ein. dann errechnet sich

der Verstimmungsgrad gegen die Betriebs-

frequenz (o aus der Gleichung

d(8-

= 5 02 0,(".

Gegen die Resonanz bei Netzfrequenz ist die

Spule also um 811/a verstimmt. .

Gegenüber der Frequenz von 46 - dagegen

hat % den Wert

2

v2 - . 482 - 0,913.

Die Verstimmung beträgt also etwa 911/o.

Eine erhebliche Spannungsverlagerung

wird also, weder durch die 46perio,dige noch

durch die 5operiodige im Erdungskreis wir-

kende Spannung hervorgerufen. Der bereits

genannte Vorteil dieser Einrichtung liegt

darin, daß sie ein vom Erdpotential wenig

abweichendes Potential besitzt und nicht an

Hochspannung liegt und daß der Hochspan-

nungsschnellschalter zum Abschalten bei Ein-

tritt eines Erdschlusses vermieden wird. Ein

weiterer Vorteil ist darin zu erblicken, daß

wegen der Dissonanzabstimmung der Lösch-

induktivität in bezug-auf die betriebsfremde

Frequenz der Hilfsstromquelle deren Fre-

quenz nichtdem l-'v-fachen Wert der Betriebs-

frequenz (v C i), sondern einem kleineren

Wert, z. B. dem v-fachen der Betriebsfrequenz,

entsprechen muß. Diese größere Verschieden-

heit der beiden Frequenzen hat zur Folge, daß

die störende Beeinflussung der Regeleinrich-

tung durch Ströme der Betriebsfrequenz prak-

tisch ganz in Fortfall kommt, so daß die

Regeleinrichtung mit sehr geringer Dämpfung

arbeiten kann. Aber es ist zu berücksichtigen,

daß im Erdschlußfalle der ganze Erdschluß-

stromdurch .den Teil der Einrichtung fließt,

der den Hilfsstrom liefert. Man könnte auch

hier dem durch eine Überbrückungsleitung be-

gegnen, welche im Störungsfalle automatisch

geschlossen wird und den großen Erdschluß-

strom von der Hilfseinrichtung ableitet. Man

kann aber auch parallel zum stromliefernden

Teil des Hilfsgenerators eine Drosselspule

schalten, die infolge hoher Sättigung eine mit

wachsendem Strom stark abnehmende Induk-

tivität besitzt, oder man bedient sich eines

Zwischentransformators zwischen Hilfs-

generator und der Stromspule des Kreuz-

spuleninstrume@ntes, wobei auch dieser Trans-

formator frühzeitig hoch gesättigt sein müßte.

Es ist nicht erforderlich, daß das Kreuzspulen-

instrument selbst das Kraftmoment zur Be-

wegung des Einstellhebels B liefert, die Ein-

stellung kann auch auf indirektem Weg, z. B.

mit Hilfe eines Servomotors, erfolgen, für

welchen das Kreuzspuleninstrument nur den

Impuls liefert. An Stelle eines Generators, der

sowohl den Hilifsstrom ails auch die Hilrfs,-

spannung liefert, können auch in bekannter

Weise zweigetrennte, aber von gemeinsamem

Motor angetriebene Generatoren verwendet

werden. Die beschriebene Einrichtung ist auch

anwendbar, wenn außer der geregelten Lösch-

induktivität sich noch weitere Löschinduk-

tivitäten im Leitungsnetz befinden, wobei

diese in ganz beliebiger Weise angeschlossen

sein können.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur selbsttätigen Ein- stellung einer zum Erdschlußschutz eines Wechselstromnetzes dienenden Lösch- induktivität bei Änderung der Teil- kapazität des Netzes gegen Erde, bei welcher eine :den Steuerstrom und die Steuerspannung lieferndeHilfsstromquelle netzfremder Frequenz in Reihe zu min- .destens einem Teil der gesamten Lösch-, induktivität in den Erdungskreis eingefügt ist und die selbsttätige Einstellung der Löschspule durch eine vom Steuerstrom und von der Steuerspannung betätigte Regeleinrichtung bewirkt wird, welche die Größe der Löschinduktivität so lange ändert, bis eine bestimmte Phasenverschie- bung zwischen Steuerstrom und Steuer- spannung erreicht ist, dadurch gekenn- zeichnet, daß der Wert dieser Phasen- verschiebung so gewählt ist, daß sich die Löschinduktivität in der Ruhestellung der Regeleinrichtung in einer die Spannungs- verlagerung des Netzes vermindernden Dissonanzabstimmung mit der Netzkapa- zität gegen Erde sowohl in bezug auf die Betriebsfrequenz als auch in bezug auf die Frequenz der Hilfsstromquelle befindet. 2. Einrichtung nach Anspruch i, da- durch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Hilfsstromquelle und die der Ruhe- stellung (der Regeleinrichtung ent- sprechende Phasenverschiebung zwischen Steuerstrom und -spannung so gewählt sind, daß der erzielte Kompensationsgrad einem der gewünschten Dissonanzabstim- mung entsprechenden Wert entspricht. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, da- durch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Hilfsstromquelle dem v-fachen Wert der Betriebsfrequenz entspricht,. wo v das Verhältnis der Löschinduktivität für volle Kompensation der Netzkapazität gegen Erde zur Löschinduktiv ität bei der ge- wünschten Abstimmung bedeutet. q.. Einrichtung nach Anspruch i, da- durch gekennzeichnet, daß der Steuerstrom und die Steuerspannung einem gemein- samen Hilfsgenerator entnommen werden, wobei aber der Steuerstrom und die . Steuerspannung getrennten, um 9o° e1. gegeneinander versetzten Wicklungen ent- nommen werden. 5. Einrichtung nach Anspruch i, da- ,durch gekennzeichnet, daß der Steuerstrom und die Steuerspannung getrennten Hilfs-

generatoren gleicher Frequenz entnommen werden. 6. Einrichtung nach Anspruch i. da- durch gekennzeichnet, daß die Regel- einrichtung nach Art eines Kreuzspulen- instrumentes ausgeführt ist. j. Einrichtung nach Anspruch i. da- durch gekennzeichnet, daß die Einstellung der Löschinduktivität mit Hilfe eines Serc omotars erfolgt. dem das Ilreuz- spuleninstruntent die Impulse liefert. B. Einrichtung nach Anspruch i. da- durch gekennzeichnet. daß die Hilfsstrom- quelle mit einem Pol geerdet ist. g. Einrichtung nach Anspruch i, da- durch gekennzeichnet daß eine die Hilfs- stromquelle mit Hilfe einer Schnellschalt- einrichtung überbrückende Leitung vor- gesehen ist, die bei Eintritt eines Erd- schlusses selbsttätig geschlossen wird und ,cährend der Dauer des Erdschlusses ge- schlossen bleibt. io. Einrichtung nach Anspruch i. da- durch gekennzeichnet, daß parallel zur

Hilfsstromquelle eine bei zunehmendem Strom frühzeitig hochgesättigte Induk- tivität geschaltet ist, deren Wicklung so dimensioniert ist, daß sie den Erdschluß- strom ohne Schädigung dauernd führen kann. i i. Einrichtung nach Anspruch io, da- durch gekennzeichnet. daß die Induktiaität frühzeitig hoher Sättigung durch einen zwischen Hilfsstromquelle und Regel- einrichtung geschalteten Transformator gebildet ist. 12. Einrichtung nach Anspruch i, da- durch gekennzeichnet. daß sich außer der geregelten Löschinduktivität noch weitere Löschinduktivitäten im Leitungsnetz in beliebiger Anschlußart befinden.

Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik ist im Erteilungs- verfahren folgende Druckschrift in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschrift -N r. 630 9g9.