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Anordnung zur Übertragung von Drehstromleistungen mit drei Leitern
und einem Reserveleiter Das Patent 845 669 betrifft eine Anordnung zur Übertragung
von Drehstromleistungen mit drei Phasenleitern und einem Reserveleiter. Zwischen
je zwei der abgehenden Leitungen ist eine Drosselspule als Spartransformator geschaltet,
und der Reserveleiter kann außerdem wahlweise mit jeder Phase des speisenden Netzes
verbunden werden. jeder abgehende Phasenleiter ist unmittelbar mit einer der Phasen
R, S bzw. T des speisenden Netzes verbunden. Zwischen zwei dieser Phasenleiter ist
die eine Drosselspule geschaltet. Die andere Drosselspule ist zwischen den dritten
Phasenleiter und den Reserveleiter geschaltet. Die Mitte der einen Drosselspule
ist mit einem entsprechend den Spannungsverhältnissen wählbaren Punkt der anderen
Drosselspule über einen Schalter verbunden. jeder abgehende Leiter ist für sich
abschaltbar.
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Bei einer Übertragungsanordnung dieser Art tritt wie bei jeder Hochspannungsübertragung
die Frage des Erdschlußschutzes auf. Erfindungsgemäß wird zu diesem Zweck eine Erdschlußspule
an einen im störungsfreien Betrieb auf Erdpotential befindlichen Punkt der zwischen
den einen Phasenleiter und den Reserveleiter geschalteten Drosselspule angeschlossen.
An
Hand der Fig.. i bis 7 der Zeichnung wird der Erfindungsgegenstand im folgenden
beschrieben, und zwar zeigt Fig. i den Spannungsstern der Übertragungsanordnung
gemäß dem Hauptpatent. An Hand der Vektordiagramme der Fig. 2 und 3 werden Überlegungen.-e@lägtert,
die zur Ausbildung der erfindungsgernägen, Schaltung gemäß Fig.4 geführt haben.
Die Vektordiagramme der Fig. 5 bis 7 dienen zur Kontrolle der Erdschlußkompensation
für dieeinzelnen möglichen Störungsfälle.
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In Fig. r ist der Spannungsstern der Übertragungsanordnung gemäß dem
Hauptpatent dargestellt. -Die Enden der Spannungsvektoren sind entsprechend
der Bezeichnung der einzelnen Leiter im -Hauptpatent mit den Ziffern i, 2 bzw. 3
und 4 versehen. Dabei sind i bis 3 die an die Phasen R, S und T unmittelbar angeschlossenen
Übertragungsleitungen, 4 ist der Reserveleiter. Zusätzlich ist der Nullpunkt o des
zugehörigen Drehstromsystems gekennzeichnet. Wenn das System keine bleibende Verbindung
mit Erde besitzt, so stellen sich die vier Leiterspannungen gegen Erde so ein, daß
ihre vektorielle Summe o ist. Aus der Darstellung der Fig. i ist ohne weiteres ersichtlich,
daß diese Bedingung bei dem gewählten Übertragungssystem nicht erfüllt ist, das
heißt, das Potential des Nullpunktes o des Drehstromsystems weicht von dem Erdpotential
ab. Wegen der Achssymmetrie des Spannungssternes muß der Erdpunkt allerdings auf
dem Vektor U4 liegen. Seine Lage ist zunächst annähernd eingezeichnet und mit E
bezeichnet.
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Da die genannte Bedingung U1 + Uz + U3 + U4 = o
nicht
nur für die Vektoren selbst, sondern auch für deren auf eine bestimmte Achse, z.
B. die senkrechte Achse, bezogene Komponente erfüllt sein muß, kann man folgende
Beziehungen aufstellen (vgl. Fig.2 _ , .
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und 3):
UE3 = Us - U-vE4 = - 0,732 -
U3 - U- ,
UEls = Ums = - 0,5 ' U3 - U- -
hiermit
_ UEU + U--2, ' UE4 -f- UE3 = o
oder ' (- 0,5 - U3- UE)
-2-0,732 - U3- UE + U3- U- = 0
oder -0,732' U3-4' UE
= O
oder
Der Punkt E des Erdpotentials liegt also im Vektordiagramin der Fig. 2 18,3 °/o
oberhalb von o, bezogen auf den Vektor Ui bzw. bei - .
der verketteten Spannung der Drosselspule 22 in Fig. i des Hauptpatents, gezählt
vom Phasenleiter 3 aus. Der Nenner 173,2 in der vorstehenden Gleichung ergibt sich
aus dem Spannungsstern der Fig. i der Zeichnung. Wenn nämlich hier die Länge eines
Vektors, das heißt der Radius des Leises, mit ioo angenommen wird, so ist die Entfernung
zwischen den Endpunkten i und 3 bzw. 2 und 3 der Spannungsvektoren 173,2
Aus dieser Überlegung ergibt sich eine Schaltung, die in Fig. 4 schematisch als
Teil der Gesamtschaltung dargestellt ist. Gezeichnet sind dabei lediglich der Phasenleiter
3, der Verbindung zur Netzphase T hat, sowie der Reserveleiter 4, der über die Schalter
14 und 15 mit der hier nicht dargestellten Drosselspule (2i der Fig. i des Hauptpatents)
zwischen den hier ebenfalls nicht gezeichneten Phasenleitern i und 2 verbunden ist.
Gezeichnet sind ferner die Schalter iii, ii2 und 1i3,- mit denen der Reserveleiter
4 im Störungsfall wahlweise an die Phasen R, S oder T angeschlossen werden kann.
Die nicht näher bezeichnete Erdschlußspule muß zur einwandfreien Kompensation an
einen Punkt der Drosselspule 22 angeschlossen werden, der entsprechend rund 68 °/o
der an der Drosselspule 22 auftretenden Gesamtspannung vom Phasenleiter 3 entfernt
ist.
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Nimmt man beispielsweise einen Erdschluß des Phasenleiters 3 an, so
gilt das Stromdiagramm der Fig. 5 mit einem Gesamterdschlußstrom von 4,737, Einheiten.
Für Erdschluß der Phase 4 gilt das Stromdiagramm der Fig. 6 mit 2,ig6 Stromeinheiten.
Bei einem Erdschluß der Phasen i bzw. 2 gilt das Stromdiagramm der Fig. 7 mit jeweils
3,69 Stromeinheiten. Dabei ist allerdings vörausgesetzt, daß die vier Leiter symmetrische
Eigenschaften aufweisen, das heißt untereinander gleiche Kapazitäten besitzen.
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An der Erdschlußspule liegt bei einem Erdschluß des Leiters 3 die
Spannung UE3 = U3 - (i -f- o,183) = i,183 U3. Da die Erdschlußspule nach
der bekannten Abstimmungsregel die gleiche Leitfähigkeit haben soll wie die vier
Leiterkapazitäten zusammen, ist die Zahl i,183 zu vervierfachen, und man erhält
als Spulenstrom 4,732 Einheiten, die den im Fall der Fig.5 auftretenden Erdschlußstrom
von gleichfalls 4732 Einheiten genau kompensieren, sofern man von -den Verlusten
absieht.
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Für den Erdschluß des Leiters 4 erhält man in ähnlicher Weise 0,549
- U3 - 4 = 2,196 U3 entsprechend dem Fehlerfall gemäß Fig. 6. Für einen Erdschluß
an den Leitern i oder 2 ergibt sich 0992 ' U3 ' 4 = 3688 U3 .
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Es wird also bei jedem Erdschlußfehler, gleichgültig in welchem Leiter
er auftritt, eine vollständige Kompensation erreicht wie in einem normalen Drehstromsystem,
ohne daß es besonderer Schaltmaßnahmen bedarf. Nur beim Übergang vom Vierleiterbetrieb
auf Drehstrom ist die nicht näher bezeichnete Erdschlußspule von dem Punkt E der
Drosselspule 22 auf den Sternpunkt des nicht dargestellten Drehstromtransformators
umzuschalten,
und gleichzeitig ist ihre induktive Leitfähigkeit im Verhältnis q.: 3 zu vermindern.