DE866813C - Anordnung zur Aufhebung der Wirkkomponente des Erdschlussstromes kompensierter Netze - Google Patents

Description

• Anordnung zur Aufhebung der Wirkkomponente des Erdschlußstromes kompensierter Netze In kompensierten Drehstromnetzen wird bei Erdschluß eine Phase der über Eden Erdsch:lußlichtbogen fließende kapazitive Ladestrom des Netzes durch den entgegengesetzten, gleich großen induktiven Blindstrom der Petersenspule bis auf einen Reststrom aufgehoben und .damit der Lichtbogen zum Erlöschen gebracht. Hierbei ist Voraussetzung, daß der Reststrom, der sich aus einer auf genaue Abstimmung zurückzuführenden Blindkomponente, aus Oberwellen und einer Wirkkomponente zusammensetzt, einen Grenzwert nicht überschreitet. Während man die Abstimmung sehr genau vornehmen kann und auch den Oberwellengehalt des Erdschl.ußstromes durch mäßige Kernsättigung der Netztransformatoren klein halten :kann, ist die Wirkkomponente, die durch (den Ohmschen Widerstand der Leitung, durch Ableitungsverluste und vor allem durch Koronaverluste hervorgerufen wird, nur schwer zu beeinflussen. Vor allem bei Höchstspannungen erschwert sie die Erdschlußlöschung in zunehmendem Maße.
• Es ist vorgeschlagen worden, im Erdschlußfalle über (die Petersenspule und die Erdschlußstelde einen Wirkstrom zu leiten, der der störenden Wirkkomponente entgegengesetzt gleich ist und sie damit aufhebt bzw. absaugt. Hierzu muß jeweils eine Hilfsspannung, die der auf den Erdschluß arbeitenden Phasenspannung um 9o° nacheilt, auf den Sternpunkt des Netzes geschaltet werden, deren Größe sich zur Phasenspannung verhält wie die Wirkkomponente des Erdschlußstromes zum gesamten unkompen.sierten Erdschlußstrom.
• Es ist ferner vorgeschlagen worden, die geeignete Hi.lfsspannun@g über einen Transformator aus den drei verketteten Spannungen :des Netzes durch Erdschlußrelais auswählen zu lassen und durch Schnellsehalter auf die Petersenspule zu schalten.
• Die Anordnung gemäß der Erfindung vermeidet die vorerwähnten Schalter und Relais und gestattet ..eine verzögerungsfreie Auswahl und Zuschaltung der- Hilfsspannung: Sie besteht im wesentlichen darin, däß bei einer Anordnung zur Erdschlußkompensation der vorerwähnten Art, bei der im Erd schlüßfalle eine Hilfsspannung geeigneter Phasenlage auf !den Endschlußkreis geschaltet wird, die Schaltung idurch gittergesteuerte Gefäße vorgenommen wird, wobei jeweils durch (den Ausfall einer Phasenspannung durch Erdschluß diejenigen Gefäße gezündet werden, die eine zu dieser Phasenspannung um 9o° phasenverschabene Hilfsspannung einschalten.-Ein Ausführungsbeispiel- der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung :noch näher erläutert. Bei diesem werden die Spannungsauswahl und :die Schaltung von gittergesteuerten Entladungsgefäßen beispielsweise von. Quedksilberdampfgleichrichtern gleichzeitig vorgenommen: Fig. i zeigt v-wei .dreianodige gittergesteuerte Gefäße i und 2 der üblichen Ausführung, bei denen zwei einander zugeordneten Anoden jeweils eine Halbwelle (der angelegten Hilfsspannungen euv, evw und euw schalten. An dem Transformator 3 liegen die verketteten Spannungen EUv, Evw und Etxu: - Der primär in Dreieck geschaltete Eingangstransformator überträgt die verketteten Spannungen Euv; Evw und- Euter auf idie in -Doppelstern geschälteteSekundärseite, wo ihnen die erforderlichen Hilfsspannungen euv, evw und euw entsprechen. Die Emden der Primärwicklung des Anschlußwandlers 9 sind mit den Kathoden der beiden Gleichrichtergefäße verbunden, während :die Mitte der Wicklung an den sekundärseitigen Sternpunkt .des Eingangstransformators angeschlossen ist. Liegt :beispielsweise die Phasenspannung Euo im Erdschluß, so muß .die Hilfsspannung evw freigegeben werden (Phasenlage gemäß Fig.2). Das geschieht durch den Ausfall einer vordem Erdschluß von der Phasenspannung Euo an den Anoden R1,2 erzeugten negativen Gitterspannung; die einer besonderen Meßschaltung q. als Gleichspannung entnommen wird. Die Meßschaltüng kann beispielsweise aus drei Spannungen bestehen, von denen jeweils ein. Relais anspricht,. wenn im Erdschluß die Phasenspannung `der von ihm überwachten Phase absinkt. Hierbei schaltet .das Relais die Sperrspannung der ihm zugeordneten Gitter ab. Es ist. aber auch eine relaislose Schaltung möglich, in der die Gitterverspannung unmittelbar von der Phasenspannung (gemäß Feg: i) erzeugt wird und im Erdschluß mit der Phasenspannung der geerdeten Phase verschwindet.
• Um die Wechselspannungen-Euo, Eve und Etw möglichst verzögerungsfrei in Gleichspannungen zu verwandeln, werden von den Phasenspannungen im Meßkreis .durch je einen Ohnisehen Widerstand 5 und je einen kapazitiven Widerstand:6 jeweils zwei um 9o° phasenverschobene Stromkomponenten entnommen, --die in Trockengleichrichtereinrichtumgen 7 an den Widerständen 8 eine Gleichspannung g,#riäß Fig. ,3 erzeugen. Die Zeitkonstante der Anordnung kann :beliebig klein gehalten werden und beträgt praktisch--nur-Bruchteile einer HalbwelIendauer. Im Erdschluß !brennt- also jeweils nur je eine Anode in beiden Gefäßen. Der von der Hilfsspannung erzeugte Strom wird durch den Wandler 9 auf den Erdschlußspwlenkreis io übertragen, und dadurch wird in diesem die Wirkkomponente des Erdschlußstromes kompensiert. Im Normalbetrieb sind die Gefäße r und 2 stromlos; es 'rennt lediglich ein schwacher Zündlichtbogen.
• Eine weitere Schwierigkeit bei der Löschung der Wirkkomponente ist ihr stark schwankender Effektivwert, der sich mit dem Feuchtigkeitsgehalt der Luft in weiten Grenzen ändern kann. Genügt die Verringerung der Wirl&omponente um 5o°/o ihres Höchstwertes zur Erzielung einer einwandfreien Löschung, so kommt man mit einer mittleren Kompensationsspannung aus. Anderenfalls kann die Hilfsspannung in einer erfahrungsgemäß festgestellten .Abbängib°'keit vom Wetter oder vom Feuchtigkeitsgehalt der Luft von Hand oder selbsttätiggeregelt werden. Mann kann bei Anwendung einer stufenlosen Regelung die Zusatzspannung fest einstellen und sie :bei Eintritt eines Erdschlusses in wenigen Sekunden von Null auf ihren Höchstwert regeln, wenn der Dämpfungswiderstand des Netzes in weiten Grenzen schwankt. Die Löschung des Lichtbogens erfolgt dann beim Durchlaufen der gerade jeweils erforderlichen Kompensationsspannung. -Dadurch, .daß -man den -Eingangstransformatör oder Anschlüßwandler als Regeltransformator ausbildet, (kann man :die Kompensatiöns-Spannung in weiten Grenzen ändern.
• Ein noch einfacheres Verfahren zeigt Fig. i. Man bringt in den Primärkreis. des Anschlußwandlers 9 einen regelbaren Widerstand z i, über den nach Zündung der Steuergefäße der Strom der Petersenspul_e im Maßstab des Übersetzungsverhältnisses -fließt. Die Größe o des Widerstandes ii soll im Grenzfall den höchstmöglichen Dämpfüngswiderstand ö des Resonanzkreises im Kurzschluß entsprechen. Beim Übersetzungsverhältnis ü = i des Anschlußwandlers 9 ist der gesamte Dämpfungswiderstand des Resonanzkreises ö -f- 2, wobei _ d max: ist. Die konstante Hilfsspannung e wird so groß gewählt, daß sie den Ohmschen Spannungsäbfall des Spulenstromes im Widerstand i f gerade kompensiert. Damit bleibt zunächst derDämpfungswvderstand.@O' unkömpensiert. Regelt man jetzt den Widerstand iz von O auf o, so steigt (der auf e'.entfallende Betrag wegen des Erdschlusses köntinüierlieh, so nimmt der auf 2' entfallende Anteil der Kompensationsspannung e einmal den zur Kompensation der Wirkkomponente gerade erforderlichen Betrag an.. In :diesem Augenblick ist die Wirkkomponente des Erdschlußstromes vollständig g-köinpensi@ert, und der Lichtbogen an der Erdschlußstelle erlischt. -Praktisch wird man den Widerstand als. Flüssig" keitswiderstand ausführen und im Erdschluß beispielsweise durch- einen Motor M; wie :oben beschrieben, periodisch von Null auf seinen Höchstwert und wieder zurückregeln. Der Motor wird durch ein Erdschlußrelais, das auf den Anstieg der Nullpunktspannung anspricht, eingeschaltet. Diese Anordnung kann einfacher und wirtschaftlicher als ein regelbarer Anschlußwandler g sein. Auch ist es möglich, den Pegel des Flüssigkeitswiderstandes o bei höhen Leistungen durch Preßluft periodisch zu heben und zu senken, wobei die Preßluftventile durch ein Relais gesteuert werden, das beim Auftreten einer Nullpunktspannung anspricht. Als Ausgang der Regelung ist möglichst eine mittlere Dämpfung des Netzes am Widerstand @o einzustellen.
• Um im Augenblick des Erdschlußeinsatzes, in dem noch die Anoden der gittergesteuerten Gefäße gesperrt sind, Überspannungen an den Anoden zu vermeiden, zu deren Beherrschung die Gitterspannungen nicht ausreichen, empfiehlt es sich, den Wandler 9 so auszulegen, daß seine Sättigungsspannung höchstens 5o01o über der Nennspannung liegt. Die hierbei noch auftretenden, nur energieschwachen Spannungsspitzen können durch einen Widerstand 12 parallel zur Sekundärwicklung des Wandlers 9, und zwar vorteilhafterweise durch einen spannungsabhängigen Widerstand, unschädlich gemacht werden.

Claims (16)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Aufhebung der Wirkkomponente des Erdschlußstromes kompensierter Netze, bei der im Erdsehlußfall eine Hilfsspannung geeigneter Phasenlage in den Erdschlußkreis eingeschaltet wird, gekennzeichnet durch die Verwendung gittergesteuerter Gefäße in einer solchen Schaltung, daß jeweils durch den Ausfall einer Phasenspannung im Erdschluß diejenigen Anoden gezündet werden, die eine zu .dieser Phasenspannung um go° phasenverschobene Hilfsspannung einschalten.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Verwendung von zwei dreiphasigen Quecksiliberdamp.fgleichrichtern (1, 2), bei denen zwei einander zugeordnete Anoden je eine Halbwelle der anliegenden Hilfsspannung durchlassen.
3. 3. Anordnung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß .die Hilfsspannung einem am überwachten Netz liegenden Eingangstransformator (3) entnommen wird, .der primär in Dreieck und sekundär in Doppelstern geschaltet ist, wobei die einander zugeordneten Anoden der beiden Gefäße (i und 2) an den Enden zweier Sekundärwicklungen liegen, deren Spannungen um 18o° phasenverschoben sind.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittenanzapfu.ng der Primärwicklung des Anschlußwandlers (9) mit dem Nullpunkt der Sekundärwicklung des Eingangstransformators (3) verbunden ist, während die Enden der Primärwicklung mit den Kathoden :der beiden Gefäße verbunden sind.
5. 5. Anordnung nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß :die Phasenauswahl durch drei Erdschlußrelais getroffen wird, die beim Ansprechen jeweils eine zugeordnete Gittersperr.spannung abschalten.
6. 6. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichgerichteten Phasenspannungen des Netzes unmittelbar als Gittersperrspannung verwendet werden.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 6, gekennzeichnet.durch je einen Phasenspalter für die Phasenspannungen, der aus einem Ohmschen Widerstand und einem Kondensator besteht und die Phasenspannungen in zwei um annähernd 9o° gegeneinander phasenverschobene Komponenten zerlegt, die gleichgerichtet eine Gleichspannung ergeben. B.
8. Anordnung .nachAnspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsspannung vorzugsweise am Eingangstransformator (3) oder am Anschlußwandler (9) geregelt wird. g.
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Hilfsspannung selbsttätig in Abhängigkeit von der Witterung erfolgt. io.
10. Anordnung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Mittel, die den Regelwiderstand stetig und wiederholt zwischen einem Höchst-und einem Kleinstwert regelbare Hilfsspannung. i i.
11. Anordnung nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei konstanter Hilfsspannung der zugehörige Wert der Netzdämpfung durch einen regelbaren Widerstand konstant gehalten wird, der unmittelbar oder mittelbar in Reihe mit der Erdschlußspule liegt.
12. 12. Anordnung nach Anspruch i i, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelwiderstand auf der Primärseite des Anschlußwandlers (9) liegt.
13. 13. Anordnung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch Mittel, die den Regelwiderstand im Erdschluß selbsttätig zwischen zwei Grenzwerten ändern. 1d..
14. Anordnung nach Anspruch i i, gekennzeichnet durch einen regelbaren Flüssigkeitswiderstand,dessen Elektroden .durch einen vom Erdschlußstrom eingeschalteten Motor (II) oder durch andere mechanische, von Erdschlußrelais ausgelösten Antriebsmittel bewegt werden.
15. 15. Betriebsweise .der Anordnung nach Anspruch i i, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Flüssigkeitspegels durch eine Druckluftanlage mit von Erdschlußrelais gesteuerten Ventilen geändert wird.
16. 16. Anordnung nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, @daß parallel zu der Sekundärwicklung des mit niedriger Sättigungsspannung ausgelegten Anschlußwandlers (9) ein unveränderlicher oder spannun-sabhäno-i,-erWi-@derstand (12) liegt.