DE973253C

DE973253C - Transformator mit Erdschlussspule

Info

Publication number: DE973253C
Application number: DEA10308D
Authority: DE
Inventors: Willy Dr-Ing Rabus
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1940-10-31
Filing date: 1940-10-31
Publication date: 1959-12-31

Description

Bei der Abschaltung von Doppelerdschlüssen vor einem Transformator, an dessen Nullpunkt eine Erdschlußspule gegen Erde eingeschaltet ist, treten unter gewissen Bedingungen am Nullpunkt dieses Transformators bzw. auch an seinen Netzklemmen hohe Überspannungen auf. Es ist bekannt, diese dadurch unschädlich zu machen, daß zur Erdschlußspule ein Überspannungsableiter mit Löschfunkenstrecke und spannungsabhängigem Widerstand parallel geschaltet wird. Gemäß der bisher üblichen Bemessung wird der Ableiter für die o,8fache verkettete Betriebsspannung ausgelegt. Bei einer Netzspannung von z. B. 220 kV würde also ein Ableiter für eine Nennspannung von 0,8 · 220 = 176 kV vorgesehen werden. Wie jedoch eingehende Untersuchungen gezeigt haben, kann auf diese Weise kein voller Schutz des Transformators erreicht werden. Es können vielmehr unter Umständen, und zwar vor allem bei" hohen Betriebsspannungen, Klemmenüberschläge mit ihren nachteiligen Folgen auftreten.

In Netzen hoher Betriebsspannungen werden nämlich heute vielfach Schalter benutzt, die in ihrem Verhalten einem idealenSchalter nahekommen, d. h. daß die Lichtbogenspannung im Verhältnis zur Betriebsspannung vemachlässigbar klein ist. Wird mit Hilfe eines solchen Schalters ein Doppelerdschluß vor einem

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mit einer Erdsclüußspule ausgerüsteten Transformator abgeschaltet, dann tritt bekanntlich über einer der von der Störung betroffenen Transformatorspulen eine Schaltüberspannung von ungefähr doppeltem Augenblickswert der gerade herrschenden stationären Eigenspannung auf. Dieser Augenblickswert ist etwa °>75 UjIj₁ (Upii = Betriebsphasenspannung). Der Scheitelwert dieser Schaltüberspannung U₈, die unmittelbar nach der Unterbrechung des Schalters ίο auftritt, wird also

U_s ph 2 ■ o,75

2,i

Andererseits tritt am Nullpunkt des Transformators, wie es ebenfalls bekannt ist, eine Schaltüberspannung, herrührend von der Unterbrechung des induktiven Drosselspulenstromes, auf. In einem näher untersuchten Fall eines Transformators 100 MVA, 220/110/10 kV, an dessen 220-kV-NuUpunkt eine Erdschlußspule von 19 MVA angeschlossen war, war die Stern-

ao punktsüberspannung U₀ pa 4,2 UpJ₁. Zusammen mit der Schaltüberspannung über einer der Transformatorspulen ergab sich an einer der Netzklemmen des Transformators eine Gesamtüberspannung von U_g = 6,3 UpJ₁. Die Durchführungen derartiger Transformatoren, die heute fast ausschließlich als Freilufttransformatoren ausgeführt sind, besitzen Schutzfunkenstrecken, die für die Spannungsreihe 200 eine Regenüberschlagsspannung von Uü = 525 kV,,//, also Un = 740 kV_max besitzen.

In einem 220-kV-Netz, z. B. in welchem diese Transformatoren Verwendung finden, muß mit verketteten Betriebsspannungen bis zu 25OkV₁ also Betriebsspannungen von -— = 145 kV«// gerechnet werden.

Unter Zugrundelegung der obengenannten Zahlen für Ug = 6,3 UpJ₁ wird Ug = 6,3 · 145 = 910 kV_m(ta;. Es ergibt sich hieraus, daß, wie oben schon erwähnt, Klemmenüberschläge auftreten können. Der eingangs erwähnte Sternpunktsableiter für 176 kV Nennspannung besitzt eine Wechselansprechspannung von 2,2 · 176 = 387 kV_e// = 548 kVmux. Nimmt man nun an, daß der Ableiter eine gesteuerte Funkenstrecke enthält, deren Ansprechspannung schon bei der nier in Frage kommenden Mittelfrequenz das o,85fache des Wertes bei Netzfrequenz ist, so wäre diese Ansprechspannung Ua = 465 kY-max- Zu dieser Ansprechspannung würde sich noch die obenerwähnte Schaltüberspannung

Us & 2,1 Up₁₁ Pa 2,1 · 145 = 304 kVmax

addieren, so daß trotz des Ableiters an der Transformatorklemme, die unter ungünstigen Verhältnissen bei 740 kV überschlägt, eine Spannung von U_a = 465 + U₈, zusammen also 769 kN_max auftreten würde, falls der

Überschlag dieser Schutzfunkenstrecke das nicht verhindert. Mit anderen Worten: Bei hoher Betriebsspannung vermag ein nach den bisherigen Grundsätzen bemessener Überspannungsableiter am Sternpunkt des Transformators bei der eingangs erwähnten Schalthandlung nicht in allen Fällen vor Klemmenüberschlag zu schützen.

Erfindungsgemäß wird diesem Übelstand dadurch abgeholfen, daß der Überspannungsableiter für wesentlich, kleinere Stoßansprechspannungen ausgelegt wird, und zwar so, daß seine Ansprechspannung U_a zusammen mit der Schaltüberspannung U_s nur das pa o,giache der niedrigsten Überschlagsspannung der mit einer Schutzfunkenstrecke versehenen Transformatordurchführung erreicht und daß der Widerstandswert der Säule des spannungsabhängigen Widerstandes höher ist, als der Funkenstrecke bei normaler Verwendung des Ableiters zwischen Ableiter und Erde eines Dreiphasennetzes mit isoliertem Nullpunkt entspricht. Für den oben beschriebenen Fall errechnet sich die Ansprechspannung U_a zu

U_a = 0,9 Uü — U_s = 0,9 · 740 - 304 = 364 kV.

In der Zeichnung ist eine Anordnung der in Rede stehenden Art schematisch dargestellt. Hierin bedeuten i, 2, 3 die Wicklungen eines Dreiwicklungstransformators, der durch das Netz 4 gespeist wird. Im Nullpunkt der Wicklung 1 sei die Erdschlußspule 5 gegen Erde 6 eingeschaltet. Parallel zu dieser Erdschlußspule liegt der Überspannungsableiter mit Löschfunkenstrecke und spannungsabhängigem Widerstand 7. Der Leistungsschalter 8 unterbreche den über die Störungsstellen 9 und 10 gebildeten Doppelerdschluß. Unter Annahme eines normalen Drehrichtungssinnes wird beim Öffnen des als nahezu ideal angenommenen Schalters 8 die erwähnte hohe Überspannung auftreten, die aber zufolge der besonderen Auslegung von 7 auf einen unbedenklichen Wert begrenzt bleibt.

Damit der Überspannungsableiter 7 trotz seiner niedrigen Ansprechspannung auch bei Erdschluß und etwaiger betriebsmäßiger Spannungserhöhung noch sicher löscht, wird sein spannungsabhängiger Widerstand für eine höhere Nennspannung ausgelegt, als der Funkenstrecke bei normaler Verwendung in einem Netz zwischen Leiter und Erde entsprechen würde. Die sonst für die Ableiter üblichen Bauregem, wie Verwendung von Löschfunkenstrecken, die nach bestimmten Gesichtspunkten, z. B. Erniedrigung der Ansprechspannung, für Mittelfrequenz und Stoß gesteuert sind, werden zweckmäßigerweise auch hier verwendet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Transformator mit Erdschlußspule und parallel zu dieser angeordnetem Überspannungsableiter mit Löschfunkenstrecke und spannungsabhängigem Widerstand, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechspannung des Überspannungsabieiters (7) so gewählt wird, daß zusammen mit der bei einer Doppelerdschlußabschaltung vor der fraglichen Transformatorwicklung über einer der Transformatorspulen auftretenden höchsten Schaltüberspannung das o.gfache der niedrigsten Überschlagsspannung der gegebenenfalls mit einer Schutzfunkenstrecke versehenen Transformatordurchfüh- iao rung nicht überschritten wird, und daß der Widerstandswert der Säule des spannungsabhängigen Widerstandes höher ist, als der Funkenstrecke bei normaler Verwendung des Ableiters zwischen Leiter und Erde eines Dreiphasennetzes mit isoliertem 1*5 Nullpunkt entspricht.
2. Transformatoranordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Löschfunkenstrecke des Überspannungsabieiters so gesteuert wird, daß bei den mittelfrequenten Ausgleichsvorgängen bei der Doppelerdschlußabschaltung die Ansprechspannung der Funkenstrecke kleiner ist als bei Netzfrequenz.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Früh auf: »Überspannungen und Überspannungsschutz, 1939, S. 7 bis 9, 12, 69, 85 bis 88, 90, 91;

Willheim: "Das Erdschlußproblem in Hochspannungsnetzen «, 1936, S. 246 bis 249;

E. T. Z., 1939, H. 28/9, S. 825 bis 831 und 860 bis 864; Jahrbuch der A.E.G. Forschung, 1940, S. 151 bis 162.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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