DE976482C - Anordnung zur Unterdrueckung des Erdschlussstromes in Hochspannungswechselstromnetzen - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGrEBENAM 3. OKTOBER 1963

A8i2oVIIIbl2ic

Zur Unterdrückung des Erdschlußstromes in Hochspannungsnetzen ist es bekannt, entsprechend der Phasenzahl des Netzes Drosselspulen vorzusehen, die je an eine Phase angeschlossen und im Nullpunkt geerdet sind. Um im Erdschlußfalle die Induktivität der Drosselspulen und damit den Erdstrom dem augenblicklichen Zustand des Netzes anpassen zu können, sind zusätzliche Wicklungen bei den Drosselspulen vorgesehen, durch die eine Veränderung der Induktivitätswerte gegenüber den im Leerlauf bestehenden Werten erreicht wird. Auf diese Weise konnte auf die ursprüngliche Art der Induktivitätseinstellung, nämlich auf veränderliche Luftschlitze, verzichtet werden, die in konstruktiver Hinsicht gewisse Schwierigkeiten bereiten und außerdem noch die Gefahr des Brummens der Drosselspulen mit sich bringen.

Außerdem kann eine Drosselspule im Sternpunkt eines Netzes angeschlossen werden, wobei der Sternpunkt meist durch die Wicklung eines Transformators gebildet ist. Im Erdschlußfalle tritt dann an dieser Spule ein Strom auf, der den Erdschlußstrom der kranken Phase kompensiert. Nachteilig ist bei dieser Anordnung, daß der Sternpunkt der Wicklungen der elektrischen Apparate gegen die übrigen Wicklungen bzw. gegen den Kern die volle Phasenspannung annimmt, was z. B. für Transformatoren für sehr hohe Betriebsspannungen, wie

309 695/9

etwa 380 kV, einen beträchtlichen Isolationsaufwand und damit eine unwirtschaftliche Ausführung notwendig macht.

Ein Erdschluß hat bekanntlich zur Folge, daß der Schenkel, auf dem die mit dem Erdschluß behaftete Wicklung aufgebracht ist, für die Rückleitung des Kraftflusses nicht mehr in Frage kommt, da sie magnetisch ausgeschaltet ist. Aus diesem Grunde wurde es bekannt, Kerne mit zusätzlichen Schenkeln vorzusehen, die eine Rückleitung des magnetischen Kraftflusses gestatten und auf die außerdem noch Wicklungen aufgebracht sind, über die der Nullpunkt des Transformators geerdet ist. Durch die sich daraus ergebende magnetische Verkettung der im Sternpunkt angeschlossenen Wicklungen mit dem magnetischen Kraftfluß ergibt sich im Erdschlußfalle eine günstigere Flußverteilung.

Zur Beeinflussung beider Komponenten, des magnetischen Kraftflusses als auch des Erdschlußstromes, wurde schon eine Anordnung vorgeschlagen, bestehend aus einem Betriebstransformator und aus einer zwischen dessen Sternpunkt und Erde geschalteten Erdschlußdrossel, bei welcher die Erdschlußdrossel nur für einen Teil der Stempunktspannung bemessen und mit einer zweiten Wicklung versehen ist, die an eine im offenen Dreieck geschaltete Tertiärwicklung des Transformators angeschlossen ist und den Rest der Sternpunktspannung übernimmt. Eine derartige Ausbildung ergibt für den Isolationsaufbau des Betriebstransformators günstige Verhältnisse.

Ein gewisser Nachteil besteht jedoch bei dieser

Anordnung insofern, als die Dreieckhilfswicklung, die an dem einen Eckpunkt für den Anschluß der zweiten Drosselwicklung geöffnet ist, infolge dieser Unsymmetrie für weitere Verwendungszwecke nicht herangezogen werden kann. Die vorliegende Erfindung setzt sich die Aufgabe, diesen Nachteil zu vermeiden.

Zu diesem Zwecke wird erfindungsgemäß die zweite Wicklung der Erdschlußdrossel in drei Teile aufgeteilt, von denen je ein Teil zwischen die geöffneten Ecken der Dreieckwicklung geschaltet wird. Man kann jetzt an die entsprechenden Eckpunkte der Dreieckwicklung Netzteile anschließen und die Dreieckwicklung z. B. auch als Leistungswicklung betreiben. Besonders vorteilhaft ist es dabei, die drei Teilwicklungen auf einem gemeinsamen Eisenkern anzuordnen. Dadurch wird erreicht, daß sich für den normalen Netzbetrieb die Summe der Flüsse in der Drossel aufhebt, während sich im Erdschluß falle die volle Induktivität ergibt. Die erfindungsgemäße Ausbildung ermöglicht es, z. B. auch weitere dreiphasige Drosselspulen an die Dreieckwicklung anzuschließen, welche der Kompensation der kapazitiven Blindlast des Netzes dienen.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung noch weiter erläutert. Dabei sind die Primärwicklungen mit 3, 4 und 5 sowie die Sekundärwicklungen des Betriebstransformators 6 mit 10, 11 und 12 bezeichnet. Die Primärwicklungen liegen an den netzseitigen Phasen 7, 8, 9 und die Sekundärwicklungen an den lastseitigen Phasen 14, 15, 16. Die Primärwicklung ist ferner in Stern geschaltet. Der Sternpunkt 17 ist in an sich bekannter Weise über eine Erdschlußdrosselspule 18 geerdet. Um die Spannung am Sternpunkt im Erdschluß zu senken, verlegt man nur einen Teil der Kompensationsleistung in die Petersenspule und den Rest in die bereits beschriebene Dreiwicklungsdrossel. Dann teilt sich im Erdschluß die Phasenspannung im Verhältnis der Blindleistungen auf und ermöglicht damit eine beliebige Senkung der Spannungsbeanspruchung des Nullpunktes. Zur Gewährleistung des bestimmten Betrages nacheilenden Stromes ist daher in das System noch eine zusätzliche Induktivität einzuführen, was durch die zweite Wicklung der Drosselspule geschieht.

Erfindungsgemäß wird diese zweite Wicklung in drei Teilwicklungen 21, 22, 23 unterteilt, die in die offenen Eckpunkte der sekundären Dreieckwicklung des Leistungstransformators 6 eingeschaltet sind und auf einem gemeinsamen Kern 19 liegen. Diese Induktivität stellt für den Arbeitsstrom des Systems normalerweise keinen Widerstand dar. Im Falle des Erdschlusses jedoch fließt in Dreieckwicklung und Drosselwicklungen ein in allen Wicklungsteilen gleichphasiger Nullstrom, der den vollen induktiven Widerstand der Drossel vorfindet. Eine solche Drossel ist also, mit anderen Worten, für die Netzströme in keiner Weise hinderlich, drosselt jedoch Kreisströme ab.

Durch eine zu starke Drosselwirkung könnte aber die 3. Flußharmonische in einem unerwünscht hohen Betrag entstehen. Es werden daher zweckmäßig den Wicklungen 21, 22, 23 entsprechend abgestimmte Kreise 24 parallel geschaltet.

Wie in der Zeichnung dargestellt, wird der Kern

19 zweckmäßig als Zweischenkelkern ausgebildet. Auf dem einen Schenkel dieses Kernes liegen die Teilwicklungen 21, 22, 23, während auf dem anderen Schenkel des Kernes die Wicklung 18 der Erdschlußspule liegt.

Um außerdem eine genaue Abstimmung der Induktivitäten für eine einwandfreie Erdschlußlöschung herbeizuführen, können auch die Drosselwicklung 18 und die Teilwicklungen 21, 22, 23 noch mit Anzapfungen und mit Regelschaltern 13 bzw.

20 versehen sein.

Um schließlich jeden Verlust für den normalen Belastungsstrom in den Wicklungen 21 bis 23 sowie jede Störung für die 3. Harmonische auszuschließen, können ferner diese Wicklungen wie auch die Drossel 18 mittels Schalter und Relais selbsttätig ein- und ausschaltbar gemacht werden. Dabei wird erst, nachdem die Drossel 19 zugeschaltet worden ist, auch die Erdschlußspule 18 eingeschaltet, da sonst der Sternpunkt bei Erdschluß stärker beansprucht würde. Auch die Erdschlußspule wird zweckmäßig durch eine Schalter- und Relaisanordnung selbsttätig gesteuert. Um nun die Einschaltung der Erdschlußspule 18 nach der Einschaltung der Drossel 19 zu gewährleisten, sind die entsprechenden Steuerrelais in Reihe geschaltet. Wenn der

Erdschluß beseitigt ist, so werden die Schalter selbsttätig, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Zeitverzögerungseinrichtung, wieder geschlossen.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Anordnung zur Unterdrückung des Erdschlußstromes in Hochspannungswechselstromnetzen, bestehend aus einem Betriebstransformator und einer zwischen dessen Sternpunkt und Erde geschalteten Erdschlußdrossel, bei welcher die Erdschlußdrossel nur für einen Teil der Sternpunktspannung im Erdschlußfall bemessen ist und eine zweite Wicklung besitzt, die von einer im offenen Dreieck geschalteten Hilfswicklung gespeist wird, dadurch gekenn zeichnet, daß die zweite Wicklung der Erdschlußdrossel aus drei Teilwicklungen (21, 22 23) besteht, die an den offenen Eckpunkten der Dreieckwicklung (10, 11, 12) mit den Phasenwicklungen in Reihe geschaltet sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilwicklungen (21,22,

23) der zweiten Wicklung der Erdschlußspule einen gemeinsamen Eisenkern (19) haben.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilwicklungen (21, 22, 23) der zweiten Drosselspulen wicklung im normalen Netzbetrieb durch selbsttätige Schaltgeräte kurzgeschlossen sind und erst im Erdschlußfalle zur Wirkung freigegeben werden.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die erste Wicklung (18) der Erdschlußdrosselspule durch einen selbsttätigen Schalter im normalen Netzbetrieb kurzgeschlossen ist und erst im Erdschlußfalle zur Wirkung freigegeben wird.

5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der selbsttätigen Schalter beim Auftreten eines Erdschlusses derart erfolgt, daß die Erdschlußdrosselspulenwicklung (18) erst nach Einschalten der Teildrosselspulen (21, 22, 23) der zweiten Drosselspulenwicklung in der Dreieckwicklung (10, 11, 12) eingeschaltet wird.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen

© 309 695/9 9.63