DE408519C

DE408519C - Polerdungsdrosselspule zum Erdschlussschutz von Dreiphasen-Hochspannungsnetzen

Info

Publication number: DE408519C
Application number: DEA41055D
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Publication date: 1925-01-23

Description

Um Hochspannungsnetze gegen die Gefahr eines Erdschlusses zu schützen, verwendet man Drosselspulen, welche entweder zwischen Netznullpunkt und Erde oder zwischen Netzleiter (Netzpole) und Erde geschaltet sind. Die Bemessung der Drosselspulen wird dabei in bekannter Weise so gewählt, daß der die Drosselspule im Erdschlußfalle durchfließende induktive Strom annähernd gleich dem kapazitiven Erdschlußstrom des Netzes ist, weil dann durch die Fehlerstelle nur ein relativ kleiner Erdschlußreststrom mit überwiegender Wirkkomponente fließt, so daß sich ein stehender oder intermittierender Erdschlußlichtbogen nicht ausbilden kann. Während nun die maximale Beanspruchung der Nullpunktsdrosselspule im ErdschluÜfalle dem Produkt Phasenspannung X Erdschlußstrom entspricht, müssen Polerdungsspulen derart dimensioniert werden, daß sie die Spannung der gesunden Netzleiter gegen Erde aushalten und gleichzeitig Ströme führen, deren geometrische Summe dem Erdschlußstrom gleich ist. Beim Dreiphasennetz ist demnach jede der drei Polerdungsspulen für eine Kilovolt-Amperezahl zu bemessen, welche dem Produkt

J/3 · Phasenspannung

Erdschlußstrom

entspricht. Jede der Polerdungsspulen ist demnach so groß wie eine für das gleiche Netz erforderliche Nullpunktsdrasselspule.

Da drei solche Spulen erforderlich sind, ist der Gesamtaufwand somit dreimal so groß als bei der induktiven Nullpunktserdung.

Zu wesentlich kleinerem Aufwand gelangt man, wenn man die drei Polerdungsspulen induktiv verkettet, indem man sie auf den drei Schenkeln eines Dreiphasentransformatorkernes anordnet und diesem Transformatorkern noch einen vierten unbewickelten Schenkel als Rückschluß für das durch den Erdschlußstrom erzeugte Feld gibt, welches in den drei bewickelten Schenkeln in bezug auf den vierten Schenkel gleichgerichtet ist. Infolge dieser induktiven Verkettung der drei Polerdungsspulen verteilt sich der Erdschlußstrom zu gleichen Teilen auf die einzelnen Spulen, und es ergibt sich somit ein Materialaufwand entsprechend dem dreifachen des Produktes

j/3 · Phasenspannung

Erdschlußstrom Der Gesamtaufwand ist somit nur j/3 mal so groß als der für eine für das gleiche Netz erforderliche Nullpunktsdrosselspule. Es kommt nun allerdings auch der Aufwand für den vierten unbewickelten Kern hinzu, welcher' bedingt, daß das Eisengestell der Drosselspule kein normales ist, sondern mehr Platz und Material erfordert. Auch die Joche müssen verstärkt werden, weil das 6g durch den Erdschlußstrom erzeugte Feld sich über die Joche schließt.

Dieser Mehraufwand an Material, welcher nur für das Erdschlußstromfeld, nicht aber für das Drosselspulenfeld im Normalbetrieb des Netzes erforderlich ist, läßt sich auf ein Minimum reduzieren, wenn man erfindungsgemäß an Stelle einer Mehrphasendrosselspule mit viertem Kern zwei in Reihe oder parallel geschaltete dreischenklige Drosselspulen mit gemeinsamen Jochen verwendet. Es ist somit Gegenstand der Erfindung eine Polerdungsdrosselspule zum Erdschlußschutz von Dreiphasen-Hochspannungsnetzen, bei welchen jeder Netzpol über eine Induktiv!- g₀ tat geerdet ist, wobei die einzelnen Induktivitäten miteinander magnetisch verkettet und so bemessen sind, daß sie in ihrer Gesamtheit im Erdschlußfalle einen dem Erdschlußstrom nahezu gleichen Strom führen, der sich auf die Induktivitäten gleichmäßig verteilt. Erfindungsgemäß sollen nun die verketteten Induktivitäten aus zwei in Reihe (bzw. parallel) geschalteten dreischenkligen Drosselspulen mit gemeinsamen Jochen bestehen, _go deren Wicklungen derart miteinander verbunden sind, daß für das Erdschlußfeld ein beiden Drosselspulen gemeinsamer, sich über die gemeinsamen Joche schließender, magnetischer Kreis gebildet wird, in 'welchem sich die Erdschluß-Amperewindungen der beiden Drosselspulen addieren und bei welchen je nach der Schaltung der Spulen (Reihen- bzw. Parallelschaltung) eine Erdung des bzw. der Wicklungsnullpunkte besteht. Der Verlauf des durch den Erdschlußstrom erzeugten Feldes erfolgt durch die drei Schenkel der einen Drosselspule parallel, dann durch das eine gemeinsame Joch, dann durch die drei Schenkel der anderen Drosselspule parallel und schließ-Hch durch das andere gemeinsame Joch. Das aufgewendete Eisenmaterial entspricht, abgesehen von den notwendigerweise etwas verstärkten Jochen, nur dem für das Feld bei Normalbetrieb ohnehin erforderlichen Wert, no und es ist möglich, zwei Normaltypen von Drosselspulen zu verwenden.

Die Erfindung sei an Hand der Zeichnung näher erläutert.

In Abb. ι bedeutet η ein Dreiphasennetz, an welches die Dreiphasendrosselspulen d und d' angeschlossen sind. Die Spule d besitzt die Eisenkerne i, 2 und 3 und die Joche J₁ und j„, die Spule d' die Eisenkerne 4, 5 und 6 und die Joche J₁ und j„'. Man kann aber die Jochstücke J₁ und J₁ bzw. j„ und j₂ als je ein gemeinsames Jochstück auffassen, welches zur Justierung des magnetischen Widerstandes mit einem Luftspalt ^₁ (bzw. S₂) versehen ist. Die Kerne 1, 2 und 3 tragen die Spulen a, b und c, die Kerne 4, 5 und 6 die Spulen c, V und a'. In dem Ausführungsbeispiel der Abb. 1 sind die Spulen α mit α', b mit V und c mit c hintereinandergeschaltet, entsprechend dem Schema der Abb. 2a. Der Wicklungsnullpunkt 0 für die hintereinandergeschalteten Drosselspulen ist mit Erde (e) verbunden.

j/3 Phasenspannung Erdschlußstrom _ Im Xormalbetrieb des Netzes bildet sich in jeder der beiden Drosselspulen ein in sich geschlossenes Dreiphasenfeld aus, und es fin-

; det (abgesehen von einem geringen Streu-

' feld) kein Kraftlinieniibertritt von einer Drosselspule in die andere statt. Im Erdschlußfalle aber durchfließt der Erdschlußstrom mit je einem Drittel seines Wertes jede der Reihen α α', b b', c c', und während im dargestellten Falle der Richtungssinn der Erdschlußamperewindungen in der Spule d von oben nach unten zeigt, zeigt er in der Spule d' von unten nach oben. Das Erdschlußfeld durchsetzt somit die Schenkel 1, 2 und 3 parallel, tritt dann in das Joch /₂ ein, geht durch den Luftspalt S₂ nach J₂, durchsetzt dann die Schenkel 4, 5 und 6 parallel und schließt sich durch das Joch J₁₁ den

■■ Luftspalt S₁ und das Joch J₁. Der Material- ; aufwand für jede der beiden Drosselspulen

j entspricht dann dem Wert

Beide zusammen erfordern somit das gleiche Material wie eine einzige, zum gleichen Zweck verwendete Mehrphasendrosselspule, aber ohne den dort erforderlichen vierten Eisenschenkel. An Stelle der Reihenschal- i tung der Wicklungen beider Drosselspulen : kann auch gemäß Abb. 2b eine Parallelschaltung treten, wenn nur der Richtungssinn der Erdschlußamperewindungen in beiden Spulen ein solcher ist, daß sich das Erdschlußfeld , in der beschriebenen Weise ausbilden kann. j

Die Bedeutung der Buchstaben in den !

Abb. 2a und 2b ist die gleiche wie in Abb. 1. j Nur ergeben sich in Abb. 2b zwei Wicklungs- ^j nullpunkte 0 und 0', die miteinander und mit | Erde verbunden sind. Jede der parallel ge- j schalteten Spulen a, b, c, a', V', c' wird im | Erdschlußfalle mit einer Spannung bean- j sprucht, welche dem Wert I/3 mal Phas&nspan- j nung entspricht. Die Strombeanspruchung '■ ist aber dafür nur halb so groß wie bei der , Reihenschaltung der Spulen, da auf jede j Spule nur der sechste Teil des Erdschlußstromes entfällt. Der Materialaufwand ist hiernach der gleiche bei Reihen- wie bei Parallelschaltung beider Drosselspulen.

Claims

Patent-An Sprüche:

i. Polerdungsdrosselspule zum Erdschlußschutz von Dreiphasen-Hochspannungsnetzen, bei welchen jeder Netzpol über eine Induktivität geerdet ist, wobei ] I/3 · Phasenspannung · Erdschlußstrom.

die einzelnen Induktivitäten miteinander magnetisch verkettet und so bemessen sind, daß sie in ihrer Gesamtheit im Erdschlußfalle eine dem Erdschlußstrom annähernd gleichen Strom führen, der sich auf die · Induktivitäten gleichmäßig verteilt, dadurch gekennzeichnet, daß die verketteten Induktivitäten aus zwei in Reihe (bzw. parallel) geschalteten dreischenkligen Drosselspulen mit gemeinsamen Jochen bestehen, deren Wicklungen derart miteinander verbunden sind, daß für das Erdschlußfeld ein beiden Drosselspulen gemeinsamer, sich über die gemeinsamen Joche schließender, magnetischer Kreis gebildet wird, in welchem sich die Erdschlußamperewindungen der beiden Drosseispulen addieren und bei welchen je nach der Schaltung der Spulen (Reihenbzw. Parallelschaltung) eine Erdung des bzw. der Wicklungsnullpunkte besteht.
2. Polerdungsdrosselspule nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die den beiden Drosselspulen gemeinsamen Joche durch Luftspalte unterteilt sind, durch welche der magnetische Widerstand des Erdschlußstromfeldes eingestellt werden kann und welche dabei aber zwischen den Drosselspulen angeordnet sind, so daß sie den Widerstand der magnetischen Kreise der durch die normale Netzspannung erzeugten beiden Drosselspulenfelder nicht erhöhen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.