DE408804C - Einrichtung zur Unterdrueckung der dritten Harmonischen bei Transformatoren mit hoher Saettigung - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Unterdrückung der dritten Harmonischen bei Transformatoren mit hoher Sättigung. Drehstromleitungen mit sehr hoher Spannung werden häufig mit geerdetem Nullpunkt ausgeführt, damit bei etwaigen Erdschlüssen einer Phase keine we: entliche Spannungserhöhung an den anderen Phasen .eintreten kann. Diese Erdung gestattet aber den Strömen dreifacher Frequenz und ihren Oberschwingungen, die in Generatoren durch eine nicht sinusfönnige Feldkurve, var allem aber in Transformatoren durch den Einfuß der Eisensättigung entwickelt werden, den Übertritt in die Erde. Die dreifach periodischen Spannungen besitzen bekanntlich in den, Wicklungen jedes Drehstromsystems gleiche Pliasen, so daß sie alle in Parallelschaltung z«vischen der Erde und der Fernleitung verlaufen und die letztere auf eine so hohe dreifach periodische Spannung laden können, daß starke Ein«irkungen auf benachbarte Schwachstromleitungen erfolgen, die deren Betrieb unmöglich machen.
• Es sind Einrichtungen bekannt geworden, die dazu dienen, die infolge der nicht sinusförmigen Feldkurve auftretenden Schwingungen dreifacher und höherer Frequenz zu unterdrücken. Sie bestehen in einer Stromquelle, die eine den Oberwellen entgegenwirkende Spannung erzeugen. Gemäß der Erfindung werden Transformatoren mit besonderen Einrichtungen versehen, die die in den Leitungen auftretenden dritten Harmonischen unterdrücken, und zwar sind es Gegen-E.M.Ke. gleicher Frequenz, Phase und Größe, die den. dritten Harmonischen entgegenwirken. Als Oberwellenspannungsquelle dient ein von der Leitungsanlage synchron angetriebener Oberfeldgenerator oder ein von der Leitungsanlage gespeister statischer Frequenzumforrrer. Di°se Oberwellenspannungsquellen können an beliebigen Stellen der I-eitungsanlage unmittelbar oder mittelbar in diese oder auch in die Petriebstransformatoren eingeschaltet werden.
• Die Zeichnung veranschaulicht einige beispielsweise Ausführungsformen solcher Einrichtungen. Die Abb. i und a stellen Transforrratoren dar, die an die Leitungsanlage an beliebiger Stelle angeschlossen werden können, während die Abb.3 einen Betriebstransformator darstellt, in dessen in Dreieck geschaltete Niederspannungsseite auf die später beschriebene Art eine Oberw ellenspannungsquelle eingeschaltet ist.
• In der Abb. i sind mit i die Hochspannungsleitungen. mit :: die Hochspannungsvvicklungen und mit ; die Niederspannungswicklungen eines Transformators bezeichnet. In die in Dreieck geschaltete und geöffnete Niederspannungsseite ; des Transformators ist der Oberfeldgenerator 4. eingeschaltet, der von deal Synchronmotor 5 angetrieben wird. NVie -der Abb. i zu entnehmen ist, ist der synchrone Motor 5 an die Niederspannungsseite des Transformators 2-3 angeschlossen. Mit Plus und Minus sind Gleichstromzuführungen für die synchronen Maschinen .l und 5 und mit 6 der Regelwiderstand für den Oberfeldgenerator .i bezeichnet. Der Oberfeldgenerator 4. drückt der geöffneten Dreieckwicklung ; des Transformators unmittelbar die Gegen-E.M.Ke. dreifacher Frequenz auf. Der Transformator 2-3 erhält zweckiräßigerweise einen vierten unbewickelten Schenkel für den Rückfluß der Kraftlinien. Die Größe der dreifach periodischen Spannung, die der Oberfeldgenerator -. den Niiederspannungs«-ic lclungen 3 des Transformators aufdrückt, wird durch den Regelwiderstand 6, ihre Phase durch Regeln der Phase zwischen den Ständerspannungen des Generators q und des Motors 5, beispielsweise durch Statorverdrehung, eingestellt. Die Leistung des Frequenzumformers 4-5 und ebenso die Leistung des Transformators 2-3 brauchen nur der Leistung der im Netz vorhandenen dreifach periodischen Oberschwingungen angemessen sein. Die Apparatur fällt also im allgemeinen verhältnismäßig klein aus. Der auf die beschriebene Weise fremderregte Transformator 2-3 saugt die im Netz vorhandenen dreifach periodischen Oberw°Ilcn ab, indem -er diesen durch die Hochspannungswicklungen 2 einen L'bertritt in die Erde E ermöglicht. Man wird daher derartige Saugeinrichtungen in der Nähe derjenigen Stellen anordnen, wo die dreifach periodischen Spannungen entstehen, also in der -Nähe von Generatoren und gesättig:°n Transformatoren. Die Oberwellen fließen dann nur in. einem örtlich begrenzten Bereich und können. keine erheblich:n Fernwirkungen ausüben.
• Die Verwendung eines Oberfeldgenerators ist besonders zweckmäßig wegen seiner hohen Regulierfähigkeit, die eine genaue Abstimmung auf die zu unterdrückenden Ober w°llcn in bezug auf Phase und Spannung zuläßt. Man kann jedoch statt des rotierenden Synchr.onfrequenzumforrners auch einen statischen Frequenzumformer anwenden, wie in Abb.2 dargestellt ist. Die geöffnete Dreieckswicklung i o des Transformators i o- i i, dessen Hochspannungsseite geerdet ist, wird dabei von der geöffneten sekundären Dreieckswicklung 9 eines ungeerdeten Transformators 8-9 ge-peist. Die Stärke des dreifach periodischen Stromes kann durch Windungsänderung am Transförmator 8-9 primär oder sekundär geregelt werden. Eine dreifach periodische Rückwirkung dieses Transformators auf das Netz tritt nicht auf, da er -isolierten Sternpunkt hat und die Kapazität der Hochspannungswicklung gegen Erde stets klein gehalten werden kann.
• Anstatt besondere Saugtransformatoren aufzustellen, kann man die Anordnung auch in jedem gewöhnlichen Betriebstransformator anbringen, indem man ihm eine tertiäre Dreiecks`,vicklung nach Art der in der Abb.i mit 3 bezeichneten Wicklung gibt, die von einem Frequenztransformator ,4-5 gespeist wird. Die' durch hohe Sättigung bedingten dreifach pe= riodischen Spannungen können dann in ihm gar nicht erst entstehen, vielmehr liefert die, tertiäre Dreieckswicklung diejenigen Ströme, die zur vollen Magnetisierung des Eisens erforderlich sind, und zwar in -einer je nach den Betriebsverhältnissen einstellbaren oder regelbaren Stärke. Der Sternpunkt der Hich- Spannungswicklungen des Transformators kann dann geerdet werden, ohne daß sich die dreifach periodischen Spannungen zischen der Erde und dem Netz ent«dckeln.
• Die Einschaltung des Oberfeldgenerators Y in den Stromkreis der Phasenwicklungen eines Betriebstransformators kann auch unmittelbar oder mittelbar durch einen Einphasentransformator erfolgen. Die Abb.3 der Zeichnung veranschaulicht eine solche Ausführungsform. In der Abb. ; sind mit 13 die an die Fernleitung angeschlossenen Hochspannungswicklungen und mit 14. die in Dreieck geschalteten Niederspannungswicklungen eines Betriebstransformators bezeichnet. In die geöffneten Mitten der Phasenwicklungen 1.1 sind Sekundärwicklungen 15 dreier Ein.-phasentransformatoren geschalte, deren Primänvicklungen 16 von einer Ober-,vellenspannungsquelle gespeist werden. An Stelle dreier Einphasentransformatoren kann in diesem Falle auch :ein Einphasentransformator Verwendung finden, dessen Primärwicklung aus einer Spule besteht, während die Sekundärwicklung zweckmäßigerweise in drei Spulen geteilt ist.
• Es ist natürlich, daß die Oberwellenspannungsquelle unmittelbar oder mittelbar an beliebiger Stelle in die Leitungen der Leitungsanlage eingefügt werden kann. Sie kann auch in die Erdleitung einer von der Leitungsanlage abgezweigten Drosselspule eingefügt sein oder in die Erdleitung der an die Leitungsanlage angeschlossenen eines Betriebstransformators.
• Spannung und Phase der Oberwellen3pannungsquelle brauchen nicht von Hand in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Anlage eingestellt zu werden; ihre Einstellung kann auch selbsttätig erfolgen.

Claims (6)

1. PATENT--A NsPRÜcHE: i. Einrichtung zur Unterdrückung de: dritten Harmonischen bei Transformatoren mit hoher Sättigung. dadurch gekennzeichnet, daß diesen höheren Harmonischen durch besondere Spannungt7-quellen erzeugte Gegen-E.--\1.Iie. gleich°r Frequenz, Phase und Größe entgegenwirken.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Oberwellenspannungsquelle ein von der Leitungsanlage synchron angetriebener Oberfeldgenerator dient.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Obenvellenspannungsquelle ein von der Leitungsanlage gespeister statischer Frequenzumformer dient.
4. Ausführungsform einer Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch -gekennzeichnet, daß die Oberwellenspannungsquelle bei einer Drehstromanlage in. eine in Dreieck geschaltete geöffnete Transformatorwicklung unmittelbar oder mittelbar eingefügt- ist, während die andere, in Stern geschaltete und an ihrem Nullpunkt geerdete Transformatorwicklung an die Leitungsanlage angeschlossen ist (Abb. i und 2).
5. 5. Ausführungsform einer Einrichtung nach Anspruch ¢, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Oberwellenspannungsquelle gespeiste, in Dreieck geschaltete und geöffnete Transformatorwicklung bei einem Betriebstransformator eine Tertiärwicklung ist.
6. 6. Ausführungsform einer Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Drehstromanlage die Oberwellenspannungsquelle in die in Dreieck geschaltete Niederspannungswicklung des Betriebstransformators derart eingefügt ist, daß Sekundärwicklungen eines an die Oberwellenspannungsquelle angeschlossenen Einpha=entranl#formators in die geöffneten Mitten der drei in Dreieck geschalteten Phasenwicklungen eingeschaltet sind (Abb. 3). Ausführungsform einer Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberwellenspannungsquelle unmittelbar oder mittelbar an beliebiger Stelle in die Leitungen der Leitungsanlage eingefügt ist. B. Ausführungsf )rm einer Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberwellenspannungsquelle in die Erdleitung einer v )n der Leitungsanlage abgezweigten Dr )sselspule eingefügt ist. g. Ausführungsform einer Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Obenvellenspannungsquelle in die Erdleitung der an die Leitungsanlage angeschlossenen Transformatorwicklungen eines Betriebstransformators eingefügt ist. io. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Spannung und Phase der Oberwellenspannungsquelle in. Abhängigkeit vom Betriebszustande der Anlage zweckmäßig selbsttätig geregelt werden.