DE502770C - Einrichtung zur Kompensation des Erdschlussstromes von Hochspannungsleitungen - Google Patents

Description

Es sind Einrichtungen bekannt, die den Zweck haben, bei Hochspannungsleitungen den Erdschlußstrom, d. h. denjenigen Strom, welcher bei einer zufälligen Verbindung eines Leiters mit Erde durch die Verbindung fließt, auf ein unschädliches Maß zurückzudrücken. Derjenige Strom, welcher trotz der angewendeten Kompensation noch durch die Erdschlußverbindung hindurchfließt und welcher gewöhnlich als Erdschlußreststrom bezeichnet wird, darf ein bestimmtes Maß nicht überschreiten, wenn die Kompensation praktisch Bedeutung haben soll. Die Größe des Erdschlußreststromes muß nämlich unter demjenigen kritischen Wert bleiben, bei welchem ein Lichtbogen noch dauernd bestehen kann. Der Erdschlußreststrom setzt sich aus mehreren, von verschiedenen Ursachen herrührenden Teilen zusammen. Ein Teil rührt

ao von derjenigen Verstimmung her, welche gewählt wurde, um Resonanzerscheinungen im erdschlußfreien Betrieb zu vermeiden. Ein zweiter Teil rührt davon her, daß die Kompensationseinrichtung, die im wesentlichen aus

»5 einer in bestimmter Weise geschalteten Drosselspule besteht, nicht als reiner Blindwiderstand, sondern teilweise auch als Wirkwiderstand auftritt. Ein dritter Teil des Erdschlußreststromes rührt von den höheren Harmonischen der Netzspannung bzw. des Erdschlußstromes her. Diese höheren Harmonischen, die bisher nur wenig beachtet wurden, können unter Umständen so groß werden, daß das Ergebnis der Kompensierung wieder in Frage gestellt wird. Es ist nun Zweck der Erfindung, den eben genannten Übelstand zu beseitigen, also eine Kompensationseinrichtung anzugeben, bei welcher nicht nur, wie bisher, die Grundwelle des Erdschlußstromes kompensiert wird, sondern gleichzeitig eine oder mehrere Oberwellen. Die Erfindung stellt eine Weiterbildung der bekannten Vorrichtungen zur Kompensation des Erdschlußstromes dar und läßt sich bei jeder der bekannten Ausführungsformen dieser Vorrichtungen anwenden, von denen in den Abb. 1 bis 3 einige Beispiele dargestellt sind. Bei der Anordnung nach Abb. ι stellt 1 einen die Hochspannungsleitung speisenden Transformator oder Generator dar. Zwischen den Sternpunkt dieses Transformators oder Generators und Erde ist die zur Kompensation des Erdschlußstromes dienende Drosselspule 2 geschaltet. Bei der Anordnung nach Abb. 2 ist der Sternpunkt des Transformators, oder Generators 1 unmittelbar geerdet, und im Zuge der Leitungen befindet sich ein Reihentransformator 3 mit freiem magnetischen Rückschluß, dessen Sekundärwicklung beiderseitig in Stern geschaltet ist; die beiden Sternpunkte sind miteinander über eine Drossel 2 verbunden. Nach Abb. 3 ist der Sternpunkt der Primärwicklung 4 eines besonderen Hüfstransformators an Erde gelegt, während seine Sekundärwicklung 5 im offenen Dreieck geschaltet und die Enden der offenen Dreieckschaltung über die Drossel 2 geschlossen

sind. Im normalen Betriebszustand ist die Drossel 2 und die Verbindung zwischen Sternpunkt und Erde stromlos. Bekommt dagegen eine der Phasen der Hochspannungsleitung etwa an der Stelle 6 Erdschluß., so fließt durch die Drossel 2 und durch die Erdverbindung des Sternpunktes ein Strom, welcher den Erdschlußstrom des Netzes bis auf den erwähnten Reststrom kompensiert. Gemäß der Erfindung wird nun in allen Kompensationsschaltungen die bisher benutzte einfache Drossel durch ein verwickelteres Gebilde ersetzt, welches positive und negative Blindwiderstände enthält, also einerseits Drossein bzw. deren Äquivalente und andererseits Kondensatoren. Die Abb. 4 und 5 zeigen zwei Ausführungsformen dieser Gebilde. Bei der Anordnung nach Abb. 4 ist die einfache Drossel 2 ersetzt durch die Reihenschaltung einer Drossel 7 mit einer Parallelschaltungsgruppe, bestehend aus einer weiteren Drossel 8 und einem Kondensator 9. Durch passende. Verfugung über die Blindwiderstände der beiden Drosseln und des

^a5 Kondensators kann man durch diese Anordnung eine Kompensation für drei Frequenzen erreichen, also beispielsweise für die Grundwelle, für die dritte und für eine weitere Harmonische, z. B. die fünfte Harmonische.

Wie sich leicht zeigen läßt, muß bei vollkommener Kompensierung der Blindwiderstand der Gesamtanordnung für jede andere als die dritte Harmonische umgekehrt proportional der Periodenzahl sein, für die dritte Harmonische selbst dagegen unendlich groß bzw. praktisch, ausreichend groß sein. Der Blindwiderstand ist also im vorliegenden Falle außer für die dritte Harmonische wesentlieh anders zu bemessen als bei einer bekannten geerdeten Hochspannungsleitungsanlage, bei welcher in die Erdleitung aus Drosselspulen und Kondensatoren gebildete Vorrichtungen eingefügt sind, die die Aufgabe haben, den höheren Stromharmonischen infolge Dämpfung den Weg durch die Erde zu versperren. Soll also die Anordnung nach Abb. 4 dazu dienen, die Grundwelle, die dritte und die fünfte Harmonische zu kompensieren, so muß der Widerstand der gesamten, in der Abb. 4 dargestellten Anordnung für die dritte Harmonische unendlich und für die fünfte Harmonische gleich dem fünften Teil des Blindwiderstandes für die Grundwelle sein. Dies ist, wie die Rechnung zeigt, dann der Fall, wenn der Blindwiderstand der Drossel 7 gleich 360/0, derjenige der Drossel 8 gleich 56,90/0 und derjenige des Kondensators 9 gleich —5120/0 desjenigen Wertes gewählt wird, den der Blindwiderstand einer einfachen, auf Resonanz abgestimmten Erdschlußspule haben müßte. Die Zahlenwerte ändern sich selbstverständlich, wenn beispielsweise für die Grundwelle nicht vollkommene Kompensation, sondern absichtlich eine bestimmte Verstimmung gewünscht wird. Ferner ändern sich die Werte, wenn sich in den Drosselspulen trotz reichlicher Luftspalte der Einfluß magnetischer Sättigung geltend machen sollte.

Bei Fortfall der Drossel 7 der Abb. 4 könnte die verbleibende Parallelschaltung von Drossel 8 und Kondensator 9 zweckmäßig zur Kompensation für die Grundwelle und die dritte Harmonische benutzt werden. Dabei müßte der Blindwiderstand der Drosselspule für die Grundwelle gleich 88,90/0 und derjenige des Kondensators gleich —-8oo0/0 des Blindwiderstandes der einfachen Drosselspule gewählt werden. Bei der Anordnung nach Abb. 5 tritt an Stelle der Drossel 8 ein Transformator 8, welcher primär in Reihe mit der Drossel 7 und sekundär auf den Kondensator 9 geschaltet ist. Der Transformator 8 muß dabei für großen Leerlaufstrom gebaut sein, und der hierdurch bedingte Blindwiderstand tritt an Stelle des Blindwiderstandes der Drossel 8 der Abb. 4.

Bei der Bemessung der Drosselspule 7 ist der Blindwiderstand derjenigen Apparateteile zu berücksichtigen, die mit ihr in Reihe geschaltet sind, also beispielsweise der Blindwiderstand des Haupttransformators der Abb. ι für. einen durch seinen Sternpunkt fließenden Strom. Um diesen Blindwiderstand verringert sich derjenige der Drosselspule 7 gegenüber dem rechnungsgemäß sich ergebenden Wert. Dabei ist zu berücksichtigen, daß der Blindwiderstand des Haupttransformators, der im Gegensatz zu den Erd- too schlußdrosseln gewöhnlich ohne Luftspalte ausgeführt wird, für verschiedene Wellen nicht einfach proportional der Periodenzahl ist. Bei genügender Größe dieses Blindwiderstandes erübrigt sich die Drossel 7 vollständig.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Kompensation des Erdschlußstromes von Hochspannungsleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation an Stelle einer einfachen Drosselspule zwecks Unterdrükkung der Grundwelle und einer oder ■ zweier Oberwellen ein aus Drosselspulen und Kondensatoren bzw. deren Gleichwerten zusammengesetztes Gebilde dient, dessen resultierender Blindwiderstand bei den zu unterdrückenden Oberwellen außer der iao dritten Harmonischen umgekehrt proportional der Periodenzahl, für die dritte

Harmonische dagegen praktisch ausreichend groß gegenüber dem Blindwiderstand der Grundwelle ist.

2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation ein Gebilde dient, das aus der Reihenschaltung einer Induktivität (7 in Abb. 4) mit der Parallelschaltung einer weiteren Induktivität (8) und einer Kapazität (9) oder aus einer elektrisch äquivalenten Schaltung besteht.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder i, dadurch gekennzeichnet, daß die mit anderen Apparaten in Reihe liegende Induktivität ganz oder zum Teil durch deren Blindwiderstand ersetzt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen