Einrichtung zum selektiven Erkennen eines mit Erdschluss behafteten Netzteils eines Hochspannungsnetzes. Wenn in einem Netzteil eines Hochspan nungsnetzes ein Erdschluss auftritt, dann ist es nicht ohne weiteres möglich, an den Span nungen gegen Erde zu erkennen, in welcher Zweigleitung die Fehlerstelle liegt, weil die Netzleiter aller Zweigleitungen sofort das Potential der zugehörigen Netzleiter der vom Erdsehluss betroffenen Zweigleitung annehmen.
Aus diesem Grunde ist bei durch Löschspulen geschützten Netzen bereits vorgeschlagen wor den, die Wattkomponente des an der Fehler stelle trotz der Abgleichung der Löschspule noch verbleibenden Erdschlussreststromes zum selektiven Erkennen der mit Erdschluss be hafteten Zweigleitung zu benutzen.
In die Netzleiter der Zweigleitungen werden zu die sem Zweck in der Nähe ihres Anschlusses an die Sammelschienen Wattmeter eingebaut, deren Stromspule von dem Fehlerstrom des Netzleiters, deren Spannungsspule aber von der an der Löschspule herrschenden Spannung gespeistwird. Beimfehlerhaften, symmetrischen Netz ist diese Spannung relativ klein und ein Fehlerstrom nicht vorhanden und der Ausschlag des Wattmeters Null, iw Erdschluss- falle aber ist ein Fehlerstrom vorhanden und die Spannung an der Löschspule steigt bis zum Wert der vollen Spannung der betroffe nen Netzphase.
Hierdurch tritt in dem Watt tneter welches in dem mit Erdschluss behafte ten Netzleiter liegt, ein erheblicher Ausschlag ein, während die in den Netzleitern gleicher Phase der andern Zweigleitungen eingebauten Wattmeter .einen . erheblich geringeren Aus schlag zeigen. Diese Einrichtungen haben aber erhebliche Naehteile. Schon der Um stand, dass es sich um Wattmeter handelt, bedingt die Zuführung vieler Spannungslei tungen zu den einzelnen Instrumenten, und da nicht die Hochspannung der Löschspule direkt verwendet werden kann, ist die Ver wendung eines oder mehrerer Spannungs- transformatoren erforderlich.
Hinzu kommt, dass die sichere Verschiedenheit der Watt meterausschläge zwischen dem Betrieb bei gesundem und krankem Netz nicht vorhanden ist, wenn die Löschspule auch bei gesundem Netz bereits eine erhebliche Spannung auf weist, wie es zum Beispiel als Folge einer Netzunsymmetrie der Fall sein kann.
Bei grossen Kapazitäts-Unsymmetrien und geringen Ableitungsverlusten kann schon im normalen Betrieb die Spannung an der Spule gleich oder sogar grösser als die Phasenspannung des Netzes und ein Fehlerstrom vorhanden sein, und daher ist es möglich, dass schon bei Normalbetrieb des Netzes erhebliche Wattmeteraussehläge vorhanden sind, die das selektive Erkennen einer fehlerhaften Zweig leitung sehr erschweren, wenn nicht unmög lich machen.
Bei diesem Verfahren wurde, wie bereits erwähnt, die Wattkomponente des an der Fehlerstelle noch verbleibenden Erdschluss-Reststromes, der einen Teil des kranken Netzleiters durchfliesst, zum selektiven Erkennen der betreffenden Zweigleitung ver wendet. Nun ist aber eine andere Möglich keit dadurch gegeben; dass man die ebenfalls im Erdschluss-Reststrom verbleibende Ober wellenkcmponente des Erdschlussstromes zu dem genannten Zweck verwendet.
Gegenstand der Erfindung ist hiernach eine Einrichtung zum selektiven Erkennen eines rnit Erdschluss behafteten Netzteils eines Hochspannungsnetzes, bei welcher in die Zweigleitungen auf höhere Harmonische ansprechende Vorrichtungen eingeschaltet sind; welche im Erdschlussstrom enthaltene Har monische anzeigen. Hier können beispiels weise die bekannten Frequenzmesser mit schwingenden Zungen verwendet werden, welche das gleichzeitige Vorhandensein mehre rer Wellen verschiedener Frequenz anzeigen oder die Abschaltung des kranken Netzteils herbeiführen.
Da es aber vor allem auf das Erkennen der Oberwelle ankommt, ist es zweckmässig; die Frequenzmesser nicht direkt mit dem Leiterstrom, sondern über Strom wandler zu speisen, deren Sekundärspule mit der Primärspule lose gekoppelt ist. Hierdurch wird die Empfindlichkeit der auf die Ober harmonische ansprechenden Zungen für die Grundfrequenz verkleinert.
Eine noch wirksamere Unterdrückung der Grundwelle im Frequenzmesserstromkreis wird an späterer Stelle bei Erläuterung der Fig. 3 angegeben werden. Das Auftreten höherer Harmonischer ist für den Zweck des selektiven Erkennens durch aus erwünscht und man kann es sogar dadurch unterstützen, dass man Löscheinrichtungen mit Eisensättigung ausführt. Die Lösch einrichtungen können Nullpunktsdrosselspulen, Polerdungsspulen, Löschtransformatoren, kurz alle zur induktiven Erdung die -enden Trans formatoren und Drosselspulen sein. Auch die zur Herstellung eines künstlichen Netznull punktes, z.
B. für den Anschluss einer Lösch- spule dienenden Einrichtungen werden eisen gesättigt dazu beitragen, class besonders die dritte Oberharmonische im Erdschlussstrorn ver stärkt wird. Erforderlichen Falles kann der An zeigevorrichtung auch die Eigenschaft eines Schutzrelais z. B. dadurch gegeben werden, dass sie im Erdschlussfalle direkt oder indirekt (über andere Relais) Schalter zur Auslösung bringt, welche die kranke Zweigleitung ab schalten oder Signaleinrichtungen zur Fern meldung betätigen.
Die Erfindung sei an Hand der Ausfüh rungsbeispiele der Fig. 1, 2 und 3 näher er läutert.
In Fig. 1 bedeutet G einen die Sammel schienen N speisenden Dreiphasengenerator, dessen Nullpunkt 0 über die Löschspule L geerdet ist. I und 1I sind Zweigleitungen, deren Phasen mit R, S und T bezeichnet sind. In die von den Sammelschienen ab gehenden Zweigleiter sind Frequenzmesser 17'R,1, 17',9r> 17r,, 1'a,rc, Fsr1, .FT", eingebaut, welche das Auftreten höherer Harmoniseher anzeigen.
Dieses Schaltbild ist nun durch die den Teilkapazitäten gegen Erde ent sprechenden Kondensatoren C und die den Ableitungswiderständen (bezw. totalen Ver lustwiderständen) entsprechenden Widerstände A ergänzt. Es ist angenommen, dass die Phase TI der Zweigleitung I Erdschluss hat was durch einen Blitzpfeil angedeutet ist. Es besteht somit eine leitende Verbindung im Punkte Q zwischen Leiter TI und Erde E und es fragt sich, welcher Art der den Lei ter Lt durchfliessende Reststrom ist.
Unter der Voraussetzung, dass die Löschspule L nahezu auf Resonanz mit den Teilkapazitäten des Netzes (in bezug auf die Grundwelle) abgestimmt ist, fliessen von jedem der gesun den Netzleiter drei Ströme zur Erde, nämlich ein Verluststrom J" ein Oberwellenstrom Ja und ein Kapazitätsstrom Ja der Grundfrequenz. Die Summe aller Kapazitätsströme (d' J.) durchfliesst nicht die Fehlerstelle, sondern tritt in die Löschspule L ein.
Die Summen aller Verlust- und Oberwellenströme dagegen, also s.' J, und s' Ja, treten in den Leiter T" ein und fliessen über diesen zur Sammelschiene und zum Generator. Während hiernach also der Leiter TI Ströme von Oberwellenfrequenz führt, ist dies bei dein in der Zweigleitung II befindlichen gleichphasigen Netzleiter TI, nicht der Fall.
Während der Frequenzmesser FTi das Vorhandensein dieser. Stromoberwelle an zeigt, ist am Frequenzmesser FT" kein Aus schlag wahrzunehmen.
Fasst man nun gemäss Fig. 2 die gleich- phasigen Frequenzmesser zu Gruppen zusäin- men darin ergibt sich rin Erdschlussfalle fol gendes Bild: Von den Frequenzmessern der im Erdschluss befindlichen Phase T sehlägt das im kranken Leiter I liegende Instrument stark aus, während das im Leiter II liegende Instrument keinen Ausschlag zeigt.
Die Fre- quenzmesser der andern Gruppen zeigen.ge- ringe und nahezu gleiche Ausschläge. Aus dem Verhalten der Frequerrzmesser ist also deutlich und eindeutig zu erkennen; welche Phase und welche Zweigleitung Erdschluss hat. In Fig. 3 ist eitle Schaltung zum An schluss des Anzeigeinstrumentes veranschau licht, durch welche die Einwirkung der Grund welle auf das Instrument ausgeschaltet wer den kann.
In dieser Figur stellt T einen mit dem Leiter D in Reihe geschalteten Stromwandler mit der Primärwicklung P und der Sekundärwicklung Q dar. Der Sekundär strom durchfliesst eine Brücke B, welche aus den vier Teilen Li, U71, L2, W2, gebildet ist.
Die Selbstinduktion Li und L2, wie auch die Widerstände Wi und W2 sind unter sich gleich und so bemessen, dass bei Stromdurch gang durch die Brücke, der Spannungsvektor der Grundfrequenz der Diagonale M N phasen- senkrecht auf dem Spantrungsvoktor der Dia gonale<I>U</I> Y steht.
Schliesst mal) nun d;e eine Spule eines anzeigenden Zweigspulen Instrumentes Z an die Punkte U V, die an dere an die Punkte .M <I>N</I> der Brücke an, dann zeigt das Instrument keinen Ausschlag, wenn Ströme der Grundfrequenz durch die Brücke fliessen.
Für jede Oberwelle aber steht der Spannungsvektor zwischen MN nicht mehr senkrecht auf dem Spannungsvektor zwischen U V, weil die Induktivitäten co Li und o,) L2 sich mit a geändert haben, während die Widerstände Wi und<B>1172</B> -ihren Wert behal ten. Treten also im Leiterstrom Oberwellen auf, so werden diese von dem Anzeigeinstru ment gemessen. Die Wirksamkeit der Ein richtungen nach Fig. 2 und Fig. 3 ist, wie ohne weiteres zu erkennen ist, unabhängig davon, ob eine Löschspule vorhanden ist oder nicht.
Eine andere Ausführungsmöglichkeit ist folgende: Klan schliesst die Klemmen der Sekundärwicklung des Stromwandlers über eitle auf Resonanz mit der Grundfrequenz abgestimmte Reihe von Selbstinduktion und Kapazität kurz. Wird an die gleichen Klem men dann- ein Voltmeter angeschlossen, so zeigt es nur Spannungen der Oberwellen frequenz an. Auch in dieser Weise lässt sich die Grundwelle von dein Anzeigeinstrument fernhalten.
Die beschriebene Anzeigevorrichtung kann auch dazu verwendet werden, von einer langen, einseitig gespeisten Zweigleitung dasjenige Teilstück zu erkennen, in welchem der Erd- schluss liegt. Wenn man nämlich auch in voneinander entfernte Punkte der Zweigleitung einige die Oberwellen anzeigende Instrumente einbaut, dann zeigen nur diejenigen Instru mente einen Oberwellenstrom an, welche in den Teilen der Zweigleitung liegen, welche sich zwischen Sammelschienen der Zentrale und der Fehlerstelle befinden; darüber hinaus schlagen die Instrumente nicht aus, weil der Erdschlussstrom diese Leiterteile nicht durch fliesst.
Werden die so verteilten Instrumente als Relais zum Abschalten der Leitung be nutzt, dann ist es zweckmässig, sie mit Zeit- einstellung derart wirken zu lassen, dass die Schaltzeiten umso kürzer sind, je weiter das Instrument von den Sammelschienen der Zentrale entfernt liegt. Die selektiven Eigen schaften der Anzeigevorrichtung lassen, sich auch bei kompliziertem Leitungsverlauf ver werten, nur muss dem einzelnen Falle die Anordnung der Instrumente sinngemäss an gepasst werden.
Der Vorteil des selektiven Erkennens liegt in der Möglichkeit, die Fehlerstelle rasch aufzusuchen und den Fehler in kürzester Zeit beseitigen zu können.