Einrichtung zur Unterdrückung des quasistationären Erdschlussstromes an Wechselstromnetzen. In Fig. 2 und 3 nebst Formeln (2) und (3) der Patentschrift des Hauptpatentes wurden von einer Einrichtung zur Unterdrückung des quasistationären Erdschlussstromes an Wech selstromnetzen Ausführungsformen angegeben, durch welche bereits im ungestörten Betrieb die Ladeströme der Netzkapazitäten gegen Erde kompensiert wurden; im Fall von Fig. 3 trat sogar Überkompensation auf, indem das Verhältnis von a j'. zu j" grösser als 1 ausfiel.
Dass nach Fig. 2 jene Kompensation ge nau war (a = 1), wurde im vierten Ab satz von Seite 3 angedeutet.
Dass nach Fig. 3 die Kompensation mit
EMI0001.0013
eintrat, sieht man ein, wenn man gemerkt oder durch eine mathematische Analyse bewiesen hat, dass in diesem Fall die Drosselspule L stromlos blieb; das Ver hältnis -a von - i'" zu j" war dann gleich dem Verhältnis der Admittanz
EMI0001.0017
zur Admittanz
EMI0001.0019
Dass a grösser als 1 ausfiel, ergibt sich daraus, dassFormel (3) für L" einen kleineren Wert lieferte, als Formel (2).
Im erwähnten Absatz wurde nun hervor gehoben, dass die Spannung einer Drossel spule Ln von Fig. 2 bei Erdschluss höher sein konnte, als im ungestörten Betriebe; dies gilt auch für die Spulen L" von Fig. 3, obwohl in (infolge Vorhandensein der Spule L) geringerem Masse.
Waren daher die Drossel spulen L" von Fig. 2 und 3 so berechnet, dass sie bei der erhöhten Spannung normal beansprucht wurden, sowohl in bezug auf Isolation als in bezug auf Amplitude der magnetischen Intensität, wobei diese Ampli tude der maximalen Permeabilität entsprechen mochte; so fielen sie grösser aus als gewöhn liche Drosselspulen, welche nur zur besagten Kompensation dienen sollen und daher nur für die niedrige Spannung berechnet wer den.
Zwecks Vermeidung dieses Nachteils ist der Gegenstand vorliegenden Zusatzpatent- gesuches eine Einrichtung nach Unteran spruch 3 des Hauptpatentes, bei welcher die p zwischen den einzelnen Phasen und einem Nullpunkt liegenden Drosselspulen im ungestörten Betrieb die Ladeströme der Netz kapazitäten gegen Erde mindestens teil weise kompensieren und die Primärwick lungen von p Transformatoren bilden; deren Sekundärwicklungen durch eine gut leitende Polygonverbindung elektrisch verkettet sind, derart, dass letztere im ungestörten Betrieb stromlos bleibt und bei Erdschluss einen Kurz schlusseffekt ausübt, welcher einem .Anwachsen der Spannungen jener p Drosselspulen ent gegenwirkt.
Hierbei kann sein a < 1 (teil weise Kompensation), a = 1 (genaue Kom pensation) oder a > 2 (Überkompensation).
Fig. 1 beiliegender Zeichnung betrifft ein Ausführungsbeispiel der zusätzlichen Erfin dung und unterscheidet sich von Fig. 3 der Hauptpatentschrift dadurch, dass die Drossel spulen<I>L"</I> die Primärwicklungen<I>b"</I> von p Transformatoren bilden, deren Sekundärwick lungen c" durch die gut leitende Polygon verbindung vr <I>. . . .</I> vp elektrisch . verkettet sind.
Die Linienleiter sind mit l" bezeichnet, die Wicklungen der Stromquelle, d. h. die Sitze der elektromotorischen Kräfte e" mit a", der Nullpunkt der Stromquelle mit 0. Zähl pfeile sind noch für die durch a" fliessenden Teile i" der Ladeströme j", sowie für den Strom<I>j"</I> in der Polygonverbindung vi <B>....</B> vr, eingetragen.
Die Induktivität L der mit gleichem Buch staben bezeichneten Drosselspule L und die Selbstinduktivitäten L" der Primärwick lungen b" seien nicht nach Formel (3) der Hauptpatentschrift berechnet, sondern einfacher nach
EMI0002.0020
in Verallgemeinerung der Formeln (1) und (2) der Hauptpatentschrift. Die Gegenindaktivi- äten M" der Transformatoren b", <I>c"</I> seien einander gleich.
Der ohmsche Widerstand der Sekundärwicklungen c" und der Polygon verbindung vi <I>. . . .</I> vp sei vernachlässigbar. In den Transformatoren seien überhaupt ohmsche Widerstände, Eisenverluste und Streuungen vernachlässigbar. Unter diesen Umständen lässt sich das Verhalten des Gan zen folgendermassen beschreiben Im ungestörten Betrieb ist der Nullpunkt 0' spannungslos und die Drosselspule L strom los;
es gilt daher 1 j" =<I>0 =</I> -y <I>j'";</I> folglich verschwindet auch die Summe
EMI0002.0034
der in den Sekundärwicklungen c" von den Primärströmen j', induzierten Spannungen; in den Wicklungen c" und in der Polygon verbindung vi <B>....</B> v. fliesst somit kein Strom;
die Stromverteilung ist also wie nach Fig. 3 der Hauptpatentschrift; es gilt j'n <I>= a j",</I> (1 - a) j", mit
EMI0002.0043
hierbei nimmt das Potential des Leiters 1p einen bestimmten Wert c an (die Rechnung er gäbe
EMI0002.0046
Bei Erdschluss im Leiter lp wird, dem so eben geschilderten Strom- und Spannungs zustand der Einrichtung ohne Erdschluss ein zusätzlicher, und zwar einphasiger, Strom- und Spannungszustand dieser Einrichtung ohne Erdschluss überlagert,
welcher dadurch definiert ist,- dass in jede der Wicklungen a" eine zusätzliche elektromotorische Kraft ein geführt wird, welche das Potential des Lei ters<I>l"</I> auf dein zusätzlichen Wert -u erhält; diese elektromotorischen Kräfte treiben durch jede der Kapazitäten .Kn einen zusätzlichen Strom vom vektoriellen Betrag -
EMI0002.0056
die Summe
EMI0002.0057
dieser Ströme ist nun gleich dem Strom
EMI0002.0058
durch die Drosselspule L, und zwar infolge der Beziehung (1'), sowie des glücklichen Umstandes, dass auch der Nullpunkt 0' das zusätzliche Potential -U annimmt;
letzteres kommt . daher, dass sich die verlust- und streuungsfrei angenommenen Transformatoren b", en praktisch im Kurzachlusszustand be finden und daher keine merklichen zusätz lichen Spannungen an ihren Primärwick lungen b" entstehen, trotzdem dem gemein samen Sekundärstrom j" zusätzliche Primär ströme entsprechen;
aus der Überlagerung des erst geschilderten und des zusätzlichen Strom- und Spannungszustandes ergibt sich ein resultierender Zustand, in welchem sowohl der Strom jp als das Potential des Leiters lp Null werden und welcher ausserhalb der Stromquelle 0 ai, a2 <I>. . . .</I> a. (deren Null punkt das Potential -ep bekommt) identisch mit dem tatsächlich bei Kurzschluss der Ka pazität KP eintretenden Strom- und Span nungszustand ist;
verschwindet jp, so muss j. gleich der Summe der Kapazitätsströme j. der p-1 andern Phasen sein, und zwar gilt dies, ohne dass die Spannungen der Wick lungen b" durch den eingetretenen Erdschluss merklich erhöht werden.
Wäre die Bedingung (d') nicht erfüllt, so würde die benützte Überlagerung unzulässig; die Beziehung J1' = J" würde ja nicht be stehen (in Wirklichkeit wäre dann bei Erd- schluss Jp = Ja - J'').
Im Sonderfall, wo alle Kapazitäten Kn gleich gross sind, ergibt sich die Vereinfachung, dass auch das Potential des Nullpunktes 0 der Stromquelle im ungestörten Betriebe Null wird; die Spannung der Wicklung b" wird dadurch gleich der Phasenspannung e".
Um im allgemeinen Fall, wo die Kapazi täten .g" ungleich sind, die Einstellung der Induktivitäten L" ohne Änderung der gemein samen Gegeninduktivität M zu erleichtern, kann man zum Beispiel gemäss Fig. 2 bei liegender Zeichnung jede Sekundärwicklung c" für sich über eine zugehörige regelbare Drossel spule<I>d"</I> schliessen.
Die Spulen<I>b"</I> seien iden tisch, ebenso die Spulen r",. Im ungestörten Betrieb existieren dann Sekundärströme durch die Spulen c" und d", während die Leitungs- stücke vi, v2 . . . . VP stromlos bleiben; in Formel (2') ist dann links
EMI0003.0036
zu setzen, wo S die gemeinsame Selbstinduktivität der Spulen bn und ,S" die Summe der Selbst induktivitäten der beiden Spulen c" und d" bedeutet.
Bei Erdschluss tritt wieder der oben beschriebene Kurzschlusseffekt über<B>ei,</B> vi, c2, z#2 . . . . c." vp ein.
Die<I>p</I> Transformatoren<I>b", c"</I> können p Eisenkerne aufweisen, welche durch einen gemeinsamen magnetischen Rückschluss in einen gemeinsamen mehrphasigen Eisenkern zusammengefasst sind. Hierdurch kann an Platz und Gewicht gespart werden.