Einrichtung zur Kompensation des Wattreststromes in. 3Tehrphasen-Hochspannungs- netzen mit induktivem Er dschlussschutz. Um den Erdschluss-stromeines Mehr- pha.sen-Hochspannungsnetzes mit induktivem Erdschlussschutz (Petersenspule, Bauch- transfarmator, Jonasspule) vollkommen zu kompensieren, ist es notwendig,
ausser der kapazitiven Komponente des Erdschlussstro- mes., auch die Wattkomponente dieses Stro mes aufzuheben. Während es, mit den be kannten Löscheinrichtungen ohne weiteres möglich ist, die kapazitive Komponente des Erdschlussstromes durch symmetrisch ange schlossene Induktivitäten mit gerader Span- nungscharakteristik zu kompensieren, sind zur Aufhebung der Wattkomponente beson dere Massnahmenerforderlich,
.durch welche im Erdschlussfalle die Erdungsin.duktivität von einer Spannung erregt wird, deren Vek tor gegen den Vektor der Phasenspannung des erdgeschlossenen Netzleiters- im nach eilenden Sinne verschoben ist, bezw. von einem Strom, dessen Vektor gegen .den: Vek tor der Phasenspannung des erdgeschlossenen Netzleiters um mehr .als<B>90'</B> im nacheilen den Sinne verschoben ist. Im D. Il,. P. Nr. 441121 zum Beispiel ist eine der.
Pha senzahl des Netzes entsprechende Zahl von Induktivitäten zwischen Erde und symme trisch gelegenen Punkten eines, an das Netz angeschlossenen Wicklungssystems geschal tet, wobei die Lage der Anschlusspunkte eine solche ist, dass die ihnen entsprechenden Sternspannungen sich weder in Phase noch in Gegenphase zu den Phasenspannungen des Netzes befinden.
Um nun aber den Kompen sationsstrom dieser Induktivitäten genau in Gegenphase zum Erdschlussstrom zu bringen, wurden die Induktivitäten so. bemessen, dass die im Erdschlussfalle an .der jeweils höch sten Spannung liegende Spule sich im Zu stand hoher Eisensättigung befindet, w5h- rend die an den niedrigeren Spannungen liegenden Spulen noch ungesättigte Eisen kerne besitzen.
Der Kompensationsstrom wird in diesem Falle vorwiegend durch .die- jenige Spannung erzeugt, welche die hoch gesättigte Induktivität erregt, und diese Spannung ist gegen die Spannung der jeweils erdgeschlossenen Phase um einen Winkel in nacheilendem Sinne verschoben. Daher ist auch der resultierende Strom in der Erdungs- induktivität .gegen :die Phasenspannung des erdgeschlossenen Netzleiters um mehr als 90 phasenverschoben. Das Mittel @d:er hohen.
Eisensättigung hat- aber den Nachteil, dass der induktive Kompensationsstrom stark. ausgeprägte (vor allem dritte) harmonische Oberwellen, aufweist, so: dass der Vorteil der völligen Kompensation des grundharmoni schen Erdschlussstromesdurch das Auftre ten stark ausgeprägter Oberharmonischer wieder ausgeglichen wird.
Die _ vollkommene Kompensation des Erdschlussstromes könnte auch :dadurch er reicht werden, .dass'tl man eine ungeAttigte Erdungs.induktivität verwendet und diese im Erdsohlussfalle unmittelbar an eine gegen die Spannung :der er.dgesehlossenen. Phase nacheilende Spannung des gegebenen. Wick lungssystems anlegt.
Diese Einrichtung hat aber den Nachteil, dass unter Umständen der Erdschlussschutz zu spät einsetzt, da die Wahl des Anschlusspunktes: für die Löschinduktivität sich jeweils nach der Phase des im Erdschluss befindlichen Netz leiters richten muss. Aus diesem Grunde kann die Schutzeinrichtung erst wirksam werden, wenn selektiv wirkende Einrichtun gen nach Eintritt des Erdschlusses den An schluss auf mechanischem Wege hergestellt haben. Nachteilig ist auch der Umstand, dass die ganze Induktivität ein- und ausge schaltet werden muss.
Dies bedingt Schalt einrichtungen für den vollen Erdschlussstrom, der oft erhebliche Werte besitzt.
Um die Ein- und Ausschaltung der gan zen Löschinduktivität zu vermeiden, könnte man sie auch in bisher üblicher Weise als Polerdungsspule, Nullpunktsdrossel oder Löschtransformator :dauernd angeschlossen halten und im Erdschlussfalle in ihren Strom kreis eine Zusatzspannung einfügen, welche den: in der Löscheinrichtung fliessenden Strom genau in Gegenphase zum Erdschluss- strom bringt.
Aber die Einfügung .einer solchen Zusatzspannung in den durch den Erdschluss ,bereits Strom führenden Strom kreis kann nicht ganz störungsfrei vor sich gehen, da, es beim Einfügen ,der Zusatzspan nung nicht möglich ist, eine kurzzeitige Drosselung des Stromes oder einen Kurz schluss von Wicklungsteilen oder gar eine vorübergehende Stromunterbrechung zu ver meiden.
Diese Nachteile lassen sich nun aber er- findungsgemäss dadurch vermeiden., dass; die Aufhebung des Wattreststromes in einer be- sonderen zusätzlichen, einpolig geerdeten In duktivitKt erfolgt, welche beim Auftreten eines Erdschlusses, an eine Spannung gelegt wird, welche in ihr einen Strom erzeugt, dessen Vektor gegen den. Vektor der Pha senspannung des erdgeschlossenen Netzleiters um mehr als 90 im nacheilenden Sinne verschoben ist.
Eilt die Hilfsspannung der Phasenspannung .des erdgeschlossenen Netz leiters um 90 nach, dann ist die durch die Zusatzwicklung fliessende Komponente des gesamten induktiven Löschstromes um nahe zu<B>90,</B> gegen den Strom der Hauptinduk- tivität verschoben.
In diesem Falle kann die Hauptinduktivität, wie bisher, für mög lichst vollkommene Kompensation der kapa- zitiven Komponente des Erdschlussstrom:es bemessen werden, ohne Rücksicht auf das Hinzutreten ,der den Wattreststrom kompen sierenden Zusatzinduktivität. Es kann sogar in bereits bestehenden, durch induktive Er dung gegen die Folgen des Erdschlusses ge schützten Hochspannungsnetzen noch nach träglich der Wattres.tstrom dadurch kom pensiert werden,
dass man die entsprechend erregte Zusatzinduktivität an geeigneter Stelle :des Netzes: an dieses anschliesst. Hierzu ist im allgemeinen ein an das Hoch spannungsnetz angeschlossener Hilfstrans formator notwendig, welcher die zur Erre gung der Hilfsinduktivität :erforderliche, gegen :die Pha.sen.s:
pannung des erdgeschlos- senen Netzleiters nacheilende Hilfsspannung liefert. Ferner sind Relais erforderlich, wel che in Abhängigkeit von den Spannungen der Netzleiter gegen Erde die Zusat.zinduk- tivität selektiv an ,die jeweils richtige Pha senspannung legt.
Da. die Lusatzinduktivi- tä.t. nur für den Wattreststrom zu bemessen ist, dieser aber nur wenige Prozente des Erdschlussstromes beträgt, so ist der Hilfs transformator und die Zusatzinduktivität nur für wenige Prozente der Erdschluss- leistung zu bemessen.
Die ganze Einrichtung stellt also nur einen relativ kleinen Zusatzapparat zur nor malen Löscheinrichtung dar. Es steht nichts im Wege, auch die Hauptinduktivität an den Hilfstransformator anzuschliessen, zum Bei spiel eine Nullpunktsdros,sel (Löschspule) an den Sternpunkt der Hilfstransformato.rwick- lung zu legen, aber in diesem Falle ist der Hilfstransformator dem ihn durchfliessen den Gea.mtstrom entsprechend zu bemessen.
Da im normalen Betrieb, also. bei gesundem Netz, -der Strom im Hilfstransformator sehr klein ist, ist er dabei in der weitaus gröss ten Betriebszeit .schlecht ausgenützt. Man kann ihn aber auch zur Kompensation des Ladestromes des Netzes heranziehen, indem man ihn mit grossen Luftspalten versieht. Er nimmt dann einen grossen Magnetisie- rungsstrom auf, der .den voreilenden Lade strom des Netzes kompensiert und damit die Generatoren, der Zentrale von der Liefe rung dieser Ströme entlastet.
Im Erdschluss- falle addieren sich da,nr. zu diesem Magneti- sierungsstrom die Kompensationsströme geo metrisch, und es sind die Leiterquerschnitte diesem Gesamtstrom entsprechend zu bemes sen. Die Zusatzinduktivität kann an belie biger Stelle des Hochspannungsnetzes ange schlossen werden.
Sie kann aber auch in Teilinduktivitäten zerlegt werden, welche so auf da.s Netz. verteilt anzuordnen sind, dass jedem für sich schaltbaren Netzteil eine ent sprechende Teilinduktivität zugeordnet wird.
Zum selektiven An- und Abschalten der Zusatzinduktivität können auch Nullspan nungsrelais verwendet werden, welche zwi schen Netzleiter und Erde geschaltet sind, wobei das Relais der jeweils erdgeschlossenen Netzphase die Zusatzinduktivität an den ent- sprechendere Wicklungspunkt des: Hilfstrans formators anschliesst. Die Schalter selbst werden zweckmässig als Schnellschalter aus gebildet, damit die Kompensation des Erd- schlussstromes: in kürzester Zeit ihren vollen Grad erreicht.
Anstatt einen Hilfstransformator zu ver wenden, kann auch der zum Anschluss der Hauptinduktivitätdienende Transformator oder Generator mit Zusatzwicklungen; zum Anschluss der Zusatzinduktivität versehen werden.
In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es bedeutet N ein Dreiphasen-Hochspannungsnetz mit den Leitern 1, 2 und B. H ist ein Hilfstrans formator zum Anschluss der Zusatzinduktivi- tät Z, welche mit einem Pol an Erde E liegt.
Der Hilfstransformator H trägt eine Wick lung ca, a', <I>b, b', c, c',</I> deren Klemmen a, b, c an,das Hochspannungsnetz N angeschlos sen sind, während die Klemmen a', b', c' zu den obern Kontakten der Schnellschalter SA, Sb, <B>Se</B> ,geführt sind. Die untern Kon takte dieser drei Schalter sind unter sich und mit dem freien Pol der Zusatzinduktivität verbunden.
Die Schnellschalter werden durch die ihnen zugeordneten Nullspannungsrelais Ra, Rb, Re betätigt, und zwar wahlweise. Wenn zum Beispiel der Netzleiter 3 Erd- schluss hat, dann. hat die Klemme c der Wick lung H Erdpotential, das Nullspannungs- relais R@ ist spannungslos und schliesst den Schalter 8,3, während die Schalter<B>8.</B> und Sb offen bleiben.
Die Zusatzinduktivit.ät ist dann an die zwischen den Klemmen c und c' herrschende Spannung c, c' gelegt, die, wie aus der Figur ersichtlich, senkrecht steht auf der .Spannung o, c, welche die Phasen spannung des erdgeschlossenen Netzleiters darstellt. Der die Zusatzinduktivität durch fliessende Strom ist also nahezu um<B>180'</B> gegen die Spannung o, c verschoben, er ist also in Gegenphase zum Wattreststrom des Netzes.
Zur Aufhebung der kapazitiven Komponente des Erdschlussstromes ist in der Figur die Löschspule L dargestellt, die an den Sternpunkt 0 der Wicklung<I>.A,</I> B, <I>C,</I> des Transformators T angeschlossen ist. Bei entsprechender Bemessung des Transforma tors H kann die Löschspule L auch an den Sternpunkt o dieses Transformators ange schlossen werden. Sind die Einrichtungen getrennt angeordnet, dann ist es nicht er forderlich, dass sie räumlich beieinander ste hen, sie können unabhängig voneinander be stehen und an beliebigen Punkten des Net zes aufgestellt werden.