CH213805A - Erdschluss- und Kurzschlussschutz von mehrphasigen Hochspannungsnetzen. - Google Patents

Description

      Erdschluss-    und     Kurzschlussschutz    von mehrphasigen Hochspannungsnetzen.    Es ist bekannt, mehrphasige Hochspan  nungsnetze dadurch gegen die Folgen von  Erdschlüssen zu schützen, dass man den Null  punkt einer an das Netz angeschlossenen  Wicklung über eine     Induktivität    erdet, die  mit der     Kapazität    des Netzes gegen Erde  mindestens annähernd in Resonanz ist.

   Der  artige Spulen löschen den     Erdschlusslicht-          bogen,    und gestatten den Weiterbetrieb des  Netzes bei einpoligem     Erdschluss..    Ihren haf  tet aber der Nachteil an, dass im     Erdschluss-          falle    (und bei unsymmetrischem Netz sogar  auch im normalen Betrieb) die Spannung des  Netzes gegen Erde stark verlagert wird, so  dass die Isolatoren für erheblich höhere Span  nungen bemessen sein müssen und dass dem  entsprechend auch die Prüfspannung herauf  gesetzt werden muss.

   Bei     Höchstspannungs-          netzen    führt die Spannungsverlagerung des  Netzes gegen Erde zu unwirtschaftlichen  Verhältnissen, da es bei derart hohen Be  triebsspannungen ausserordentliche Schwierig  keiten bereitet, haltbare Isolationen schon für  die einfache Phasenspannung herzustellen.    Auch bietet die Löschspule keinen Schutz ge  gen doppelpoligen     Erdschluss    und Kurz  schluss zwischen zwei Netzleitern. Aus die  sem Grunde ist man dazu übergegangen,       Höchstspannungsnetze    mit direkter Null  punktserdung zu versehen, so dass die Lei  tungen und Apparate gegen Erde nur für die  einfache     Phasenspannung    isoliert werden  müssen.

   Der     Erd-    und     Kurzschlussschutz     wird     dann    unter     Zuhilfenahme    schnellschal  tende     Einrichtungen    durchgeführt, die in  bisher üblicher Weise auf der Hochspan  nungsseite der Netze angeordnet werden.  Diese     Einrichtungen    schalten bei einem Erd  oder Kurzschluss eines oder mehrerer Netz  leiter die kranken Netzleiter möglichst rasch  ab.

   Um länger andauernde Betriebsunter  brechungen zu vermeiden, macht man von der  an sich     bekannten,    kurz aufeinanderfolgen  den Aus- und Wiedereinschaltung der kran  ken Netzleiter Gebrauch und lässt den Netz  leiter erst dann endgültig abgeschaltet, wenn  sich zeigt, dass durch blosses kurzzeitiges Ab  schalten     .die    Störungsursache nicht zum Ver-           schwinden    gebracht ist. Der Nachteil dieser       Schutzeinrichtung    liegt aber darin, dass sich  die Schalteinrichtungen selbst unter Hoch  spannung     befinden    und daher hochisoliert  sein müssen, was die Anlage wesentlich ver  teuert und den Betrieb erschwert.  



  Eine wesentlich günstigere Ausgestaltung  der Schutzeinrichtung ist nun Gegenstand  der Erfindung.     Darnach        werden    die genann  ten Nachteile dadurch     vermieden,    dass die       Spannupgen    der einzelnen Phasen des Hoch  spannungsnetzes in voneinander unabhängi  gen Magnetkreisen einer     Transformatoran-          ordnung    erzeugt werden und dass in jedem       Primärwicklungszweig    der Transformator  anordnung eine schnellschaltende Einrich  tung liegt,

   die im Falle eines     Erd-    oder Kurz  schlusses des .der betreffenden     Phase    zuge  ordneten Netzleiters anspricht und diesen       bezw.    diese     Primärwicklungszweige    minde  stens kurzzeitig unterbricht. Die Schalter für  die Schnellabschaltung brauchen demnach  nur für die Niederspannung bemessen zu sein,  so dass normale Ausführungen     verwendet     werden können.  



  Ausführungsbeispiele der Erfindung sind  in der Zeichnung schematisch dargestellt. In       Fig.    1 und 2 ist die dreiphasige     Höchstspan-          nungsleitung        h,        1z,        1a    von einer     Transfor-          matoranordnung    gespeist, deren Primär  wicklungen     pi,        p2,        p.    an dem niederspan  nungsmässigen     Speisenetz        k1,        k2,        k2    liegen.

    An Stelle des Speisenetzes können auch un  mittelbar die Sammelschienen einer Genera  torzentrale angeschlossen sein. Die Sekundär  wicklungen     qr,        q2,        q"    der Transformator  anordnung sind in Stern geschaltet, wobei  der Sternpunkt unmittelbar geerdet ist. Be  triebsmässig unter Spannung zu     betätigende     Schalter sind auf der Hochspannungsseite  nicht vorgesehen.

   Die in     Fig.    2 auf der Hoch  spannungsseite     befindlichen    .Schalter     z1,        z2,          z3,    die parallel zu den     Sekundärwicklun-          gen        qr,        q2,        q3    liegen, müssen lediglich  über einen genügenden Isolationsabstand ver  fügen, brauchen aber nicht Leistung abzu  schalten. Auf ihre Aufgabe wird weiter  unten eingegangen; sie können jedoch häufig    weggelassen oder ebenfalls auf die Nieder  spannungsseite verlegt werden, wie dies in       Fig.    1 angegeben ist.

   In     Fig.    1 und 2 liegen  die betriebsmässig zu betätigenden Schalter       8l,        s2,        3a    jeweils in Reihe mit den Primär  wicklungszweigen     pl,        p2,        pa;

      und zwar derart,  dass bei einer     abgeschalteten    Wicklung der       Dreieckschaltung    nach     Fig.    1 oder bei der       Sternschaltung    nach     Fig.    2     stets    ein     zwei-          phasiger        Dreileiterbetrieb,    bei der Sternschal  tung mittels des Nulleiters n, möglich ist.

    Die     magnetische        Kopplung    zwischen der die  Niederspannung führenden Primärseite     und     der an die Übertragungsleitung angeschlosse  nen     Sekundärseite    der     Transformatoranord-          nung    ist so ausgeführt, dass eine magnetische       Kopplung        zwischen    den     einzelnen    Phasen  nicht vorhanden ist. Es kann also ein Drei  Phasentransformator mit mindestens einem  weiteren gern in entsprechender Anordnung  benützt werden. Vorzugsweise werden jedoch  drei getrennte     Einphasentransformatoren    ver  wendet.  



  Zur     Erklärung    der Wirkungsweise des  Schutzes sei     angenommen,    dass     beispielsweise     der Leiter     lx    der Übertragungsleitung einen       Erdschluss    besitzt. Mittels der in dieser Phase  befindlichen Überwachungsrelais, die hier  auch auf der primären Niederspannungsseite  liegen können, wird nun der Schalters, ge  öffnet, während die Schalter     s,2    und     s8    ge  schlossen bleiben. Die zusätzlichen     Schalter          z1,        z2,    z3 sind im Normalbetrieb stets offen.

    Die Primärwicklung     p,    wird abgeschaltet  und der     Leiter   <B>1,</B> wird     spannungslos.    Han  delt es sich lediglich     nm        einen        Erdschluss-          lichtbogen,    so wird dieser mit dem Öffnen  des Schalters     s1    löschen und der     Leiter        1i     kann wieder durch Schliessen des Schalters     8i     unter Spannung genommen werden.

   Besitzt  hingegen der     Leiter        b,    einen     Dauererdschluss,     so wird durch das     Offnen    des Schalters     si     die     Ernergieübertragung    nicht     unterbrochen,     sondern die beiden gesunden Leiter 12     und        l2     übernehmen über die     Erdleitung        .die    gesamte  zu übertragende Leistung, und zwar derart;

    dass ein zweiphasiger     Dreileiterbetrieb        unter     Benützung     -der    Erde     als    Rückleitung ent-      steht. Sollte der Widerstand der     Erdrüek-          leitung    zu gross sein, so kann noch der Schal  ter     z1    geschlossen werden, wodurch der  kranke Leiter     l,_    geerdet wird und trotz des  vorhandenen Erdschlusses voll zur Energie  übertragung mitbenützt werden darf. Die  schadhafte Stelle kann also unter allen Um  ständen ausgebessert werden, ohne dass ein       Betriebsunterbruch    entsteht.  



       Entsprechend    liegen die Verhältnisse,  wenn nicht nur ein     einphasiger,    sondern     zwei-          phasiger        Erdschluss    vorhanden ist. Haben  beispielsweise beide Leiter     1,    und     h    gleich  zeitig einen     Erdschluss,    so ist es .durch 'Öffnen  der Schalter     s,.    und     s2    auf der     Primärseite     möglich, die beiden     Erdschlusslichtbögen    zu  löschen.

   Bei einem zweiphasigen     Dauererd-          schluss    auf der Leitung besteht zudem durch  Schliessen der Schalter     z1    und     z2    die Möglich  ,     keit,    den Betrieb einphasig mit reduzierter  Leistung aufrecht zu erhalten. Ebenso kön  nen die -Auswirkungen eines normalen Kurz  schlusses zwischen zwei Leitern unschädlich  gemacht werden. Zweiphasige     Erd-    oder  Kurzschlüsse sind jedoch     verhältnismässig     selten. Weitaus am meisten treten einphasige  Erdschlüsse auf, die in der beschriebenen  Weise eine Unterbrechung oder Einschrän  kung der     Ernergieübertragung    nicht zur  Folge haben.  



  Besonders vorteilhaft ist bei der beschrie  benen Schutzeinrichtung, dass die betriebs  mässig zu     betätigenden.Schalter    auf der Nie  derspannungsseite liegen, so dass es ohne wei  teres möglich ist, einen     Erd-    oder Kurzschluss  durch wiederholte Aus- und Einschaltung  der Schalter s zu löschen, sofern nicht ein       Dauererd-    oder Kurzschluss vorliegt. Selbst  verständlich ist bei solchen Schutzeinrichtun  gen dafür zu sorgen, dass auf beiden Seiten  der Übertragungsleitung die einzelnen Pha  sen untereinander magnetisch nicht verkettet  sind.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Erdschluss- und Kurzschlussschutz von mehrphasigen Hochspannungsnetzen mit di rekter Nullpunktserdung, mit schnellschal tenden Einrichtungen, dadurch gekennzeich- net, dass die Spannungen der einzelnen Pha sen des Hochspannungsnetzes in voneinander unabhängigen Magnetkreisen einer Transfor- matoranordnung erzeugt werden und dass in jedem Primärwicklungszweig der Transfor- matoranordnung eine schnellschaltende Ein richtung liegt,

   die im Falle eines Erd- oder Kurzschlusses des der betreffenden Phase zu geordneten Netzleiters anspricht und diesen bezw. diese Primärwicklungszweige minde stens kurzzeitig unterbricht.

   UNTERANSPRüCHE 1. Erd- und Kurzschlussschutz nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet" dass die niederspannungführende Primärseite der an die Netzleiter angeschlossenen Transfor- matorenanordnung in Dreieck geschaltet ist und jeder Primärwicklungszweig in Reihe mit einer schnellschaltenden Einrichtung liegt.

   2. Erd- und Kurzschlussschutz nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die niederspannungführende Primärseite der an die Netzleiter angeschlossenen Transfor- matoranordnung in Stern geschaltet ist und mit Nulleiter arbeitet, und dass in Reihe mit jeder Primärwicklung die schnellabschaltende Einrichtung liegt. 3. Erd- und Kurzschlussschutz nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Transformatoranordnung ausschliesslich aus Einphasentransformatoren besteht.

   4. Erd- und Kurzschlussschutz nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Transformatoranordnung einen Drei phasentransformator mit mindestens einem weiteren Kern enthält. 5. Erd- und Kurzschlussschutz nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Schalteinrichtung vorgesehen ist, welche bei einem Erdschluss einer Phase nach deren Abschaltung ihre Primär- oder Sekun- , därwickluug in der Transformatoranordnung wenigstens vorübergehend kurzschliesst.

   6. E.rd- und Kurzschlussschutz nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Erdschluss oder Kurzschluss eine , wiederholte Ein- und Ausschaltung des bezw. der betroffenen Primärwicklungszweige erfolgt.

   7. Erd- und Kurzschlussschutz nach Pa- tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Dauererdschluss einer Phase diese primärseitig abgeschaltet und eine der ge sunden Phasen primär- oder sekundärseitig in der Transformatoranordnung umgepolt wird.