CH82520A - Einrichtung zur Verminderung schädlicher Erdschlußströme in geerdeten Hochspannungsnetzen mit auf die Netzphasen unsymmetrisch verteilter Kapazität - Google Patents

Description

  Einrichtung zur Verminderung schädlicher     Erdschlussströme    in geerdeten  Hochspannungsnetzen mit auf die     Netzpliasen    unsymmetrisch verteilter Kapazität.    Es ist bekannt, die     Erdschlussströme    in  geerdeten Hochspannungsnetzen     finit    auf die  Netzphasen     symmetrisch    verteilter     Kapazität     durch Einschaltung von geeignet bemessenen       Drosselspulen    in dein     Erdungsstromkreise    zu       unterdrücken.    Die     Bemessung    der     Erdungs-          drosselspule    erfolgt beim Einphasenstrom  nach 

  der Gleichung  
EMI0001.0013     
    wo<I>L</I> die     Induhtivität    der Drosselspule,     (u    die  Netzfrequenz, C die Teilkapazität einer     \Tetz-          phase    gegen Erde bedeutet.  



  Es lässt sich zeigen, dass bei uns     @-inine-          trisch    verteilter Kapazität eine restlose     Unter-          drückung    der     Erdschlussströme    durch die Be  messung der am Netznullpunkte liegenden       Drosselspule    nicht     möglich    ist, denn wie gross  man auch die     Induktivität    der Drosselspule       bemisst,

      die     Unsymmetrie    der     Anordnung    in  bezug auf ihre     elektrischen        Grössen    bleibt  bestehen und lässt sich nur durch eine andere       UnsSmmetrie    ausgleichen.

   Dies kann zum  Beispiel in der Weise geschehen, dass man  die Drosselspule nicht an de) Nullpunkt des    Netzes, sondern an einen     Spannungspunkt     des     Generators    (Transformator oder derglei  chen)     anschliesst.    Beim     Erdschluss    eines Phasen  leiters     wirkt    dann zwar für den Kapazitäts  strom in der     Erdungsstelle    immer     noch    die       Spannung    2 E,     wen)    E Phasenspannung be  deutet.

   Für den     Drosselspulenstrom    kommt  aber, je nachdem die Kapazität C oder C2  durch den     Erdschluss        überbrückt    ist, die     Span-          nung    E, oder E2 in Betracht, wobei       Ei'#        E,E2@    E     undL',t        1-Li=2Eist.     Die Bemessung der Drosselspule errechnet  sich dann in folgender Weise:

    Für     den        Erdschluss    an     C#,    muss zwischen  den     Effektivwerten    gelten       JC,   <I>=JD,</I> wenn der .<B>Ei</B>     rdsehlussstrom    ver  schwinden soll, also
EMI0001.0056  
         Für    den     Erdschluss    an C muss entspre  chend       JC'_   <I>= JD</I> sein;

   also<I>2 E<B>to
EMI0001.0060  
  </B></I>  Aus     i)    und 2) folgt -
EMI0001.0062  
    und Ei     +        E2   <I>- 2</I>     -w=        L   <I>(C<B>+C2)</B></I>      Da nun     Ei        -+-        E=    = 2     E    ist, ist     für    völ  lige     Unterdrückung    der     Erdschlussströme     
EMI0002.0008     
    Diese     Bemessung    der Drosselspule bringt  aber für den normalen Betrieb die Gefahr  des     Auftretens    grosser Überspannungen des  Netzes mit sich, wenn nicht,

   wie es bei  obiger Ableitung vorausgesetzt war, die  Drosselspule an einen entsprechend gewählten  Spannungspunkt des Generators angeschlossen  wird. Dies     lässt.    sich aber praktisch nur sehr  schwer ausführen, wenn man nicht zu dem  Hilfsmittel der Einfügung von Zusatzspan  nungen mittelst besonderer Zusatztransforma  toren greifen will.

   Sieht man hiervon ab und  schliesst, wie es üblich und bequem ist, die  Drosselspule an den Nullpunkt des Netzes  an, dann führt die     Bemessung    der Drossel  spule in     Rücksicht    auf die Verhinderung der       Erdschlussströme    zu Verhältnissen, die den  normalen Betrieb der Anlage gefährden, was  nunmehr der Einfachheit     -wegen    an einem       Einphasennetz    näher erläutert werden soll,  dessen Nullpunkt' über eine Drosselspule ge  erdet ist.  



  Nimmt man hierbei ungleiche Grösse der  Teilkapazitäten     Ci    und C gegen Erde an,  so bestehen bei     C    > C die Gleichungen  
EMI0002.0019     
    Bei     Ca        - <         C    ist     JD    durch<I>-JD zu er-</I>  setzen.  



  Aus diesen Gleichungen berechnet sich  der Strom<I>JD</I> in der Drosselspule unter Ver  nachlässigung der     Ohmschen    Widerstände.  
EMI0002.0025     
    Für C     C        #'-    und gemäss Gleichung 5)  für
EMI0002.0028  
   wird<I>JD</I> unendlich und    auch die Spannung an der     Erdungsdrossel-          spule        ED   <I>= JD</I>     (o   <I>L</I> unendlich. d. h.

   also  Die     Bemessung    der am Netznullpunkte lie  genden Drosselspule mit Rücksicht auf die völ  lige     Unterdrückung    der     i        rdschlussströme    führt  zu     Resonanzerscheinungen    bei normalem Be  triebe     und    gefährlichen Überspannungen.

   Da  nämlich das Potential des an Erde liegen  den Endes der Drosselspule festliegt, muss  sich das Potential des andern Endes der  Drosselspule, also des Netznullpunktes, der  art     verschieben,    dass die     Spannungsdifferenz     an der     Drosselspule    den Wert     .ID    to L, also  im     vorliegenden    Falle den Wert unendlich  annimmt.

   Durch die Wirkung des     Ohmschen     Widerstandes der Drosselspule und der     Streu-          real,-tanz    der den Netznullpunkt bildenden  Wicklungen wird ein so gewaltiges Anwach  sen der Ströme und     Spannungen        zwar    ver  hindert, aber es bleibt immerhin die Gefähr  dung der Anlage durch die     Bemessung    der  Drosselspule lediglich in Rück-sieht auf die  Unterdrückung     derErdschlussströme        beiNetzen     mit unsymmetrisch verteilter     Kapazität    be  stehen.  



  Gemäss     vorliegender.Erfindung    sollen nun  bei Netzen mit unsymmetrisch verteilter Ka  pazität die     Erdschlussströme    auf ein unschäd  liches Mass     herabgedrückt    werden, ohne dass  dadurch gefährliche Resonanzerscheinungen  im normal betriebenen Netze hervorgerufen  werden.

   Zu diesem Zwecke soll zwischen  Nullpunkt des Netzes und Erde eine derart  bemessene Drosselspule eingeschaltet sein,  dass als äusserste Annäherung an den zu ver  meidenden Wert
EMI0002.0056  
   für  die     Induktivität    der Drosselspule der Aus  druck
EMI0002.0058  
   zu gelten hat, wo<I>na =</I>       Anzahl    der Teilkapazitäten ist für Einphasen  strom = 2, für Dreiphasenstrom = 3, für       Zweiphasenstrom    = 4 zu setzen ist und unter  die Teilkapazität gegen Erde derjenigen  Phase zu verstehen ist, welche die kleinste  oder grösste Teilkapazität gegen Erde hat.

        In der     Gleichung     
EMI0003.0002     
    wird dann der Nenner einen von<B>Null</B> ver  schiedenen Wert erhalten, und der     Drossel-          spulenstrom    bleibt daher bei normalem Be  triebe des Netzes eine endliche     Griil.')e.    Setzt       man    nun weiter, zu deren     Begrenzung     
EMI0003.0008     
    also zum Beispiel beim     Einphasennetz     
EMI0003.0010     
    dann ist der Wert des Bruches  
EMI0003.0011     
    stets gleich und somit nach     Gleichung    9)

    
EMI0003.0013  
   und     ED=JD        üjL=Edie    Span  nung an der     Erdungsdrosselspule    bei nor  malem Betriebe. Auch dieser Wert wäre an  sich noch reichlich hoch, aber wenn man be  rücksichtigt, dass in den in Betracht     kom-          menden        Stromkreisen        Ohmscher        @@'iderstan    d  und     Strerireaktanzen    vorhanden sind, dann       erkennt    man, dass die     Grösse    von<I>JD</I> und     ED     irr     Wirklichkeit    noch erheblich unter dem  abgeleiteten Werte bleiben wird,

   so     dar    ge  fährliche     Überspannungen    nicht mehr zu er  warten sind.  



  Die     Unterdrückung    der     Erdschlussströme     wird hierbei     unvollkommener,    jedoch wird im  allgemeinen der Mangel nicht sehr     erheblich.     Bei ganz extremen Fällen, d. h. bei starker         Unsymmetrie,    ist es     überhaupt    nicht mehr  möglich, durch eine an den Nullpunkt des  Netzes angelegte     Erdungsdrosselspule    die       Erdschlussströme    auf ein     unschädliches        Ma(i     herabzudrücken:

       i     solchen Füllen ist hier  für die     .Einfügung    von     Zusatzspannungen        ir:     den     Erdungsstromkreis    unbedingt erforderlich  Die angegebene Bemessungsregel schafft     alsc     den Ausgleich zwischen zwei widerstreiten  den     Störungsmomenten    hei geerdeten     Hoch-          span ungsnetzen.        nämlich    die     Verrneidung     der     Spannungsresonanz    bei normalem     Net.z-          b2trieb    und die Verhinderung schädlicher    <RTI  

   ID="0003.0053">   Erdschlussströrne    im Falle des     Erdschlusses          einer    Netzphase.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Einrichtung zur Verhinderung schädlicher Erdsclrlussströme irr geerdeten Hochspannungs netzen rnit auf die Netzphasen unsymme- trisch verteilter Kapazität, dadurch gekenn zeichnet, dass zwischen Nullpunkt des Netzes und Erde eine derart bemessene Drosselspule geschaltet ist;

   dass als äusserste Annäherung an den zu vermeidenden Wert EMI0003.0066 für dieInduktivität der Drosselspule der Ausdruck EMI0003.0068 zu gelten hat, wo ga gleich der Zahl der Teilkapazitäten zu setzen ist und unter C die Teilkapazität gegen Erde derjenigen Phase zu verstehen ist. welche die kleinste oder grül.')te Teilkapazität gegen Erde hat.