DE338567C - Wicklungsanordnung bei Nullpunkt-Erdschlussschaltungen von Hochspannungsnetzen - Google Patents

Description

Um bei Hochspannungsnetzen die auftretenden statischen Ladungen abzuleiten, um die Isolationen der Anlage im Falle eines Erdschlusses nur mit der Phasenspannung zu be- anspruchen und schließlich, um bei auftretendem Erdschluß Überspannungen nach Möglichkeit zu verhindern, kann man bekanntlich einen oder mehrere Neutral- oder Nullpunkte der an das Netz angeschlossenen Generatoren

ίο oder Transformatoren erden. Hierbei bedingt jedoch der Erdschluß einer Phase des Netzes einen durch die Phasenspannung und die Widerstandsverhältnisse bestimmten Strom, der, wenn der Widerstand verhältnismäßig klein ist, zum Kurzschlußstrom anwachsen kann. Dies kann in an sich bekannter Weise dadurch verhindert werden, daß zwischen Neutralpunkt und Erde ein Ohmscher oder induktiver Widerstand eingeschaltet wird.

Tritt dann Erdschluß an einer Phase des Netzes ein, und sind in diesem Falle Generatoren oder Transformatoren, an deren Neutralpunkt der erwähnte Widerstand angeschlossen wird, vollbelastet oder sogar überlastet, so wird im ungünstigsten Augenblick die durch den Erdschluß hervorgerufene Stromstärke die Belastung noch steigern, und die Leitungsarilage wird außerdem unsymmetrische Spannungen erhalten. Die Neutralpunkte verschiedener parallel arbeitender Generatoren zu erden, ist wegen der durch die höheren Harmonischen bedingten Ströme und der hieraus resultierenden erhöhten Verluste nicht ratsam. Anderseits besteht bei ausgedehnten Hoch-

spannungsnetzßn mit vielen Unterstation und Transformatoren verhältnismäßig kleiner Leistung die Gefahr, daß die Erdschlußbelastung im Verhältnis zur Leistung des oder der geerdeten Transformatoren unzulässig hoch wird und dieselben im ungünstigsten Augenblick eines Erdschlusses noch mehr gefährdet werden. Um diese Mehrbelastung der Generatoren oder Transformatoren zu verhindern, kann in bekannter Weise durch einen für jede Phase aus einem Kern und einer einzigen an der Leistungsabgabe nicht beteiligten Wicklung bestehenden Apparat für das Netz ein künstlicher Nullpunkt geschaffen werden, an den der mit Erde verbundene Ohmsche oder induktive Widerstand angeschlossen wird, wobei dieser Apparat nur den aus einem Erdschluß resultierenden Strom übernimmt.

Betrachten wir nun bei einem Dreiphasennetz die Stromverhältnisse eines solchen Apparates T mit angeschlossenem Widerstand W (s. Fig. ι der Zeichnung), so wird sich im normalen Zustand des Netzes derselbe genau so verhalten, wie ein leer laufender Transformator oder eine Drosselspule, d. h. die Summe der Ströme zweier Phasen ist gleich und entgegengesetzt dem Strome der dritten Phase. Anders gestaltet sich aber das Bild im Falle eines Erdschlusses, beispielsweise an der Phase III des Netzes. Wenn man den geringen Einfluß der Magnetisierungsstrßme der drei Sehenkel des Apparates' vernachlässigt, so werden in diesem Falle die Ströme der drei Phasen in gleicher Richtung fließen, da der Strom in der Phase III des Apparates T, die über die Erdschlußstelle und den Widerstand W geschlossen ist, von der in ihr erzeugten Gegenspannung, nicht von der dieser entgegen ge-

richteten Phasenspannung des Netzes bestimmt wird, und die Summe der Ströme wird gleich dem in dem Ohmschen oder induktiven Widerstände W zirkulierenden Strome Iw werden. Die drei Ströme in den Wicklungen der drei Phasen des Apparates T sind annähernd einander gleich. Da in der über Erde geschlossenen Phase III des Apparates Γ der Magnetisierungsstrom, wie schon angedeutet, entgegengesetzt dem Schenkelteilstrom fließt, so wird genau genommen sich der erstere vom letzteren vektorieU subtrahieren, während in den beiden anderen Phasen des Apparates T sich Magnetisierungsstrom und Schenkelteil-

strom addieren. Betrachten wir die Spannungsverhältnisse, so wird sich in der Wicklung der erdgeschlossenen Phase III des Apparates T, zu welcher der Widerstand W parallel geschaltet ist, gegenüber den bisher gesunden Phasen ein stärkerer Spannungsabfall ergeben, d. h. der Nullpunkt wird gemäß Fig. 2 verschoben.

Es treten also bei der vorliegenden Schaltung zwei störende Wirkungen auf, deren Behebung Zweck der Erfindung ist. Durch die gleiche Richtung der Ströme in den Wicklungen der Phasen des Apparates wird erstens ein Streufluß erzeugt, der sich nicht wie der Kraftfluß des Magnetisierungsstromes über Schenkel und Joche, sondern durch die Luft und, falls -es' sich um einen ölgekühlten Transformator handelt, durch die Wand des Ölkessels schließt. Da der letztere in der Regel aus Eisenblech, d. h. magnetischem Material besteht, so finden die Streulinien einen gegebenen Weg, und die Folge davon ist ein in dem ölkessel des Transformators senkrecht zur Richtung des Streuflusses zirkulierender Kurzschlußstrom, der, da der Ölkessel gewissermaßen eine einzige über die Niete kurzgeschlossene Windung darstellt, eine Höhe

von — χ η erreicht, wenn η die Windungszahl eines Schenkels bedeutet. Die zweite störende Wirkung liegt in der Verschiebung des Nullpunktes, wodurch naturgemäß die Phasenspannungen und entsprechend auch die Eisensättigungen in den bisher nicht vom Erdschlüsse betroffenen Phasen des Apparates ansteigen.

Zur Behebung der geschilderten Mißstände kommen nun gemäß Erfindung die nachfolgend beschriebenen Mittel in Betracht,

i. Es kann gemäß Fig. 3 um den Nullpunkt·*- apparat T eine dessen drei Schenkel umfassende Hilfswicklung H₁ bestehend aus einer oder mehreren Windungen, angeordnet werden. Der in dieser Wicklung H fließende Strom hebt das Streufeld bis auf einen Rest, der zwischen Haupt- und Hilfswicklung durchfließt, auf und j vermindert daher -die Phasenunsymmetrie. 2. Der Nullpunktapparat T erhält gemäß Fig. 4 für jede Phase eine sonst nicht angeschlossene Hilfssekundärwicklung S, die untereinander in Dreieck geschaltet werden. Die in den drei Schenkeln dieser Hilfssekundärwicklung induzierten Spannungen addieren sich und erzeugen einen Sekundärstrom, welcher demjenigen der Primärwicklung entgegengesetzt fließt und der das Streufeld bis aufweinen geringen, dem Erdschlußstrom entsprechenden Betrag aufhebt. Die drei Primärphasenspannungen werden ebenfalls gleich.

3. Die Wicklungsschenkel des Nullpunktapparates T werden nach Fig. 5 je in zwei gegengeschalteten, übereinander oder konzentrisch liegenden Wicklungsabteilungen im. Sinne einer Zickzackschaltungyangeordnet. Hierbei fließt in der einen Wicklungsabteilung jedes Schenkels der Widerstandsteilstrom umgekehrt wie in der anderen. Da die Amperewindungen der Wicklungsabteilungen sich aufheben, so kann bis auf den kleinen Streufluß zwischen den beiden Wicklungsabteilungen jedes Schenkels kein weiteres Streufeld entstehen, und. die drei Phasenspannungen werden hierdurch ebenfalls gleich.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Wicklungsanordnung bei Nullpunkt-Erd-, Schlußschaltungen von Hochspannungsnetzen mittels eines für jede Phase aus Kern und einer einzigen Wicklung bestehenden Nullpunktapparates, dessen Nullpunkt über einen Ohmschen oder induktiven Widerstand an Erde gelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß entweder eine die Gesamtheit der Wicklungsschenkel des Nullpunktapparates umfassende Hilfswick- ioo lung (H, Fig. 3) oder auf den Schenkeln eine in Dreieck geschaltete, sonst unbelastete Hilfssekundärwicklung (S, Fig. 4) oder schließlich die Wicklung jedes Sehen-. kels in zwei gleichen, gegengeschalteten Abteilungen in der an sich bekannten Zickzackschaltung (Fig. 5) angeordnet ist, damit im Falle eines Erdschlusses im Netz die Ungleichheit der Phasenspannungen und das durch die unsymmetrische Belastung einer Phase hervorgerufene Streufeld im Apparat aufgehoben wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.