DE403876C

DE403876C - Safety system for the automatic shutdown of faulty sections of electrical line networks

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Publication number: DE403876C
Application number: DEN20290D
Authority: DE
Original assignee: NAAMLOOZE VENNOOTSCHAP LIJN PR
Current assignee: NAAMLOOZE VENNOOTSCHAP LIJN PR
Publication date: 1924-10-14

Description

Im Patent 403873 ist angegehen, wie die Transformatoren, welche die Spannung zwischen einem Haupt- iind seinem Nebenleiter im Betrieb erzeugen, bemessen werden müssen, damit unbeschadet dieser Spannungserzeugung eine genaue Abgleichung zwischen Haupt- und Nebenstrom für alle Belastungszustände hervorgerufen wird. Hierzu war erforderlich, daß die zwei Transformatoren einer Teilstrecke so gewickelt und geschaltet sind, daß der Eisenkern des einen Transformators durch seine beiden Spulen in verschiedenem Sinne, der Eisenkern des andern Transformators durch seine beiden Spulen in demselben Sinne magnetisiertPatent 403873 addresses how the transformers, which control the voltage between a chief and his secondary director in the Generate operation, must be dimensioned so without prejudice to this voltage generation caused an exact balance between main and secondary flow for all load conditions will. For this it was necessary that the two transformers of a section are wound and connected so that the iron core of a transformer through its two coils in different senses, the iron core of the other transformer through its own both coils magnetized in the same sense

wird und daß das Übersetzungsverhältnis des ersteren Transformators kleiner ist als die Hälfte des Impedanzverhältnisses der beiden Leiterzweige. Die Windungszahlen des zweiten Transformators lassen sich dann genau vorausberechnen. and that the transformation ratio of the former transformer is smaller than that Half of the impedance ratio of the two conductor branches. The number of turns of the second Transformers can then be precisely calculated in advance.

Mathematisch genauer ausgedrückt ist die Grenze für das Übersetzungsverhältnis des erstenIn mathematical terms, the limit for the gear ratio is the first

Transformators gleich dem Wert - , wennTransformer equal to the value - if

man das Impedanzverhältnis der Leiterzweige mit α bezeichnet. In der Praxis, wo für diese Anordnung α groß gegen 1 ist (z. B.the impedance ratio of the conductor branches is denoted by α . In practice, where for this arrangement α is large compared to 1 (e.g.

20 bis 40), ist — nahezu gleich ; deshalb20 to 40), is - almost the same; for this reason

ist auch, um Formeln zu vermeiden, im Hauptpatent als Grenze die Hälfte des Impedanzverhältnisses angegeben worden.is also, in order to avoid formulas, in the main patent as a limit half of the impedance ratio has been specified.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich nun gerade auf diesen Grenzfall, wo das Über-Setzungsverhältnis des ersten TransformatorsThe present invention now relates precisely to this borderline case, where the transmission ratio of the first transformer

CtCt 1 J1 y

gleich gewählt ist. Die Rechnung ergibt in diesem Fall als eine vorteilhafte Anordnung das Übersetzungsverhältnis des zweiten Transformators unendlich groß, und zwar so, daß bei gleichen Eisenkernen die primäre Windungszahl dieses Transformators gleich Null und seine sekundäre Windungszahl gleich der Summe der primären und der sekundären Windungszahl des ersten Transformators wird. Damit schrumpft der zweite Transformator in diesem Falle zu einer Drosselspule zusammen. Das Eigenartige der Anordnung besteht darin, daß diese Drosselspule, die den zweiten Transformator vorstellt, mit dem ersten Transfermator so zusammenarbeitet, daß sie im normalen Betrieb für den Stromdurchfluß nicht als Drosselspule wirkt, weil ihre Reaktanzspannung durch die ihr entgegengesetzte gleiche Sekundärspannung des ersten Transformators gerade kompensiert wird. Im Fehlerfalle ändert sich die Strom- und Spannungsverteilung, wie man leicht sieht, derart, daß dieses Gleichgewicht der Spannungen aufgehoben und die Ausschaltung der Teilstrecke durch ihre Streckenschalter herbeigeführt wird.is chosen the same. The calculation results in this case as an advantageous arrangement the transformation ratio of the second transformer is infinitely large, namely as follows, that with the same iron cores the primary number of turns of this transformer is zero and its secondary number of turns is equal to the sum of the primary and secondary number of turns of the first transformer. In this case, the second transformer shrinks to form a choke coil. The peculiarity of the arrangement is that this choke coil, which the second transformer imagines, cooperates with the first transfermator so that it works in the normal Operation for current flow does not act as a choke coil because of its reactance voltage by the opposite equal secondary voltage of the first transformer is being compensated. In the event of an error, the current and voltage distribution changes, such as one can easily see in such a way that this equilibrium of tensions is abolished and the elimination the section is brought about by their route switch.

Die vorliegende Erfindung ist also ein Grenzfall des Hauptpatents und bietet den besonderen Vorteil, daß eine der vier Transformatorenwicklungen vollständig in Wegfall kommen kann.The present invention is thus a borderline case of the main patent and offers the special The advantage that one of the four transformer windings can be omitted completely.

In Abb. ι der Zeichnung ist die Erfindung durch ein Schaltungsschema erläutert.In Fig. Ι of the drawing, the invention is explained by a circuit diagram.

Abb. 2 zeigt das Spannungsdiagramm unter Vernachlässigung des Spannungsabfalls in der Leitung.Fig. 2 shows the voltage diagram, neglecting the voltage drop in the Management.

In Abb. ι ist 1 der Hauptleiter und 2 der Nebenleiter, welche beide an den Endpunkten 6 und 6' der Teilstrecke miteinander verbunden sind. 9 und 0/ sind die Teilstreckenschalter, 3', 4' ist der vorher als erster bezeichnete Transformator mit dem Eisenkern 5'. Seine Primärspule 3' liegt im Hauptleiter, seine Sekundärspule 4' in umgekehrtem Magnetisierungssinne im Nebenleiter. 4 ist der zweite Transformator mit dem Eisenkern 5. Seine Primärspule fehlt; die Sekundärspule 4 liegt im Nebenleiter, so daß dieser Transformator tatsächlich zu einer im Nebenleiter liegenden Drosselspule wird. 7 und 7' sind die Auslöse-In Fig. Ι 1 is the main conductor and 2 is the Secondary conductors, both of which are connected to one another at the end points 6 and 6 'of the section are. 9 and 0 / are the section switches, 3 ', 4' is the one previously designated as the first Transformer with the iron core 5 '. Its primary coil 3 'lies in the main conductor, its secondary coil 4 'in the opposite direction of magnetization in the secondary conductor. 4 is the second transformer with the iron core 5. Seine Primary coil missing; the secondary coil 4 is in the secondary conductor, so that this transformer actually becomes a choke coil located in the secondary conductor. 7 and 7 'are the release

organe, ζ. B. Differentialrelais, welche auf ein bestimmtes Stromverhältnis eingestellt sind und durch eine mechanische oder elektrische Übertragung 8 und 8' in bekannter Weise auf die Ölschalter g und g' wirken.organs, ζ. B. differential relays, which are set to a certain current ratio and act through a mechanical or electrical transmission 8 and 8 'in a known manner on the oil switches g and g' .

Die Richtung des Betriebsstromes ist durch gewöhnliche Pfeile, die gegenseitige Lage der in den Wicklungen erzeugten Spannungen im Leiter 2 durch gefiederte Pfeile angegeben,
ίο Wie schon erwähnt, ist die Voraussetzung für die Anordnung, daß das Verhältnis der Windungszahl der Spule 4' zu der WindungszahlThe direction of the operating current is indicated by ordinary arrows, the mutual position of the voltages generated in the windings in the conductor 2 by feathered arrows,
ίο As already mentioned, the prerequisite for the arrangement is that the ratio of the number of turns of the coil 4 'to the number of turns

der Spule 3' gleich gewählt wird, wobeithe coil 3 'is chosen to be the same, wherein

α das Verhältnis der Impedanzen des Leiters 2 j zum Leiter 1, d. h. im allgemeinen das umgekehrte Verhältnis der beiden Leiterquerschnitte, bedeutet. Wenn die beiden Eisenkerne 5 und 5' gleich groß angenommen sind, so ergibt die Rechnung, daß die Windungszahl der Spule 4 gleich der Summe der Windungszahlen der Spulen 4' + 3' sein muß. Wird der Eisenkern 5 aber anders als der Eisenkern 5' angenommen, so muß die Windungszahl der Spule 4 in berechenbarer Weise geändert werden, wobei jedoch darauf zu achten ist, daß die beiden Induktionen in den Eisenkernen 5 und 5' stets dieselben sind und daß die Spannung in der Wicklung 4 gleich der algebraischen Summe der Spannungen in den Wicklungen 4' und 3' bleibt. α means the ratio of the impedances of the conductor 2 j to the conductor 1, ie in general the inverse ratio of the two conductor cross-sections. If the two iron cores 5 and 5 'are assumed to be the same size, the calculation shows that the number of turns of the coil 4 must be equal to the sum of the number of turns of the coils 4' + 3 '. If the iron core 5 is assumed to be different from the iron core 5 ', then the number of turns of the coil 4 must be changed in a calculable manner, whereby it must be ensured, however, that the two inductions in the iron cores 5 and 5' are always the same and that the The voltage in winding 4 remains equal to the algebraic sum of the voltages in windings 4 'and 3'.

In dem Spannungsdiagramm der Abb. 2 ist der Spannungsabfall in den Leitern selbst vernachlässigt. Bei dessen Berücksichtigung würden die wagerechten Linien etwas geneigt werden.In the voltage diagram of Fig. 2 is the voltage drop in the conductors themselves neglected. If this were taken into account, the horizontal lines would be slightly inclined will.

In dem Diagramm bedeuten 13 und 14 die Potentiale an den Enden der Teilstrecke, 13 ist gleichzeitig das Potential des Hauptleiters 1, und 15 ist das Potential des Nebenleiters 2 zwischen den beiden Wicklungen 4 und 4'.In the diagram, 13 and 14 denote the Potentials at the ends of the section, 13 is also the potential of the main conductor 1, and 15 is the potential of the secondary conductor 2 between the two windings 4 and 4 '.

10 ist die Spannung an der Spule 4 und gleichzeitig die Spannung zwischen den Teilleitern ι und 2 auf der Teilstrecke, 12 ist die Spannung in der Spule 4' und 11 diejenige an der Spule 3'.10 is the voltage across coil 4 and at the same time the voltage between the sub-conductors ι and 2 on the leg, 12 is the voltage in coil 4 'and 11 that on coil 3'.

11 ist gleichzeitig der durch die erfindungsgemäße Anordnung in der Teilstrecke hervorgerufene zusätzliche induktive Spannungsabfall, der bei genügend großem Übersetzungsverhältnis sehr klein wird, und 10 ist gleich der Summe von 11 und 12.11 is at the same time that caused by the arrangement according to the invention in the section additional inductive voltage drop that occurs with a sufficiently large transmission ratio becomes very small, and 10 is equal to the sum of 11 and 12.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende :The mode of operation of the arrangement is as follows:

Bei fehlerfreier Strecke werden die Relais 7 und 7' vom normalen Betriebsstrom 'in kon-. stantem Verhältnis durchflossen, auf welches Verhältnis die Relais eingestellt sind, so daß sie wirkungslos bleiben. Im Falle eines Fehlers wird das durch das Diagramm (Abb. 2) bestimmte Gleichgewicht grundsätzlich verändert, da die gegenseitige Verspannung der Drosselspule 4 und des Transformators 3', 4' bei einer Stromentweichung in einem Teilleiter und auch beim Stromübergang zwischen den Teilleitern sich grundsätzlich verändert. In beiden Fällen wird auch die Stromverteilung an den Enden geändert. Im Falle des Stromüberganges zwischen den Leitern 1 und 2 an der Fehlerstelle arbeitet der Transformator 3', 4' annähernd im Kurzschluß auf die Fehlerstelle und ändert somit das Stromverhältnis an seinem Ende, weil sein Übersetzungsverhältnis von dem Impedanzverhältnis der beiden Leiterzweige verschieden ist. Ähnliches trifft für die Drosselspule 4 zu. Hierdurch werden in jedem Fehlerfall beide Relais 7 und j' in Tätigkeit gesetzt, so daß die Schalter 9 und 9' ausgelöst werden. Im übrigen trifft auf die vorliegende Erfindung dasselbe zu, was über die Vorteile und vorzugsweisen Anordnungen im Hauptpatent 403873 gesagt ist.If the route is fault-free, the relays 7 and 7 'of the normal operating current' are in con. constant ratio flowed through, to which ratio the relays are set so that they remain ineffective. In the event of a fault, the equilibrium determined by the diagram (Fig. 2) is fundamentally changed, since the mutual tension of the choke coil 4 and the transformer 3 ', 4' changes fundamentally when there is a current leakage in a sub-conductor and also when the current is transferred between the sub-conductors . In both cases, the current distribution at the ends is also changed. In the case of the current transfer between conductors 1 and 2 at the fault location, the transformer 3 ', 4' works almost in short circuit to the fault location and thus changes the current ratio at its end because its transformation ratio is different from the impedance ratio of the two conductor branches. The same applies to the choke coil 4. As a result, both relays 7 and j ' are activated in every case of error, so that switches 9 and 9' are triggered. Otherwise, the same applies to the present invention as was said about the advantages and preferred arrangements in main patent 403873.

Claims

Patent Claims:

1. Safety system for the automatic shutdown of faulty sections of electrical line networks according to patent 403873, characterized in that the transformation ratio of one transformer a section, the coils of which magnetize the iron core in different ways, equal to half of the um A reduced impedance ratio between secondary and main conductor is selected.

2. Safety system according to claim 1, characterized in that the other Transformer does not have a primary winding.

3. Safety system according to claim 2, characterized in that the same Iron cores the secondary winding of the other transformer equal to the sum of the primary and secondary windings of the former Transformer is.

4. Safety system according to claim 2, characterized in that at different Iron cores the windings (4 ', 3' and 4) are dimensioned so that the inductions in the two iron cores are the same and that the voltage on the secondary winding of the other transformer is equal to the algebraic sum of the primary and secondary voltage of the former transformer.

For this purpose ι sheet of drawings.