DE616832C - Elektrische Schutzvorrichtung für Wechselstrom-Niederspannungsanlagen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 6. AUGUST 1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 c GRUPPE 72

S 9983ο VIII bl2ic-Tag der Bekanntmachung über die Erteilung des Patents: ii.Juli

2)r.-3ng. Oskar Szilas und 5)ipl.-3ng. Nikolaus Szekely in Budapest Elektrische Schutzvorrichtung für Wechselstrom-Niederspannungsanlagen

Patentiert im Deutschen Reiche vom 17. Juli 1931 ab

Die Priorität der Anmeldung in Ungarn vom 23. Juli 1930 ist in Anspruch genommen.

Überall, wo Niederspannungsanlagen mit Hochspannungsanlagen in Berührung kommen können, bestellt die Gefahr eines Übertritts der Hochspannung in die Niederspannungsanlage. Z. B. können die beiderlei Leitungen bei Kreuzungsstellen oder wo sie auf gemeinsamem Gestänge parallel geführt sind infolge Leitungsbruch oder durch Vermittlung von Fremdkörpern (trockene Äste, Drachenschnur usw.) leicht in leitende Verbindung kommen. Auch kann infolge Wicklungsdurchschlages in einem Transformator Hochspannung in die Niederspannungsaniage eindringen. Die hierbei zwischen der Nieder-Spannungsanlage und der Erde auftretende hohe Spannungsdifferenz kann zu großen Schäden, zur Vernichtung von Menschenleben, Maschinen und Apparaten führen.
Gemäß der Erfindung werden diese üblen Folgen eines Übertritts von Hochspannung in eine Niederspannungsaniage dadurch vermieden^ daß die Spannungsdifferenz zwischen der Erde und der die eingedrungene Hochspannung führenden Nicderspannungsanlage auf einen nach Belieben gewählten gefahrlosen Wert reduziert wird. Zu diesem Zwecke werden zwischen die Niederspannungsaniage und die Erde Drosselspulen eingeschaltet, durch welche die sonst ungefähr gleichmäßige Verteilung der Hochspannung zwischen der Erde und den Hochspannungspolen derart verändert wird, daß zwischen der Erde und dem in die Niederspannungsaniage versetzten Pol der Hochspannung ein bedeutend geringerer Teil der gesamten Spannungsdifferenz zu messen ist als zwischen Erde und dem oder den anderen Polen der Hochspannung.

Die bekannte Erdung von Hochspannungsanlagen über Drosselspulen für verschiedene Zwecke steht mit der vorliegenden Erfindung in keinem Zusammenhang.

Auch sei darauf hingewiesen, daß zum Schütze der Niederspannungsleitungen gegen Eindringen von Hochspannung bereits mehrere und verschieden geartete Vorrichtungen vorgeschlagen wurden. Man empfiehlt hierfür die allgemein bekannten Durchschlagsicherungen und mehrere mittels Relais arbeitende Apparate, welche bei erfolgtem Hochspannungsübertritt entweder die Hochspannungsanlage oder die gefährdete Niederspannungsaniage abschalten.

Die vorliegende Erfindung hat mit diesen bekannten Einrichtungen nichts Gemeinsames und kann gegenüber diesen wesentliche Vorteile aufweisen.

Die Durchschlagsicherungen sind wohl zum Ableiten von statischen Überspannungen geeignet, versagen aber bei Übertritt von Hochspannungsbetriebsstrom, da es sich hierbei um die Abführung einer stationären Energieströmung handelt. Auch bewirken die Durchschlagsicherungen bei Übertritt von Hochspannung die sofortige Unterbrechung des Betriebes, da sie die geschützte Leitung unmittelbar an Erde legen.

Die mit Relais arbeitenden Apparate sind ebenfalls mit dem Nachteil behaftet, daß sie bei erfolgtem Hochspamvungsübertritt den Betrieb unterbrechen. Außerdem ist es nicht vorteilhaft, daß diese Apparate bewegliche Konstruktionsteile enthalten. Diese beweglichen Konstruktionsteile müssen dauernd überwacht werden, um eine verläßliche Schutzwirkung zu erzielen. Andernfalls könnte mit

ίο dem sicheren Funktionieren dieser Apparate nicht gerechnet werden.

Die vorliegende Erfindung ist mit all diesen Nachteilen nicht behaftet. Bei Anwendung der Schutzdrosselspulen kann der Betrieb auch bei Hochspannungsübertritt ordnungsgemäß weitergeführt werden. Da die Schutzdrosselspulen keine bewegliche oder der Abnutzung unterliegende Teile enthalten, kann bei diesen stets mit einer sicheren, Schutzwirkung gerechnet werden, ohne daß eine ständige Überwachung der Apparate notwendig wäre.

Im folgenden wird die Wirkungsweise der Schutzvorrichtung nach der Erfindung an einem Ausführungsbeispiel erläutert.

In dem gezeichneten Schaltungsschema einer einphasigen Anlage rjezeichnet G den Stromerzeuger, der die Hochspannungsanlage P mit einphasigem Wechselstrom von der Spannung E Volt und der Periodenzahl c beliefert. Die Kreisfrequenz ist also η = 2 χ c. Die Hochspannung wird im Transformator T in Niederspannung von e Volt umgewandelt, und mit dieser Spannung werden die Leifcung'ein der Niederspannungsanlage S gespeist. Die Leitungen der Hochspannungsanlage P und der Niederspannungsanlage S sind auf gemeinsamem Gestänge B montiert, so daß eine Möglichkeit der Berührung zwischen Hoch- und Niederspannungsleitungen gegeben ist.

Erfindungsgemäß sind die Pole u und ν der^ Niederspannungsanlage S über Drosselspulen M₁ bzw. M₂ geerdet. Der Selbstinduktionskoef nzient einer Drosselspule sei L Henry. Die natürliche Kapazität der Hochspannungsleitungen JJ und V zur Erde F ist durch die gestrichelt gezeichneten Kondensatoren Cu bzw. Cv anschaulich gemacht.

So lange, als zwischen Hoch- und Niederspannungsanlage keine Berührung vorhanden ist, sind die Spannungsverhältnisse wie folgt: Zwischen U und V herrscht die Spannung E. Die Spannungen zwischen der Erde und U bzw. V sind durch die Kapazitäten Cu bzw. Cv bestimmt. Diese Kapazitäten sind praktisch gleich, betragen je /ζ Farad und sind über die Erde F in Reihe geschaltet. Es entsteht also in jedem der beiden Kondensatoren

ein Spannuftgsabfall von — Volt. In normalem Betriebszustand herrscht also zwischen Erde und U wie auch zwischen Erde und V

eine Spannung von -^- Volt.

In gleicher Weise teilt sich die gefahrlose Niederspannung e, wenn die Isolationsfehler gleichmäßig verteilt sind, in zwei

gleiche Hälften von — Volt einerseits zwi ^ö 2

sehen Erde und 11 und andererseits zwischen Erde und v.

Wenn aber die beiden Systeme P und S durch einen Zufall miteinander in Berührung kommen, z.B. zwischen den LeitungenV und ν eine leitende Verbindung entsteht, wie bei h angedeutet, so würde in Ermangelung einer Schutzvorrichtung die Hochspannung in die Niederspannungsanlage eindringen, und dadurch würde die Spannung zwischen S

e E

und Erde von — auf ungefähr -^- Volt ansteigen, also einen gefährlichen hohen Wert annehmen.

Durch <die erfindungsgemäß angeordneten Drosselspulen M₁ und M₂ wird nun dieser gefährlichen Zunahme der Spannung zwischen Erde und Niederspannungsanlage in folgender Weise vorgebeugt:

Durch die Berührung der Leitungen, V und ν wird die Drossel M₂ zum Kondensator Cv parallel geschaltet, und diese Parallelgruppe ist über die Erde F mit dem Kondensator Cu in Reihe geschaltet. Die Reaktanz der aus M₂ und Cv gebildeten Parallelgruppe, also die Reaktanz zwischen V und Erde F ist

nLX

nK

-F

nL

I
~nK

Ohm.

n*KL + ι

Die Reaktanz von Cv, also die Reaktanz zwischen Erde/" und U ist

X_F.

nK

Ohm.

Dementsprechend verteilt sich die zwischen U und V herrschende Spannung von E Volt zwischen den beiden Polen und der Erde im Verhältnis der Reaktanzen wie folgt:

nL

n²KL + ι

ι
~n~K

so daß

Ey , —

rrKL

Da bei den praktisch vorkommenden Werten von η und K, der Wert von n²K.L neben der Einheit verschwindet, so folgt ans der letzten Gleichung, daß Ey ^ einen verschwin-

dend geringen Bruchteil von Ef- ι,, aLo auch von E bildet, der außerdem durch eine entsprechende Wahl von L nach Belieben ver mindert werden kann.

Durch die Einschaltung der Drosselspulen wird also die Hochspannung einerseits zwischen dem in die Nicdierspannungsanlage verlegten Hochspannungspol V und der Erde, andererseits zwischen der Erde und dem anderen Hochspannungspol U derart ungleichmäßig verteilt, daß der überwiegende Teil der Hochspannung zwischen der Erde und dem Pol U, also außerhalb der NLederspannungsanlage zur Geltung kommt.

Bei Drei- oder Mehrphascnsystemen wird eine der Polzah] des Niederspannungssystems entsprechende Anzahl der Drosselspulen verwendet.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Elektrische Schutzvorrichtung iur Wechselstrom-Niederspannungsanlagcnzur Unterdruckung von gefahrlichen, zwischen der Anlage und Erde infolge Übertritt von Hochspannung auf die Niederspannungsanlage auftretenden Spannungserhohungen, gekennzeichnet durch die Erdung der Pole der Niederspannungsanlage mittels Drosselspulen, deren Wechselstromwiderstand derart bemessen ist, daß der Hochspannungserdschlußstrom, welcher bei Übertritt von Hochspannung in die Niederspannungsanlage über die Drosselspulen zur Erde fließt, in diesen eine noch unter der Gefahrengrenze lie gende Spannung erzeugt.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen