DE621719C - Schutzeinrichtung fuer Kondensatoren in Wechselstromnetzen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 12. NOVEMBER 1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 d² GRUPPE 4203

A 71717 VHIhlzid?

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin*) Schutzeinrichtimg für Kondensatoren in Wechselstromnetzen

Patentiert im Deutschen Reiche vom 3. November 1933 ab

Kondensatoren, welche zur Verbesserung des Leistungsfaktors oder der Leistungsübertragung an ein Wechselstromnetz angeschlossen werden, pflegt man im allgemeinen durch Relais zu schützen, die in Abhängigkeit von dem Strom im oder von dem Spannungsabfall am Kondensator ansprechen. Hierdurch wird aber kein genügender Schutz für die Kondensatoren erzielt, andererseits wird nicht berücksichtigt, daß in manchen Fällen Kondensatoren unzulässige Betriebserscheinungen in dem Netz hervorrufen. Kondensatoren werden nämlich nicht nur durch den Strom von Netzfrequenz beansprucht, die Ströme höherer Frequenz rufen oftmals eine viel größere Gefahr für den Kondensator hervor. Man hat bisher diese Ströme dadurch berücksichtigt, daß'man den Effektivwert des Kondensatorstromes, der sich aus Grund- und sämtlichen Oberwellen zusammensetzt, in den Überwachungseinrichtungen zur Wirkung gebracht hat. Für die Beanspruchung des Dielektrikums in den Kondensatoren ist jedoch nicht der Effektivwert des Stromes, sondern der höchste Augenblickswert maßgebend. Zu diesem Wert tragen wiederum die Oberwellen in erster Linie bei. Ferner ist auch das Auftreten von Oberwellen vor allem mit Rücksicht auf die Betriebsverhältnisse im Netz zu vermeiden. Oberwellen führen nämlich leicht zu Resonanzerscheinungen und zu Unstabilitätsbedingungen im Betrieb und rufen infolgedessen leicht unerwünschte Störungen hervor. Aus diesem Grunde schlägt die Erfindung vor, das Ansprechen des Überwachungsorgans von. Kondensatoren, in Wechselstromnetzen lediglich von dem Überschreiten eines bestimmten Wertes einer oder mehrerer in der. Kurve des Kondensatorstromes oder der Kondensatorspannung enthaltener Oberwellen ganz bestimmter ' seiner Abstimmung entsprechender Ordnung abhängig zu machen.

Hierdurch wird erreicht, daß einzig und allein das Auftreten und die jeweilige Höhe derjenigen Oberwellen, auf die abgestimmt ist, für die Betätigung des Überwachungsorgans maßgebend ist. Die Schutzwirkung; wird dadurch sehr viel größer, als wenn die Oberwellen neben der Grundwelle zur Wirkung kämen. Nimmt man beispielsweise an, daß eine von Oberwelle und Grundwelle beeinflußte Schutzeinrichtung so eingestellt ist, daß sie bei 2O°/₀ Überstrom anspricht, dann muß der Wert einer Oberwelle 66 % betragen, falls die Grundwelle 100% beträgt, um ein Ansprechen herbeizuführen. Eine Erhöhung der .Grundwelle um 20 °/o würde die _t gleiche Wirkung haben. Bei der Schutzeinrichtung gemäß der Erfindung dagegen kann man das auf Oberwellen ansprechende Überwachungsorgan beliebig empfindlich einstellen, so daß

*) Von dem Patentsweher ist als der Erfinder angegeben worden:.

Dipl.-Ing. Gustav Schleicher in Berlin-Wilmersdorf.

die Oberwellen nur wenige Prozent der Grundwelle zu betragen brauchen, um überhaupt ein Ansprechen herbeizuführen. - In Wirklichkeit kommt es aber nur auf den Absolutwert der Oberwellen an, der natürlich beliebig klein gewählt werden kann.

Erst durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Schutzeinrichtung wird demnach • verhütet, daß einerseits die Kondensatoren ίο durch Oberwellen überbeansprucht werden und andererseits der Netzbetrieb gestört wird. Mit Rücksicht auf etwa zu erwartende Störungen des Netzbetriebes kann man beim Auftreten von Oberwellen Kondensatoren ab- oder zuschalten, um dadurch die Abstimmverhältnisse im Netz zu verändern und so die Amplituden der Oberwellen derart weitgehend zu vermindern, daß die Oberwellen keinen Schaden mehr verursachen können. Es ist also nicht erforderlich, bei der Überwachungseinrichtung gemäß der Erfindung die gesamte Kondensatorbatterie abzuschalten, sondern es wird im Gegenteil die Kompensationswirkung der Kondensatoren weitgehend beibehalten und lediglich ihre Einwirkung auf die Oberwellen entsprechend beeinflußt. Da es in erster Linie darauf ankommt, das Netz und die Kondensatoren gegen das Auftreten der fünften und siebenten Harmonischen zu schützen, wird man das Überwachungsorgan ■ auf diese beiden Oberwellen abstimmen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für eine Schutzeinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. An ein Wechselstromnetz ι ist eine Kondensatorbatterie 2 über einen Schalter 3 angeschlossen. Nach der Erfindung ist nun ein Oberwellenmeßgerät 4 vorgesehen, welches über Abstimmkreise 5 und 6 sowie einen Umschalter 7 an das Netz 1 angeschlossen ist.

Der Umschalter 7 wird von einem Motor 8 derart angetrieben, daß abwechselnd der Abstimmkreis 5 oder der Abstimmkreis 6 zwische'n dem Netz 1 und dem Oberwellenmeßgerät 4 liegt. Sind die Abstimmkreise 5 und 6 beispielsweise auf die fünfte und siebente Harmonische abgestimmt, dann wird von diesen das Oberwellenmeßgerät 4 abwechselnd beeinflußt. Bei Überschreiten eines bestimmten Wertes der jeweils überwachten Oberwelle spricht dann das Meßgerät 4 an und schließt je nach der Höhe des Oberwellenstromes entweder einen Signalkreis über den Kontakt 9 oder den über den Kontakt 10, die Auslösespule 11 und die von dem Schalter 3 betätigten Kontakte 12 geführten Auslösekreis. Bei Abnahme der Oberwellenamplitude auf einen bestimmten Wert wird dann der Kontakt 13 geschlossen. Hierdurch wird der Einschaltkreis des Schalters 3 über die Einschaltspule 14 und die Kontakte 15 geschlossen. Die Kontakte 9, 10 und 13 können natürlich verstellbar angeordnet werden. . Das Oberwellenmeßgerät 4 kann auch so ausgebildet werden, daß sein beweglicher Kontakthebel normalerweise an einem im S ignalstromkr eis' liegenden Ruhestromkontakt anliegt. Wenn sich der Kontakthebel aus seiner Ruhelage bewegt, wird der Ruhestromkreis geöffnet und damit das Signal gegeben. Bei Überschreiten eines weiteren Stromwertes wird dann ebenso wie bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel ein Arbeitsstromkontakt 10 betätigt, der auf die Schaltorgane einwirkt. Beide Kontakte können wieder verstellbar angeordnet werden.

Um einen Ruhestromkontakt zu vermeiden, kann auch nur ein Maximalkontakt als Gegenkontakt für das bewegliche System vorgesehen werden. Das Oberwellenmeßgerät 4 muß dann auf verschiedene Empfindlichkeiten eingestellt werden können. Normalerweise ist es auf die höchste Empfindlichkeit geschaltet, so daß der Maximalkontakt bereits beim Überschreiten eines kleineren Betrages einer Oberwellenamplitude betätigt wird. Hierdurch wird etwa ein Signal sowie eine Umschaltung des Meßbereiches des Oberwellenmeßgerätes ausgelöst, ferner werden statt des Signalapparates die Schaltorgane in den Betätigungsstromkreis eingeschaltet. Infolge der geringeren Empfindlichkeit löst sich dann der Betätigungshebel von dem Maximalkontakt; erst beim Überschreiten einer höheren Oberwellenamplitude wird dann der Auslösestromkreis betätigt. Außer dem Maximalkontakt kann man auch noch einen Minimalkontakt vorsehen, der eine Rückumschaltung auf den empfindlichen Meßbereich steuert, wenn der Oberwellengehalt in der Spannungskurve um einen bestimmten Betrag abgesunken ist.

Zweckmäßig ist es, in allen Fällen Dämpfungseinrichtungen vorzusehen, damit bei kurzzeitigem Auftreten von Oberwellen, welches für die Anlage ungefährlich ist, die Überwachungseinrichtung nicht betätigt werden kann.

Bei der Anordnung von Wiedereinschaltvorrichtungen entsprechend dem Ausführungsbeispiel kann natürlich leicht ein Pumpen eintreten. Man wird daher die Wiedereinschaltung nur einige Male kurz nacheinander, also etwa drei- bis viermal, erfolgen lassen. Bleiben hiernach die Oberwellen trotzdem bestehen, dann wird man erst nach einem langeren Zeitraum das Wiedereinschalten nochmals versuchen.

Die beschriebene Schutzeinrichtung kann man auch mit einer normalen Überstrom- oder Überspannungsschutzeinrichtung vereinigen. Die Abschaltvorrichtung wird man dabei entweder allein durch da$ Ansprechen dieser

Überstrom- oder Überspannungsschutzeinrichtung oder nur durch deren gleichzeitiges Ansprechen mit dem auf Oberwellen abgestimmten Überwachungsorgan steuern.

Begnügt man sich mit einer Registriervorrichtung, dann wird man in bekannter Weise das Registrierinstrument als Mehrfarbenschreiber ausbilden, derart, daß die Schreibvorrichtung gleichzeitig mit der Umschaltvorrichtung für die verschiedenen Oberwellenempfindlichkeiten des Überwachungsorgans betätigt wird.

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Schutzeinrichtung für Kondensatoren in Wechselstromnetzen, gekennzeichnet durch ein Überwachungsorgan, welches lediglich beim Überschreiten eines bestimmten Wertes einer oder mehrerer in der Kurve des Kondensatorstromes oder der Kondensatorspannung enthaltener Oberwellen ganz bestimmter seiner Abstimmung entsprechender Ordnung anspricht.

2. Schutzeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungsorgan auf die fünfte oder siebente Harmonische anspricht.

3. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch selbsttätig in bestimmten Zeitabständen wirkende periodische Umschaltvorrichtungen, welche das Überwachungsorgan so ändern, daß es der Reihe nach jeweils eine andere Oberwelle überwacht.

4. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungsorgan als Registrierinstrument ausgebildet ist.

5. Schutzeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Registrierinstrument als Mehrfarbenschreiber ausgebildet ist, dessen Schreibvorrichtung gleichzeitig mit der Umschaltvorrichtung für die verschiedene Oberwellenempfindlichkeit betätigt wird.

6. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungsorgan beim Überschreiten eines bestimmten Betrages einer Oberwellenamplitude einen Signalstromkreis, beim Überschreiten eines höheren Betrages einen Betätigungsstromkreis für die Schaltorgane der Kondensatoren steuert.

7. Schutzeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche System des Überwachungsorgans normalerweise an einem im Signalstromkreis liegenden, gegebenenfalls verstellbaren Ruhestromkontakt anliegt und sich zur Betätigung des Stromkreises der Schaltorgane an einen gegebenenfalls ver-. stellbaren Arbeitsstromkontakt anlegt.

8. Schutzeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Maximalkontakt als Gegenkontakt für das bewegliche System des Überwachungsorgans vorgesehen ist, der beim Überschreiten des ersten kleineren Betrages einer Oberwellenamplitude betätigt wird und dadurch ein Signal sowie eine Umschaltung des Meßbereiches des Überwachungsorgans herbeiführt und zugleich sich selbst in den Betätigungsstromkreis der Schaltorgane statt des Signalapparates einschaltet.

9. Schutzeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem Maximalkontakt ein Minimalkontakt angeordnet ist, der bei seiner Betätigung eine Rückumschaltung auf den empfindlichen Meßbereich bewirkt, wenn der Oberwellengehalt in der Spannungskurve um einen bestimmten Betrag abgesunken ist.

10. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 bis 9, gekennzeichnet durch Dämpfungseinrichtungen, welche die Betätigung der Überwachungseinrichtung bei kurzzeitigem, für die Anlage zulässigem Auftreten von Oberwellen verhindern.

11. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres beim Überschreiten eines bestimmten Strom- oder Spannungswertes der Kondensatoren ansprechendes Relais vorgesehen ist, welches durch sein Ansprechen allein oder nur durch sein gleichzeitiges Ansprechen mit dem auf Oberwellen abgestimmten Überwachungsorgan die Signal- oder Schaltstromkreise betätigt.

12. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungsorgan gleichzeitig zum Wiedereinschalten der Kondensatoren nach dem Absinken des Wertes einer oder mehrerer Oberwellen der Spannung unter einen bestimmten Betrag dient.

13. Schutzeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiedereinschaltung nur in beschränkter Anzahl kurz nacheinander und gegebenenfalls nach längerem Zeitraum nochmals erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen