DE1058149B - Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung des an einer Stelle eines elektrischen Netzes zu erwartenden Kurzschlussstromes - Google Patents

Description

• Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung des an einer Stelle eines elektrischen Netzes zu erwartenden Kurzschlußstromes Es ist bekannt, zur Bestimmung des an einer Stelle eines elektrischen Netzes zu erwartenden Kurzschlußstromes an dieser Stelle einen Belastungswiderstand bekannter Größe einzuschalten und aus der vor sowie der nach dem Einschalten des Belastungswiderstandes herrschenden Spannung den zu erwartenden Kurzschlußstrom wie folgt zu bestimmen: wobei Rfi die Größe des Belastungswiderstandes, U, die Spannung nach Einschalten des Belastungswiderstandes, I, der über den Belastungswiderstand fließende Strom, Ik der zu erwartende Kurzschlußstrom und UO die Spannung vor Einschalten des Belastungswiderstandes ist.
• Bisher war es allgemein üblich, die Spannungen U" und UO mit einem Spannungsmesser zu messen. Mit Rücksicht auf die zulässige Netzbelastung kann aber Ifi nur sehr klein gegenüber 1k gehalten werden, so daß auch die Netzspannungsabsenkung U0 - U sehr klein gegenüber U0 und UX ist und die auf diese Weise durchgeführte Ermittlung des zu erwartenden Kurzschlußstromes zu Ergebnissen führt, die im allgemeinen mit großen Fehlern behaftet sind.
• Es wurde gefunden, daß dieser Nachteil bei einer Vorrichtung zur Bestimmung des an einer Stelle eines elektrischen Netzes zu erwartenden Kurzschlußstromes aus dem Betrag der durch einen Netzbelastungswiderstand bekannter Größe an dieser Netzstelle hervorgerufenen Netzspannungsabsenkung vermieden werden kann, wenn sie erfindungsgemäß gekennzeichnet ist durch eine an die Netzstelle anschließbare Brückenschaltung mit zwei parallel liegenden Pfaden, von denen der erste aus der Serienschaltung eines Widerstandes und eines Stabilisators und der zweite aus einem Widerstand gebildet ist, der über einen ersten Abgriff mit einem Ende des ersten Pfades sowie über einen zweiten Abgriff und ein Anzeigeinstrument mit dem Verbindungspunkt des Widerstandes und des Stabilisators des ersten Pfades verbunden ist, sowie durch Schaltmittel, um den Netzbelastungswiderstand parallel zu der Brückenschaltung zu legen.
• Als zweckmäßig erwies es sich, die Bestimmung des zu erwartenden Kurzschlußstromes derart vorzunehmen, daß bei abgeschaltetem Netzbelastungswiderstand über einen der beiden Abgriffe - nachdem der andere Abgriff auf Null gestellt war - an dem den zweiten Pfad bildenden Widerstand durch Einstellung eines der Spannungsteilung zwischen Stabilisator und Widerstand des ersten Pfades entsprechenden Teilungsverhältnisses ein erster Nullabgleich am Anzeigeinstrument vorgenommen wird, und daß sodann bei eingeschaltetem Netzbelastungswiderstand die zum abermaligen Nullabgleich am Anzeigeinstrument erforderliche Verstellung des anderen der beiden Abgriffe als Maß für die gesuchte Größe verwendet wird.
• Bei entsprechender Bemessung der Brückenschaltung ergeben sich selbst bei sehr kleinen Netzspannungsabsenkungen große Verschiebungen des betreffenden Abgriffs für den zweiten Nullabgleich.
• Als Stabilisator läßt sich mit Vorteil eine Glimmröhre verwenden.
• Da die Zündspannung einer Glimmröhre im allgemeinen nicht so konstant ist wie die Brennspannung, ist es zum Erreichen einer möglichst - großen Genauigkeit zweckmäßig, auch Messungen im Wechselstromnetz mit Gleichstrom auszuführen und zu diesem Zweck der Brückenschaltung einen Gleichrichter. vorzuschalten. Parallel zur Brückenschaltung kann außerdem ein Kondensator liegen.
• Der über den Widerstand des ersten Brückenpfades gespeiste Stabilisator kannkauch durch eine Normalspannungsquelle ersetzt sein.
• In Wechselstromnetzen ist die Netzimpedanz kein reiner Wirkwiderstand. Die obige Gleichung (2) gilt für Wechselstrom exakt nur, wenn die Richtung der Netzimpedanz mit der Richtung des Spannungsabfalls am Netzbelastungswiderstand übereinstimmt. Dies läßt sich auf einfache Weise dadurch erreichen, daß als Netzbelastungswiderstand ein entsprechender Scheinwiderstand vorgesehen ist.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann jeder der Abgriffe des den zweiten Brückenpfad bildenden Widerstandes jeweils mit einer Einstellskala zusammenwirken, deren eine die Netzspannung an der betreffenden Netzstelle und deren andere den zu bestimmenden Kurzschlußstrom abzulesen gestattet, was eine ganz besonders einfache und schnelle Ermittlung der gesuchten Größe ermöglicht.
• Weitere Vorteile und Ausgestaltungsformen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung, welche die Schaltung eines Ausführungsbeispieles zeigt.
• Ein Widerstand a, beispielsweise ein Eisenwasserstoffwiderstand, und eine mit ihm in Serie geschaltete Glimmröhreb, deren Spannung in weiten Grenzen von dem durchfließenden Strom so gut wie unabhängig ist, bilden einen ersten Pfad einer Brückenschaltung, deren zweiter, zum ersten parallel liegender Pfad aus einem Widerstand c besteht. Der Widerstand c weist einen mit dem oberen Ende des Pfades a, b verbundenen Abgnff d sowie einen über ein Anzeigeinstrument f, beispielsweise ein Galvanometer oder eine Abstimm-Anzeigeröhre, mit dem Verbindungspunkt des Widerstandes a und der Glimmröhre b verbundenen Abgriffe auf. Die Abgriffe d und e des Widerstandes c wirken jeweils mit einer Einstellskala n bzw. o zusammen, von denen die eine, im betrachteten Beispiel die Skala o, mit einer Nullmarke versehen ist.
• Der Brückenschaltung ist ein Gleichrichter g vorgeschaltet, parallel zu ihr liegt ein Kondensator h. Mittels des Schalters m kann der Netzbelastungswiderstand R" der um mehrere Größenordnungen kleiner ist als die Widerstände a und c, parallel zur Brückenschaltung gelegt werden. Mittels der Klemmen k, I wird die Vorrichtung an das Netz angelegt.
• Gleichrichter g und Kondensator h dienen der Gleichrichtung und Glättung bei Verwendung der Vorrichtung zu Messungen in Wechselstromnetzen und können bei der folgenden Betrachtung der Wirkungsweise der Vorrichtung außer Betracht bleiben.
• Zur Inbetriebnahme wird die Vorrichtung mit den Klemmen k, I bei offenem Schalter m an die betreffende Netzstelle, an welcher der zu erwartende Kurzschlußstrom zu bestimmen ist, angeschlossen und der Abgriff e auf die Nullmarke der Skala o eingestellt. Sodann wird der Abgriff d verschoben, bis der Spannungsabfall an dem Teilwiderstand r0 des Widerstandes c zwischen dem auf die Nullmarke eingestellten Abgriffe und der Klemme 1 gleich der konstanten, an der Glimmröhre b liegenden Spannung ist und somit das Anzeigeinstrument f stromlos wird.
• Einer jeden Netzspannung U0 entspricht hierbei eine bestimmte Stellung des Abgriffes d, so daß die mit ihm zusammenwirkende Skala n in Netzspannungswerten geeicht werden kann.
• Sodann wird der Schalter m geschlossen; über den Netzbelastungswiderstand fließt ein Strom, der einen Abfall der Netzspannung auf den Wert U, verursacht.
• Damit sinkt auch die Spannung an dem Teilwiderstand r0 ab, wohingegen die Spannung an der Glimmröhre b unverändert bleibt. Das Instrument f schlägt daher aus. Der Abgriff e wird nun von der Nullmarke aus so weit verschoben, bis das Instrument f wieder stromlos wird. Der Betrag rd, um welchen der Teilwiderstand r0 hierbei verändert wurde, ist, wie sich zeigen läßt, ein Maß für den zu erwartenden Kurzschlußstrom, denn es gilt: ru +ru = U0 (3) ru um und somit U = U0 rO { U0 + v, zu r, {4) r0 + ra Setzt man diesen Wert für Us in Gleichung (2) ein, erhält man: r0 und Rp sind bekannte, konstante Größen, U0 und r lassen sich an den Skalen n bzw. o ablesen, so daß hieraus Ik ermittelt werden kann.
• Im allgemeinen kommt es jedoch nicht darauf an, den Kurzschluß strom auf die zufällig im Augenblick der Messung vorhandene Netzspannung U0 zu beziehen, sondern auf den bekannten Wert der Netznennspannung, so daß sich in Gleichung (5) statt U0 der bekannte Wert der Netznennspannung einsetzen läßt, womit r, die allein zu messende Größe wird. In diesem Falle kann die Skala o unmittelbar in Werten des zu erwartenden Kurzschlußstromes Ik geeicht werden, und dieser läßt sich ohne jede Rechnung ablesen.
• Es versteht sich, daß statt in der angegebenen Reihenfolge auch in umgekehrter Reihenfolge der erste Nullabgleich mit dem Abgriff e und der zweite Nullabgleich mit dem Abgriff d vorgenommen werden kann, wobei dann entsprechend die Skala o die Ablesung der Netzspannung und die dann mit der Nullmarke versehene Skala den Wert von r8 bzw. direkt den zu erwartenden Kurzschlußstrom Ik abzulesen gestattet.
• PATENTASPRbCHE: 1. Vorrichtung zur Bestimmung des an einer Stelle eines elektrischen Netzes zu erwartenden Kurzschlußstromes aus dem Betrag der durch einen Netzbelastungswiderstand bekannter Größe an dieser Netzstelle hervorgerufenen Netzspannungsabsenkung, gekennzeichnet durch eine an die Netzstelle (k, 1) anschließbare Brückenschaltung mit zwei parallel liegenden Pfaden, von denen der eine aus der Serienschaltung eines Widerstandes (a) und eines Stabilisators (b) und der andere aus einem Widerstand (c) - gebildet ist, der über einen ersten Abgriff (d) mit einem Ende des Pfades (a, b) sowie über einen zweiten Abgriff (e) und ein Anzeigeinstrument (f) mit dem Verbindungspunkt des Widerstandes (a) und des Stabilisators (b) verbunden ist, sowie durch Schaltmittel (m), um den Netzbelastungswiderstand (R") parallel zu der Brückenschaltung zu legen.

Claims (1)

1. 2. Vorrichtung nach Anspruch l, gekennzeichnet durch eine GLimmröhre als Stabilisator.

   3. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der über den Widerstand (a) gespeiste Stabilisator (b) durch eine Normalspannungsquelle ersetzt ist.

   4. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Brückenschaltung ein Gleichrichter (g) vorgeschaltet ist.

   5. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Netzbelastungswiderstand (in,) ein Scheinwiderstand ist.

   6. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Abgriffe (d, e) des Widerstandes (c) jeweils mit einer Einstellskala zusammenwirkt, deren eine die Netzspannung an der betreffenden Netzstelle und deren andere den zu bestimmenden Kurzschlußstrom abzulesen gestattet.

   7. Verfahren zur Bestimmung des an einer Stelle eines elektrischen Netzes zu erwartenden Kurzschlußstromes aus dem Betrag der durch einen Netzbelastungswiderstand bekannter Größe an dieser Netzstelle hervorgerufenen Netzspannungsabsenkung mit Hilfe der Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei abgeschaltetem Netzbelastungswiderstand (R") über einen der beiden Abgriffe (e, d) - nachdem der andere Abgriff auf Null gestellt war - am Widerstand (c) durch Einstellung eines der Spannungsteilung zwischen Stabilisator (b) und Widerstand (a) entsprechenden Teilungsverhält- nisses ein erster Nullabgleich am Anzeigeinstrument (f) vorgenommen wird und daß sodann bei eingeschaltetem Netzbelastungswiderstand (ru,) die zum abermaligen Nullabgleich am Anzeigeinstrument (f) erforderliche Verstellung des anderen der beiden Abgriffe (e, d) als Maß für die gesuchte Größe verwendet wird.