DE478997C - Geerdete Hochspannungsleitungsanlage - Google Patents

Description

• Geerdete Hochspannungsleitungsanlage Drehstromleitungen mit sehr hoher Spannung werden häufig mit geerdetem Nullpunkt ausgeführt, damit bei etwaigen Erdschlüssen einer Phase keine wesentliche Spannungserhöhung an den anderen Phasen eintreten kann. Diese Erdung gestattet aber den Strömen dreifacher Frequenz und ihren Oberschwingungen, die in Generatoren durch eine nicht sinusförmige Feldkurve, vor allem aber in Transformatoren durch den Einfluß der Eisensättigung entwickelt werden, den Übertritt in die Erde. Die dreifach periodischen Spannungen besitzen bekanntlich in den Wicklungen jedes Drehstromsystems gleiche Phasen, so daß sie alle in Parallelschaltung zwischen der Erde und der Fernleitung verlaufen und die letztere auf eine so hohe dreifach periodische Spannung laden können, daß starke Einwirkungen auf benachbarte Schwachstromleitungen erfolgen, die deren Betrieb unmöglich machen.
• Gemäß vorliegender Erfindung werden in die Erdleitung geerdeter Hochspannungsleitungsanlagen unmittelbar oder mittelbar entweder Kettenleiter, z. B. in Form von hintereinandergeschalteten Drosselspulen und parallel geschalteten Kondensatoren (Spulenleitung), oder ein von der Leitungsanlage synchron angetriebener Oberfeldgenerator oder auch ein von der Leitungsanlage gespeister statischer Frequenzumformer eingeschaltet. Diese Einrichtungen wirken den höheren Harmonischen in der Leitungsanlage entgegen und verhindern so das Auftreten von Oberströmen, insbesondere der 3n-facher Frequenz, die benachbarte Schwachstromleitungen stören würden. Selbstverständlich können die genannten Mittel auch in Kombination in dieselbe Leitungsanlage eingebaut werden.
• Die Zeichnung veranschaulicht einige Schaltbilder solcher Einrichtungen. In der Abb. i sind i die Hochspannungsleitungen und 2 die in Stern geschalteten und an ihrem Nullpunkt geerdeten Hochspannungswicklungen eines Betriebstransformators. In die Erdleitung ist eine Kette aus schwingungsfähigen Elementen, bestehend aus den Selbstinduktionen 3 und den Kapazitäten q., geschaltet. Eine Kettenleitung aus solchen Schwingungselementen, genannt Spulenleitung, läßt, wie den Ausführungen im Archiv für Elektrotechnik igig, S. gi zu entnehmen ist, keinen Strom hindurchtreten, dessen Frequenz über der Eigenfrequenz jedes Elementes liegt. Wenn die Schwingungselemente genügend frei von Widerstand sind, so genügt die Anwendung von drei oder vier einzelnen Schwingungskreisen, um die höheren Harmonischen fast vollständig abzudämpfen. Dagegen können Ströme, deren Frequenzen unterhalb der Eigenfrequenz der Elemente liegen, fast ungeschwächt durch die Kettenleitung hindurchtreten. Legt man nun die Eigenfrequenz der Elemente zwischen die Grundschwingung und die dreifache Oberschwingung des Systems, legt man sie beispielsweise bei 5o-periodischen Netzen in die ungefähre Größe von Zoo Per/sek., so ist durch die Anordnung eine vollkommene Erdung des Transformatornullpunktes in bezug auf die 5o-periodischen Spannungen erzielt und eine fast vollkommene Isolierung des Transformators gegenüber den 15o-periodischen Spannungen und den höheren Oberwellen.
• Um den Betriebsstrom normaler Frequenz möglichst wenig abzudämpfen, ist es zweckmäßig, die Selbstinduktion recht klein zu machen. Die Kondensatoren müssen dann zur Erzielung der gegebenen Eigenfrequenz sehr große Kapazität erhalten. Zweckmäßigerweise erzielt man diese durch Anwendung elektrodynamischer Kondensatoren, als welche, wie in Abb. 2 gezeichnet, beispielsweise fremderregte Gleichstrommaschinen dienen können. In der Abb. 2 sind 5 die Hochspannungsleitungen, 6 die Transformatorwicklungen, 7 die Selbstinduktionen, 8 die Gleichstromanker und die zugehörigen fremderregten Magnetspulen, die an den mit + und - bezeichneten Sammelschienen angeschlossen sind. Man kann den Gleichstrommaschinen durch passend bemessene Schwungmassen leicht erhebliche wirksame Kapazität verleihen. Die Größe der Maschinen braucht dabei nicht sehr erheblich zu sein, da sie nur relativ kleine Spannungen und Ströme zu führen haben, denn der Hauptbetriebsstrom bei Störungen im Netz fließt nicht so sehr durch sie als viehmehr durch die Reihe der Selbstinduktionen 7 hindurch.
• Während die Abb. 1 und 2 Einrichtungen veranschaulichen, die die höheren Stromharmonischen abdämpfen und diesen den Weg durch die Erde versperren, veranschaulichen die Abb.3 und ¢ Einrichtungen, bei denen Gegen-EMKe gleicher Frequenz, Phase und Größe den höheren Spannungsharmonischen entgegenwirken. In der Abb. 3 sind 1o die Hochspannungsleitungen, i1 in Stern geschaltete und mit ihrem Nullpunkt an Erde gelegte Hochspannungswicklungen und 12 in Dreieck geschaltete sekundäre Phasenwicklungen eines Betriebstransformators. An letzteren ist ein Synchronmeter 13 geschaltet, der den Einphasen-Oberfeldgenerator 14 antreibt. Dieser drückt in die Erdleitung der Wicklungen 11 unmittelbar die Gegen-EMKe dreifacher Frequenz auf. Die Einschaltung des Oberfeldgenerators 14 in die Erdleitung der Phasenwicklungen 11 kann auch mittelbar durch einen Einphasentransformator erfolgen.
• Die Größe der dreifach periodischen Spannung kann durch Regeln der Erregung des Generators 1q., vermittels des Widerstandreglers 15, ihre Phase durch Regeln der Phase zwischen den Ständerspannungen des Generators 14 und des Motors 13, beispielsweise durchStatorverdrehung, eingestellt werden. Die Leistung des Frequenzumformers 13 bis 14 und ebenso die Leistung des Transformators 11-x2 brauchen nur der Leistung der im Netz vorhandenen dreifach periodischen Oberschwingungen angemessen sein. Die Apparatur fällt also im allgemeinen verhältnismäßig klein aus.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Geerdete Hochspannungsleitungsanlage, dadurch gekennzeichnet, daß in die Erdleitung Kettenleiter, z. B. in Form von hintereinandergeschaltetenDrosselspulen und parallel geschalteten Kondensatoren (Spulenleitung), eingeschaltet sind, die den höheren Stromharmonischen den Weg durch die Erde versperren. ä. Geerdete Hochspannungsleitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazitäten der Kettenleiter aus fremderregten Gleichstrommaschinen gebildet sind. 3. Geerdete Hochspannungsleitungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstrommaschinen mit Schwungmassen versehen sind. q.. Geerdete Hochspannungsleitungsanlage, dadurch gekennzeichnet, daß in die Erdleitung der Leitungsanlage (unmittelbar oder mittelbar) ein von dieser synchron angetriebener Oberfeldgenerator eingeschaltet ist, der den höheren Stromharmonischen durch Gegenspannungen gleicher Frequenz, Phase und Größe entgegenwirkt.