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Hochfrequenzübertragung längs Hochspannungsleitungen.
Bei der Hochfrequenziibertragung von Signalen bzw. Gesprächen längs Hochspannungsleitungen muss man von Hochfrequenzhilfsleitungen Gebrauch machen. Zuführungsleitungen sind nötig, um die Hochfrequenzgeräte an die Hochspannungsleitungen mittels Hoehspannungskopplungskondensatoren anzuschliessen. In den Hochspannungsleitungen befinden sich Trennstellen für die Hochspannung bzw. den Starkstrom ; diese müssen für die Hochfrequenz überbrückt werden : das geschieht durch Überbrückungsleitungen, die an beiden Enden ebenfalls über Hochspannungskopplungskondensatoren mit den Hochspannungsleitungen verbunden werden.
Derartige Übergangsleitungen können auch da benutzt werden, wo es sich darum handelt, Leitungsabsehnitte, die nicht demselben Hochspannungs1eitungs- strang angehören, und auch mehr als zwei Freileitungen für den Hochfrequenzsprechbetrieb miteinander zu verbinden.
Die Erfindung befasst sich mit der Art der Anbringung des Abstimmgerätes in diesen Hilfsleitungen, besonders für den fast immer vorhandenen Fall, dass diese Hoehfrequenzleitungen eine beträchtliche
Länge haben. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass es nicht gleichgültig ist, an welcher Stelle der Leitung das Abstimmgerät angeordnet wird. Wollte man z.
B. bei der Zuführungsleitung vom Hoch- frequenzgerät zur Hochspannungsleitung das Abstimmgerät - was wohl das naheliegendste wäre- am Anfang der Zuführungsleitung an der Anschlussstelle der Hochfrequenzgeräte einschalten, so würde dies zur Folge haben, dass die zwischen dem Abstimmgerät und dem Kopplungskondensator liegende lange Zuführungsleitung beträchtliche Spannungen gegenüber der Rückleitung oder der als Rückleitung dienenden Erde hätte ; dadurch werden grosse Ladeströme hervorgerufen, die zu erheblichen Verlusten führen und die Abstimmung der Geräte wesentlich stören.
Dasselbe gilt für die ëberbrückungsleitungen bei Trennschalter und andern Übergangsleitungen. Bei diesen hat man ein einziges Abstimmgerät am einen Ende der Leitung eingeschaltet, während man das andere Ende unmittelbar an den zugehörigen Hochspannungskondensator angeschlossen hat. Für den grössten Teil der Übergangsleitung nach dieser letzteren Seite hin besteht dann derselbe Nachteil, wie bei der Zuführungsleitung beschrieben.
Gemäss der Erfindung werden diese Nachteile dadurch beseitigt, dass für jedes Ende einer Hochfrequenzhilfsleitung, das an eine Hochspannungsleitung angeschlossen ist, zwischen dem Leitungsende selbst und dem Kopplungskondensator ein Abstimmgerät vorgesehen wird. Durch jedes derartige Abstimmgerät wird mittels Spannungsresonanz der kapazitive Widerstand jedes zugehörigen Kopplungskondensators kompensiert. Für die Zuführungsleitung wird hiedurch die Hoehfrequenzspannung auf der ganzen Länge gegenüber der Umgebung auf ein Minimum reduziert ; dasselbe gilt für eine beiderseits kompensierte Übergangsleitung.
Einige Ausführungsbeispiele der Schaltung nach der Erfindung sind in der Zeichnung veranschaulicht. Dabei zeigt Fig. 1 die Schaltung des Abstimmgerätes in einer Zuführungsleitung, Fig. 2 eine Überbrückungsleitung für einen Trennschalter, Fig. 3 und 4 die gleichzeitige Anschaltung einer Hochfrequenzsprechstelle an die Überbrüekungssehaltung und Fig. 5 den Übergang zwischen drei Hochspannungsfreileitungen.
In Fig. 1 ist Leine Hoehspannungsfreileitung, HF das daran über eine lange Zuführungsleitung 1 mittels Hochspannungskopplungskondensator C angeschlossene Hochfrequenzgerät. A ist das nach
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der Erfindung am Ende der Zuführungsleitung 1 unmittelbar am Anschluss derselben an den Kopplungkondensator C anzuordnende Abstimmgerät zur Kompensierung des Kondensatorwiderstandes.
Bei der Schaltung nach Fig. 2 bezeichnen Li und L2 die zu verbindenden Hochspannungsleitungen, die durch Öffnung des Trennschalter T betriebsmässig voneinander getrennt sind. Die beiden für Hochfrequenz zu verbindenden Freileitungen können natürlich auch verschiedenen betrieblich völlig voneinander unabhängigen Freileitungssystemen angehören. Mit 01 und O2 sind die Hochspannungskopplungskondensatoren und mit U die sie verbindende Übergangsleitung für die Trägerfrequenzen bezeichnet. i und/2 sind die gemäss der Erfindung an die beiden Enden der Übergangsleitung anzuschaltenden und je mit dem benachbarten Kondensator auf die Trägerfrequenz abzustimmenden Abstimmgeräte.
Die Übertragung der Schaltung für die Benutzung einer zweiten Phase als Rückleitung versteht sich von selbst, da sie nur in üblicher Weise spiegelbildlich ergänzt zu werden braucht.
Es ist zweckmässig, an die Übergangsleitung, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, eine Drossel J anzuschalten, durch die die statisch enAufladungen durch den Betriebsstrom nach Erde abgeleitet werden.
Es können natürlich mehrere derartige Drosseln Verwendung finden, die beispielsweise nicht in der Mitte der Übergangsleitung, sondern unmittelbar hinter die Kopplungskondensatoren geschaltet werden.
Ausserdem empfiehlt es sich, unter Umständen durch Verwendung von Plattenfunkenstrecken und Schmelzsicherungen die Abstimmgeräte und die Übergangsleitung vor dem Übertritt der Hochspannung im Falle von Kondensatordefekten zu schützen.
Bei Anschaltung von Hoehfrequenzgeräten an die Uberbrückungsste1le empfiehlt es sich dringend, die Einführungen der Hochspannungsleitungen in die Werke hinter dem Anschaltpunkt der Kondensatoren mittels abgestimmten oder unabgestimmten Drosseln D und D2 abzusperren. Es wird dadurch vermieden, dass erhebliche Hochfrequenzenergien unausgenutzt in das Werk bzw. in Abzweigleitungen abfliessen.
Die beschriebene Schaltungsanordnung ermöglicht es auch, in einfacher Weise an der Über- brückungsstelle eine Hochfreqüenzstation anzuschalten, ohne dass die Bedingungen für die richtige Abstimmung der Abstimmgeräte geändert werden. Der Energieverbrauch für die Trägerfrequenzen in der angeschalteten Hochfrequenzanlage wirkt günstig in dem Sinne, als der Wellenwiderstand der Überbrückungsschaltung dem der Freileitung angenähert wird, und dadurch Energieverluste durch Reflexion von der Überbrücktingsstelle vermindert werden.
Die Anschaltung einer Hoehfrequenzstation St ist durch Fig. 3 und 4 veranschaulicht. Zweckmässiger ist die Schaltung der Station St nach Fig. 4, wo sie für die Trägerfrequenzen wie ein Ohmscher Widerstand (Resonanzwiderstand) im Nebenschluss zur Übertragungsleitung wirkt. Durch geeignete Dimensionierung der Hochfrequenzkreise der Station lässt sich erreichen, dass dieser Resonanzwiderstand des Gerätes ungefähr auf die Grösse gebracht wird, die notwendig ist, um der Überbrüekungsschaltung zwischen den Freileitlmgen LI und L2 angenähert den Charakter des Wellenwiderstandes der Freileitungen zu geben.
In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel der Anwendung der Erfindung für den Fall dargestellt, wenn mehr als zwei Hochspannungsfreileitungen für den Trägerfrequenzbetrieb miteinander verbunden werden sollen. Auch hier wird nach der Erfindung jeder Kopplungskondensator durch ein ihm zugeordnetes Abstimmgerät in Spannungsresonanz mit diesem in bezug auf die Trägerfrequenzen geschaltet, wobei die verschiedenen Übergangsleitungen bis U3 miteinander verbunden sind.
Die Durchführung der oben geschilderten Massnahmen gestattet es, als Hochfrequenzübertragungs- leitungen auch Kabel zu verwenden. In diesem Falle ist es zweckmässig, zur Verringerung der Verluste Kabel mit Papierluftisolation zu verwenden. Zur weiteren Verminderung der Verluste können natürlich auch am Anfang und Ende des Übertragungskabels Transformatoren zur Anpassung der Wellenwiderstände angeschlossen werden, über die die Übergangsleitlmg angeschlossen ist. Die Verwendung von Übertragungskabeln kann unter andern Fällen dort in Frage kommen, wo die Hochspannungsleitungen in Form von Kabeln Flussläufe zu überwinden haben ;
da aber die normalen Starkstromkabel erhebliche Verluste für Hochfrequenz mit sich bringen, so würde es sich in diesem Falle empfehlen, noch eine besondere Hochfrequenzverbindungsleitung (Freileitung oder Telephonkabel) unter Berücksichtigung der oben geschilderten Gesichtspunkte anzuordnen. Die Abwanderung von Hochfrequenzenergien in das parallele Überführungsstück des Starkstromkabels hinein wird hier wiederum durch Verwendung von Resonanzdrosseln zu verhindern sein.
Im Falle von Gegensprechen auf zwei Wellen sollen die Abstimmgeräte die erforderliche Spannungresonanz möglichst für beide Wellen gleichzeitig erzeugen. In manchen Fällen wird es aber ausreichen, die Spannungsresonanz für eine zwischen den Trägerfrequenzen liegende Frequenz herzustellen, so dass für die Trägerfrequenzen selbst die Kompensation des Kondensatorwiderstandes nicht vollständig erfüllt ist.
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High frequency transmission along high voltage lines.
High-frequency auxiliary lines must be used for high-frequency transmission of signals or calls along high-voltage lines. Feed lines are necessary to connect the high-frequency devices to the high-voltage lines by means of high-voltage coupling capacitors. In the high voltage lines there are separation points for the high voltage or the high current; these must be bridged for the high frequency: this is done by bridging lines, which are also connected to the high voltage lines at both ends via high voltage coupling capacitors.
Such transition lines can also be used where it is a question of connecting line sections that do not belong to the same high-voltage line section, and also more than two overhead lines for high-frequency communication.
The invention is concerned with the type of mounting of the tuning device in these auxiliary lines, especially for the almost always present case that these high frequency lines have a considerable
Have length. The invention is based on the knowledge that it does not matter at which point on the line the voting device is arranged. Would you like
If, for example, on the supply line from the high-frequency device to the high-voltage line, switching on the voting device - which would be the most obvious thing - at the beginning of the supply line at the connection point of the high-frequency devices, this would mean that the long supply line between the voting device and the coupling capacitor would be considerable Would have voltages against the return line or the earth serving as the return line; this causes large charging currents, which lead to considerable losses and significantly disrupt the coordination of the devices.
The same applies to the bridging lines for disconnectors and other transition lines. With these, a single voting device has been switched on at one end of the line, while the other end has been connected directly to the associated high-voltage capacitor. For the greater part of the transition line towards this latter side, there is then the same disadvantage as described for the supply line.
According to the invention, these disadvantages are eliminated in that a tuning device is provided between the line end itself and the coupling capacitor for each end of a high-frequency auxiliary line which is connected to a high-voltage line. Each such tuning device compensates for the capacitive resistance of each associated coupling capacitor by means of voltage resonance. For the supply line, the high frequency voltage is reduced to a minimum over the entire length compared to the surroundings; the same applies to a mutually compensated transition line.
Some embodiments of the circuit according to the invention are illustrated in the drawing. 1 shows the circuit of the voting device in a supply line, FIG. 2 shows a bridging line for an isolating switch, FIGS. 3 and 4 show the simultaneous connection of a high-frequency intercom to the bridging circuit, and FIG. 5 shows the transition between three high-voltage overhead lines.
In Fig. 1, the line is high-voltage overhead line, and HF is the high-frequency device connected to it via a long supply line 1 by means of high-voltage coupling capacitor C. A is that after
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of the invention at the end of the supply line 1 directly at the connection of the same to the coupling capacitor C to be arranged tuning device to compensate for the capacitor resistance.
In the circuit of FIG. 2, Li and L2 designate the high-voltage lines to be connected, which are operationally separated from one another by opening the disconnector T. The two overhead lines to be connected for high frequency can of course also belong to different operationally completely independent overhead line systems. The high-voltage coupling capacitors are denoted by 01 and O2 and the transition line for the carrier frequencies connecting them is denoted by U. According to the invention, i and / 2 are the tuning devices to be connected to the two ends of the transition line and each to be tuned to the carrier frequency with the adjacent capacitor.
The transfer of the circuit for the use of a second phase as a return line goes without saying, since it only needs to be added in the usual way in a mirror image.
It is advisable to connect a choke J to the transition line, as shown in FIG. 2, through which the static charges are diverted to earth by the operating current.
It is of course possible to use several such chokes, which are not connected in the middle of the transition line, for example, but directly behind the coupling capacitors.
It is also advisable to use plate spark gaps and fuses to protect the tuning devices and the transition line from the high voltage being exceeded in the event of capacitor defects.
When connecting high-frequency devices to the bridging point, it is urgently recommended to shut off the high-voltage lines in the plants behind the connection point of the capacitors using matched or unmatched chokes D and D2. This prevents considerable high-frequency energies from flowing unused into the plant or into branch lines.
The circuit arrangement described also makes it possible, in a simple manner, to switch on a high frequency station at the bridging point without changing the conditions for correct tuning of the voting devices. The energy consumption for the carrier frequencies in the connected high-frequency system has a beneficial effect in the sense that the wave resistance of the bridging circuit is approximated to that of the overhead line, and energy losses due to reflection from the bridging point are reduced.
The connection of a high frequency station St is illustrated by FIGS. 3 and 4. The circuit of the station St according to FIG. 4, where it acts like an ohmic resistance (resonance resistance) in the shunt to the transmission line for the carrier frequencies, is more expedient. By suitably dimensioning the high-frequency circuits of the station, this resonance resistance of the device can be brought to approximately the size necessary to give the bridging circuit between the overhead lines LI and L2 approximately the characteristic of the wave resistance of the overhead lines.
In Fig. 5 an embodiment of the application of the invention is shown for the case when more than two high-voltage overhead lines are to be connected to one another for carrier frequency operation. Here, too, according to the invention, each coupling capacitor is switched by a tuning device assigned to it in voltage resonance with it with respect to the carrier frequencies, the various transition lines up to U3 being connected to one another.
The implementation of the measures outlined above makes it possible to use cables as high-frequency transmission lines. In this case it is advisable to use cables with paper air insulation to reduce losses. To further reduce the losses, transformers can of course also be connected at the beginning and end of the transmission cable to adapt the characteristic impedances, via which the transition line is connected. The use of transmission cables can come into question, among other cases, where the high-voltage lines in the form of cables have to overcome rivers;
but since the normal power cables entail considerable losses for high frequency, it would be advisable in this case to arrange a special high frequency connection line (overhead line or telephone cable) taking into account the above-mentioned aspects. The migration of high-frequency energies into the parallel transfer section of the power cable will again have to be prevented by using resonance chokes.
In the case of two-way talk on two waves, the tuning devices should generate the necessary voltage resonance for both waves simultaneously, if possible. In some cases, however, it will be sufficient to produce the voltage resonance for a frequency lying between the carrier frequencies, so that the compensation of the capacitor resistance is not completely fulfilled for the carrier frequencies themselves.