Einrichtung zum Schutze von Schwachstromanlagen gegen Beeinllussung von Starkstromleitungen. Die Erfindung bezieht sich auf eine Ein richtung zum Schutze von Schwachstrom anlagen, insbesondere Leitungen, gegen Be einflussung von Starkstromleitungen mit Hilfe mindestens eines mit Rückleitung ver- sehenen Schutzleiters, wobei der Richtwider- stand des Schutzleiters wenigstens für eine Störfrequenz mit Hilfe mindestens eines Wi derstandes vermindert ist.
Ist der induktive Widerstand des Schutzleiters für die Grösse der Impedanz in erster Linie massgebend, so ist die Verminderung des induktiven Wider standes, zwecks Verbesserung der Schutzwir kung, lohnend; besitzt die Schutzleitung da gegen im wesentlichen Ohmschen Wider stand, so wird die Verminderung der Dämp fung des Schutzleiters am einfachsten zum Ziele führen.
In. den beiliegenden Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Er findung dargestellt. Fig. 1 zeigt das erste Ausführungsbeispiel. 1 sind die Leitungen eines Schwachstromkabels, 2 ist ein im Ka- bel isoliert verlegter Schutzleiter. Die Isolie rung des Schutzleiters trägt zur Verein fachung der elektrischen Verhältnisse bei und schliesst Störungen der Schutzwirkung in folge von Witterungseinflüssen aus. Der Schutzleiter 2 ist an seinen Enden über .die Kondensatoren 3 und 4 geerdet.
Die Kondensatoren 3 und 4 sind so bemessen, dass sie den Richtwiderstand des Schutz leiters für die Störfrequenz herabsetzen.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der Schutzleiter an sei nen Enden über je zwei Kombinationen von Kapazität und Induktivität in Reihenschal tung geerdet ist.
Die zu schützenden Lei tungen sind mit 5, die Schutzleitung ist mit 6 bezeichnet. 7 und 8 sind die aus Induktivi- tät und Kapazität in Reihenschaltung beste henden Kombinationen, die derart bemessen sind, dass der Richtwiderstand des Schutz leiters für je zwei Störungsfrequenzen er heblich vermindert ist.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem der reaktive Wider stand und .der Ohmsche Widerstand der Schutzleitung vermindert und daher die Schutzwirkung wesentlich erhöht ist. 9 sind die zu schützenden Leiter, 10 ist der Schutz leiter. 11 und 12 sind zwei je an den Enden der Leitungen angeordnete Induktivitäten, 13 und 14 zwei Kapazitäten, die mit den Induktivitäten 11 und 12 in Reihe geschal tet sind.
Der Schutzleiter bildet einen Schwingungskreis, der sich aus den Kapazi täten 13, 14, den Induktivitäten 11 und 12 und der Induktivität bezw. Kapazität der Leitung 10 zusammensetzt. Durch Verän derung der Kapazitäten bezw. Induktivitäten kann man den reaktiven Widerstand für die Störungsfrequenzen vermindern. Zur Ver minderung des Ohmschen Widerstandes, das heisst zur Verminderung der Dämpfung des Kreises ist die Vakuumröhre 15 vorgesehen, zwischen .deren Gitter und Kathode die In duktivität 11 eingeschaltet ist.
An Stelle der Vakuumröhre kann auch eine Reihen schlussmaschine oder andere dämpfungsver- mindernde Mittel treten. In dem Anoden kreis der Röhre liegt die Spule 16, die auf die Induktivität 11 zurückwirkt. Die gegen seitige Induktion zwischen den beiden Spu len wird so eingestellt, dass die Dämpfung des Schwingungskreises gering ist (Selbst erregung muss vermieden werden).
Man kann durch geeignete Vorrichtungen die Dämpfungsverminderung für alle Fre quenzen annähernd gleichmässig erfolgen las sen. In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für diesen Zweck dargestellt. 17 sind die gestörten Leitungen, 18 ist der Schutzleiter. Am linken Ende ist dieser Lei ter unmittelbar geerdet, zwischen das rechte Ende des Schutzleiters und der Erde sind der Widerstand 19, die Vakuumröhre 20 und die Batterie 21 eingeschaltet. Vom Widerstand 19 ist eine Spannung abgezweigt, die an das Gitter der Vakuumröhre 22 gelegt ist. Im Anodenkreise dieser Röhre liegt der Wider stand 23, an welchen das Gitter der Röhre 20 angeschlossen ist.
Steigt der Strom zum Bei spiel infolge einer induzierten Spannung im Schutzleiter 18 in dem durch den Pfeil ?4 angedeuteten Sinne, so erhöht sich die Span nung am Widerstand 19, das heisst die Span nung zwischen Gitter und Kathode der Röhre 22 sinkt bezw. wird negativ. Dadurch wird der Anodenstrom dieser Röhre geringer, und am Gitter der Röhre 20 vermindert sich die negative Spannung. Der Anodenstrom dieser Röhre wird also steigen. Das Ansteigen des Anodenstromes in der Richtung der in dem Schutzleiter auftretenden Ströme bezw. Span nungen kommt einer Widerstandsverminde rung des Schutzleiters gleich.
Die dämp- fungsvermindernden Anordnungen werden zweckmässig in die End- bezw. Zwischensta tionen der Sehwaehstromleitung verlegt.
Um die Schwachstromleitungen gegen mehrere Frequenzen zu schützen, kann man mit Hilfe der beschriebenen Mittel den Richtwiderstand für jede Störfrequenz ver mindern. Es ist aber auch möglich, mehrere Schutzleiter vorzusehen und diese mit den schon angegebenen Mitteln auf die verschie denen Störungsfrequenzen, zum Beispiel Grundfrequenz und dritte Oberschwingung z. B. 50 bezw. 150 Perioden'Sekun.de) abzu gleichen.
Besonders vollständig lassen sich Störun gen in Schwachstromleitungen kompensieren, wenn man in den Schutzleiter eine oder meh rere Kapazitäten einschaltet und die Span nung an einer der Kapazitäten auf die Schwachstromleitung überträgt.
Fig. 5 der Zeichnung zeigt diese Anord nung an einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. 25 ist die gegen die Stark stromleitung 26 zu schützende Schwachstrom leitung. 27 ist. der an zwei Stellen geerdete Schutzleiter, in den eine Kapazität 28 einge schaltet ist. Um nun die Störspannung in der Schwachstromleitung selbst möglichst zu vernichten, ist in diese ein Transformator 29 eingeschaltet, dessen Primärwicklung an beide Belegungen des Kondensators ange schlossen ist.
Die Grösse des Kondensators 28, das Übersetzungsverhältnis des Trans formators 29 und die etwa- noch vorhandenen Schaltelemente sind derart gegeneinander ;@b;,f"@lichen, dass die von der Schutzleitung nach der Schwachstromleitung übertragene Spannung gerade die von der Starkstrom leitung her induzierte aufhebt.
Die Fig. 6 und 7 zeigen die Spannungs- und Stromverhältnisse für eine derartige Kompensation der Störfrequenz an Vektor diagrammen. Fig. 6 zeigt das Vektordia- gramm der Ströme und Spannungen im Schutzleiter 27. 30 ist der Vektor des von der Starkstromleitung 26 erzeugten Störfel des, das in dem Schutzleiter 27 die Spannung 31 erzeugt. Diese Spannung bringt im Schutzleiter den Strom 32 zum Fliessen.
Der Strom 32 verursacht im Schutzleiter einen induktiven Spannungsabfall 33, sowie einen Ohmschen Spannungsabfall 34. Dem induk tiven Spannungsabfall wirkt der kapazitive Spannungsabfall 35 des Kondensators 28 entgegen. Die zur Aufrechterhaltung des Stromes 32 im Schutzleiter notwendige Span nung setzt sich also aus dem Vektor 34 und dem Vektor 36 zusammen und entspricht der vom Störfeld induzierten Spannung 31. Der Vektor 36 ist die Summe der Vektoren 33 und 35.
In der zu schützenden Schwach stromleitung 25 wird durch,das Störfeld der Starkstromleitung 26 die Spannung 31 indu ziert, welche die gleiche Grösse hat wie die im Schutzleiter induzierte Spannung (Fig. 3). Zu dieser Spannung kommt noch die vom Schutzleiter induzierte Spannung 33\ hinzu, die je nach der magnetischen Verkettung zwischen Schutzleiter und der gestörten Schwachstromleitung annähernd ebenso gross ist wie der induktive Spannungsabfall im Schutzleiter. Der Spannungsabfall am Kon densator 28 wird zunächst auf die zu schüt zende Leitung nicht übertragen.
Um nun in die Leitung 25 die Summe aller von aussen induzierten Spannungen möglichst zu ver mindern, wird mit Hilfe des Transformators 29 noch die Spannung 37 eingeführt, die das Spannungsdreieck schliesst. Diese Spannung wird von dem Spannungsabfall am Konden sator 28 abgeleitet, und zwar durch entspre chende Polung des Transformators, so da.ss ihre Phase um<B>180'</B> gedreht wird. In ihrer Grösse lässt sie sich mit Hilfe eines geeignet bemessenen Übersetzungsverhältnisses des Transformators leicht auf den notwendigen Betrag einstellen.
Da die Spannung 37 mit der Spannung 35 nicht genau um<B>180'</B> in ihrer Phase verschoben ist, so muss, falls eine vollständige Kompensation der Störfrequenz erzielt werden soll, die Phase der vom Kon densator 28 abgeleiteten Spannung 35 durch geeignete Mittel gedreht werden; denn sonst würde sich eine geringe Restspannung er geben. Die zur vollständigen Beseitigung dieser Restspannung notwendige Phasenver schiebung der Spannung 37 gegenüber der Spannung 35 lässt sich durch Einschaltung eines. Ohmschen Widerstandes oder einer Selbstinduktion in den Stromkreis des Trans formators herbeiführen.
Besitzt die Schwachstromleitung eine oder mehrere Doppelleitungen, so kann man, wie dies in .dem Ausführungsbeispiel der Fig. 8 dargestellt ist, auf dem Transformator 29 mehrere Sekundärwicklungen 38 anordnen und diese in die einzelnen Schwachstrom leitungen einschalten. Die Sekundärwicklung enthält dann die Zweige der Schwachstrom leitungen. Die Hin- und Rückleitungen der einzelnen Schwachstromleitungen müssen dann .einen solchen Wicklungssinn besitzen, dass sich die magnetischen Felder des in der Doppelleitung hin- und zurückfliessenden Stromes aufheben.
Die Spannung des Kondensators 28 kann nicht nur mit Hilfe eines Transformators, sondern auch auf andere Weise, zum Beispiel durch kapazitive Kopplung, übertragen wer den.
Verläuft die gestörte Leitung nur eine kürzere Strecke in der Nähe der störenden Leitung, so kann man, zwecks Material ersparnis, den Schutzleiter nur längs des ge störten Teils der Leitung verlegen.
Bei ungünstigen Erdungsverhältnissexi kann es unter Umständen zweckmässig sein, anstatt der Erdrückleitung einen blank oder isoliert in der Erde verlegten Draht zu be nutzen. Der Schutz eines gemäss der Erfindung abgeglichenen Schutzdrahtes erstreckt sich nicht nur in unmittelbare Nähe des Schutz leiters, sondern ist insbesondere bei ober irdisch verlegten Schutzleitern noch in der Entfernung von einigen Metern wirksam. Man kann deshalb zum Beispiel bei Frei leitungen den Schutzleiter unterhalb der Freileitung anordnen, bezw. in der Erde selbst verlegen.
Man erreicht dadurch eine Verminderung :der Induktivität des Schutz leiters. Im allgemeinen ist es aber am gün stigsten, den Schutzleiter in der Mitte des gestörten Leitungsbündels anzuordnen.