Hochspannungskraftübertragungsanlage für Mehrphasenwechselstrom. Bei der Übertragung von Mehrphasen- w echselstrom wird üblicherweise eine Hoch spannungsleitung benützt, bei welcher die Anzahl der Leiter gleich der Anzahl Phasen gewählt ist. Zum Schutz gegen Erdschlüsse werden die Leiter auf der Speiseseite des Netzes über die Transformatoranordnung in Stern geschaltet und der Sternpunkt über eine Erdschlusslöschspule geerdet.
Um eine gute Löschung der Erdschlusslichtbogen zu erhalten, ist die Induktivität der Drosselspule mit der Erdkapazität sämtlicher Leiter möglichst genau auf Resonanz mit der Be triebsfrequenz des Netzes abzustimmen. Eine genaue Resonanzabstimmung ist jedoch we gen den stets vorhandenen ungleichen Erd- kapazitäten der einzelnen Leiter nicht mög- lieh, weil,
sich bei genauer Abstimmung und ungleichen Erdkapazitäten auch bei gesun dem Netz eine beträchtliche Spannungsver lagerung des Sternpunktes gegen Erde erge- geben würde. Man ist daher aus diesem Grunde genötigt, bei den üblichen Drzhstrom- leitungen, die nur schon wegen der unglei- chen Höhe der drei Leiter über Erde stark verschiedene Kapazitäten besitzen können, die Löschspule aus der Resonanzlage zu ver stimmen, um die schädlichen Nullpunktsver- lagerungen zu vermeiden.
Für Dreiphasen leitungen, die auf grosse Entfernung eine hohe Energie übertragen sollen und die daher mit Höchstspannungen betrieben werden, ist jedoch auch die Anwendung von richtig ver stimmten Löschspulen häufig nicht mehr möglich, weil selbst die bei einem Erdschluss auftretende Spannungsverlagerung der. ge sunden Leiter auf das. e/ 3fache der Phasen spannung gegen Erde im Hinblick auf die erforderliche Bemessung der Leitungsisola tion nicht mehr tragbar erscheint.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich nun auf .eine Hochspannungskraftübertra- gungsanlage für Melhrphasenstrom, bei wel cher es möglich wird, einerseits die Lösch spulen viel genauer auf Resonanz abzustim men und dadurch die Löschwirkung. wesent lich zu verbessern und anderseits hohe Lei stungen bei geringen Verlusten und tragbarer te%tungsisolation zu übertragen. Nebstdem wird die Betriebssicherheit der Leitung heraufgesetzt. Dies;
wird dadurch erreicht, dass auf der Hochspannungsleitung für jede Phase ein Hin- und ein Rückleiter vorge sehen ist, die einzelnen Phasen des Mehr phasenstromes voneinander elektrisch isoliert sind und ihre Mittelpunkte über getrennte und magnetisch nicht miteinander gekoppelte Erds.chlusslöschspulen an Erde gelegt sind.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt, und zwar zeigt die Fig. 1 :
die Schaltung der Leiter und Transformatoren, sowie die ge trennten Erdschlusslöschspulen. In Fig. 2 ist die vorzugsweise zu benützende Anordnung der Leiter auf den Masten angegeben, wäh rend die Fig. 3 eine der Einheiten, bestehend aufs Einphasentransformator und Löschspule, wiedergibt, aus welchen die Transformator anordnung nach Fig. 1 aufgebaut werden kann.
In Fig. 1 ist eine Freileitung, bestehend aus sechs Einzelleitern 1 bis 6, angegeben, die an beiden Enden an die Hochspannungsseiten der Transformatoranordnungen T, und T2 angeschlossen ist.
Die Transformatoranord- nung ist aus einer der Phasenzahl gleichen Anzahl einphasiger Transformatoren t1 % v1, bezw. t, uz <I>v2</I> aufgebaut. Auf der Hochspan nungsseite der Transformatoren besitzt jede Phase einen eigenen; Hin- und Rückleiter, so dass die Phasen gegeneinander elektrisch iso liert sind.
Die Mittelpunkte der Hochspan- nungswicklungen sämtlicher Phasen sind über,die Erdschlusslöschspulen q1 r1 s1 bezw. q2 r2 sz an Erde gelegt. Die einzelnen Erd- schlusslöschspulen sind magnetisch nicht mit einander gekoppelt.
Die Niederspannungs- seiten der Transformatorenanordnungen kön nen wie üblich in Stern geschaltet sein. Tritt nun beispielsweise zwischen dem Leiter 6 und Erde ein Erdschluss auf, so wird dann lediglich in der Drosselspule qi der Erd- schlussstrom fliessen und eine Spannungsver lagerung des Leiters 5 herbeiführen.
Ist nicht ein Dauererdschluss vorhanden, dann löscht die Löschspule q1 den Erdschlusslichtbogen in bekannter "Weise und der normale BetrieUs- zustand ist wieder erreicht. Es ist möglich, dass alle drei Phasen mit je einem Leiter einen Erdschluss besitzen können; die Lö schung der Lichtbogen wird dadurch nicht beeinträchtigt.
Genau gleich liegen die Ver hältnisse bei einem Dauererdschluss. Die Lei tung kann ohne weiteres mit einem Däuer- erdschluss in sämtlichen drei Phasen betrie ben, werden. Besitzt hingegen eine Phase einen doppelpoligen Erdschluss oder einen Kurzschluss, so können die betreffenden Lei ter einfach ausgeschaltet werden, und die Kraftübertragung erfolgt ohne Unterbruch über die restlichen vier Leiter zweiphasig. Im Bedarfsfall ist es :selbst möglich, mit ver minderter Leistung einphasig zu fahren, wenn die beiden andern Phasen Kurzschlüsse besitzen.
In dieser dann noch allein betrie benen Phase kann selbst unter diesen Be triebsbedingungen noch ein einpoliger Erd- schluss vorhanden sein, der gegebenenfalls durch die dieser Phase zugeordnete Lösch- spule von selbst gelöscht wird. Die Betriebs sicherheit einer solchen Kraftübertragung ist also auch weitgehenden Anforderungen ge wachsen. Eine Transformatoranordnung, wel che aus drei unabhängigen Einphasentrans- formatoren aufgebaut ist, ist in Fig. 1 an gegeben.
Die Auflösung in voneinander ge trennte Einphasentransformatoren hat ferner noch den Vorteil, -dass für höhere Leistungen und Spannungen die Einphasentransforma- toren noch profilgängig auf der Eisenbahn bleiben, während für dieselbe Leistung ein Dreiphasentransformator das zulässige Profil überschreiten würde.
Bei dieser Übertragung ergibt sich der besondere Vorteil, jeden der Einphasentrans, formatoren mit der ihm zugeordneten Lösch- spule baulich zu vereinigen und in demselben Ölbehälter unterzubringen. In Fig. 3 ist dies schematisch wiedergegeben, wobei 7 den Eisenkern des Transformators, 8 seine Pri mär- und 9 seine Sekundärwicklung bedeutet.
Die Erdschlusslöschspule ist zweckmässig im untern Teil des Ölbehälters 10 angeordnet und besitzt einen eigenen Eisenkern 11, auf dem die Wicklung 12 aufgebracht ist. Selbstver ständlich kann man die Induktivität der Löschspule einstellbar gestalten.
Durch den Zusammenbau erhält man nicht nur äusserst praktische Einheiten, die rasch montiert werden können, sondern zudem noch eine wesentliche Verbilligung und Platzersparnis, da offenbar wegen der noch innerhalb des -Ölbehälters verlaufenden - Verbindung 13 zwischen Löschspule 12. und Hochspannungs, wieklung 9 Durchführungsisolatoren gespart werden können.
Von den kurz erläuterten Vorzügen ab gesehen, kann ferner noch die Löschfähigkeit der Löschspulen verbessert werden. Bei der üblichen im Sternpunkt eines Dreileiter systems angeordneten Löschspule hängt die Grösse des nicht gelöschten Reststromes an der Erdschlussstelle von dem Grad der Ab weichurig von der Resonanzabstimmung ab, die in Rücksicht auf die Spannungsverlage rung beim Normalbetrieb wieder um so grösser sein muss, je grösser die Ungleichheiten in den Teilkapazitäten der Leiter gegen Erde sind.
Genau gleiche Erdkapazitäten der einzelnen Leiter einer Drehstromleitung sind nur schwer herzustellen, weil die Leiter bezüg lich der Maste und der Erde im allgemeinen unsymmetrisch liegen. Besitzt jedoch jede Phase einen eigenen Hin- und Rückleiter ge mäss der Fig. 1, so werden die Leiter vor zugsweise auf dem Mast nach Fig. 2 ange ordnet. Der Mast 12 ist mit drei Überein- auderliegenden Traversen a" a2, a3 versehen, von denen jede die beiden Leiter einer Phase trägt.
Die Isolatorketten 15 für sämtliche Leiter sind gleich gross. Die Teilkapazitäten der Leiter einer Phase sind daher mit weiter Annäherung gleich: gross, und es, kann des halb mit der Abstimmung der Erdschluss- löscUspule sehr nahe an die Resonanz heran gegangen werden, ohne dass wesentliche Span nungsverlagerungen eintreten. Dadurch wird selbstverständlich die Löschfähigkeit der Spule beträchtlich verbessert und der Rest strom äusserst gering gehalten.
An Stelle :der Anordnung der Leiter nach Fig. 2 auf einen gemeinsamen Masst wäre es auch möglich, jede Phase auf eigenen Masten zu führen, wobei darauf zu achten ist, dass die Teil kapazitäten der Leiter einer Phase möglichst gut übereinstimmen. Die Teilkapazitäten ge gen Erde der einzelnen Einphasennetze brau chen, verglichen miteinander, hingegen nicht gleich gross zu sein.
Die Erfindung ist keineswegs nur auf die Übertragung von Dreiphasenwechsel- strom mittels sechs Leitern beschränkt, son dern auch auf Wechselstrom höherer oder geringerer Phasenzahl anwendbar.
High voltage power transmission system for multiphase alternating current. For the transmission of multi-phase alternating current, a high-voltage line is usually used, in which the number of conductors is chosen to be equal to the number of phases. To protect against earth faults, the conductors on the supply side of the network are star-connected via the transformer arrangement and the star point is earthed via an earth fault extinguishing coil.
To ensure that the earth fault arc is extinguished effectively, the inductance of the choke coil and the earth capacitance of all conductors must be matched as precisely as possible to resonance with the operating frequency of the network. However, an exact resonance adjustment is not possible because of the unequal ground capacitances of the individual conductors, because
With precise coordination and unequal earth capacities, there would be a considerable voltage shift between the star point and earth even with a healthy network. For this reason, it is therefore necessary to move the quenching coil out of the resonance position with the usual high-voltage current lines, which can have very different capacities just because of the unequal height of the three conductors above ground, in order to avoid the harmful zero shifts to avoid.
For three-phase lines that are supposed to transmit a high amount of energy over a long distance and are therefore operated with maximum voltages, the use of correctly matched quenching coils is often no longer possible because even the voltage shift that occurs in the event of an earth fault. healthy conductor to e / 3 times the phase voltage to earth no longer appears acceptable with regard to the required dimensioning of the line insulation.
The present invention now relates to a high-voltage power transmission system for melhrase current, with which it is possible, on the one hand, to tune the extinguishing coils much more precisely to resonance and thereby the extinguishing effect. to improve significantly and, on the other hand, to transmit high performance with low losses and portable line isolation. In addition, the operational reliability of the line is increased. This;
is achieved in that a forward and a return conductor is provided for each phase on the high-voltage line, the individual phases of the multi-phase current are electrically isolated from one another and their centers are connected to earth via separate and magnetically not coupled earth leakage quenching coils.
Embodiments of the invention are shown schematically in the drawing, namely FIG. 1 shows:
the connection of the conductors and transformers as well as the separated earth fault extinguishing coils. In Fig. 2, the preferred arrangement of the conductors to be used on the masts is indicated, while Fig. 3 shows one of the units consisting of a single-phase transformer and quenching coil, from which the transformer arrangement according to FIG. 1 can be constructed.
1 shows an overhead line consisting of six individual conductors 1 to 6, which is connected at both ends to the high-voltage sides of the transformer arrangements T and T2.
The transformer arrangement is made up of a number of single-phase transformers equal to the number of phases t1% v1, respectively. t, uz <I> v2 </I> built. On the high-voltage side of the transformers, each phase has its own; Forward and return conductors so that the phases are electrically isolated from one another.
The midpoints of the high-voltage windings of all phases are over, the earth fault extinguishing coils q1 r1 s1 respectively. q2 r2 sz placed on earth. The individual earth fault extinguishing coils are not magnetically coupled to one another.
The low-voltage sides of the transformer arrangements can be connected in star as usual. If an earth fault now occurs, for example, between conductor 6 and earth, then the earth-fault current will only flow in the choke coil qi and cause a voltage shift in conductor 5.
If there is no permanent earth fault, the quenching coil q1 extinguishes the earth fault arc in the known way and normal operating status is achieved again. It is possible that all three phases with one conductor each can have an earth fault; the arc is extinguished not affected.
The conditions are exactly the same for a permanent earth fault. The line can easily be operated with a permanent earth fault in all three phases. If, on the other hand, one phase has a double-pole earth fault or a short circuit, the relevant conductors can simply be switched off and the power is transmitted in two phases without interruption via the remaining four conductors. If necessary, it is: even possible to drive single-phase with reduced power if the other two phases have short circuits.
In this phase, which is then still operated on its own, a single-pole earth fault can still be present even under these operating conditions, which may be canceled automatically by the quenching coil assigned to this phase. The operational reliability of such a power transmission has grown to meet extensive requirements. A transformer arrangement which is constructed from three independent single-phase transformers is given in FIG.
The resolution into separate single-phase transformers also has the advantage that, for higher powers and voltages, the single-phase transformers still remain suitable for the railroad profile, while a three-phase transformer would exceed the permissible profile for the same power.
This transmission has the particular advantage of structurally combining each of the single-phase transformers with the quenching coil assigned to it and accommodating them in the same oil container. In Fig. 3 this is shown schematically, with 7 the iron core of the transformer, 8 its primary and 9 means its secondary winding.
The earth fault extinguishing coil is expediently arranged in the lower part of the oil tank 10 and has its own iron core 11 on which the winding 12 is applied. Of course, you can make the inductance of the quenching coil adjustable.
The assembly not only results in extremely practical units that can be assembled quickly, but also a significant reduction in price and space savings, since apparently because of the connection 13 between the extinguishing coil 12 and high voltage, such as 9 bushing insulators, which still run within the oil container, saved can be.
Apart from the briefly explained advantages, the extinguishing capability of the extinguishing coils can also be improved. With the usual quenching coil arranged in the star point of a three-wire system, the size of the residual current that has not been quenched at the earth fault depends on the degree of deviation from the resonance tuning, which, in consideration of the voltage shift during normal operation, must be greater the greater the There are inequalities in the partial capacities of the conductors to earth.
Exactly the same earth capacities of the individual conductors of a three-phase line are difficult to produce because the conductors are generally asymmetrical with respect to the masts and the earth. However, if each phase has its own forward and return conductors ge according to FIG. 1, the conductors are preferably arranged on the mast according to FIG. The mast 12 is provided with three superposed cross members a ″ a2, a3, each of which carries the two conductors of a phase.
The insulator chains 15 for all conductors are of the same size. The partial capacities of the conductors of a phase are therefore the same with a further approximation: large, and it can therefore be approached very close to the resonance with the coordination of the earth fault solving coil without significant voltage shifts occurring. This of course significantly improves the coil's ability to erase and the residual current is kept extremely low.
Instead of: the arrangement of the conductors according to FIG. 2 on a common ground, it would also be possible to run each phase on its own mast, whereby it must be ensured that the partial capacities of the conductors of a phase match as closely as possible. The partial capacities against earth of the individual single-phase networks, on the other hand, do not need to be of the same size compared to one another.
The invention is by no means restricted to the transmission of three-phase alternating current by means of six conductors, but can also be used for alternating currents with a higher or lower number of phases.