DE1933813B2 - Kommunikationseinrichtung in Hochspannungsfreileitungsnetzen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Kommunikationseinrichtung für drahtgebundene, nieder- und hochfrequente Nachrichtenübertragung in Hochspannungsfrcileitungsnctzen mit einer parallel zu den an den Ikiuhspannungsmasten aufgehängten Phasenleitern und dem Erdleiter geführten Koaxialleitung.

Kommunikationseinrichtungen in Hochspannungsfreileitungsnetzen sollen eine möglichst rasche Nachrichtenübertragung ermöglichen, um eine Aufrechterhaltung des normalen Netzbetriebes zu gewährleisten. Insbesondere in modernen Verbundnetzen ist es erforderlich, über eine Möglichkeit zur raschen Nachrichtenübertragung zu verfugen. Da der Energieverbrauch zeitlich nicht konstant ist, ist dafür Sorge zu tragen, daß in Zeiten erhöhten Energieverbrauchs weitere Erzeuger an das Netz angeschlossen werden können. Diese zusätzlichen Erzeuger müssen synchron in das Netz eingeschaltet werden, d. h., ihre Phase muß mit der im Netz bereits vorhandenen genau übereinstimmen. Neben der geforderten Phasengleichheit sind bei der Parallelschaltung von zusätzlichen Erzeugern mit dem Netz natürlich auch noch andere wichtige Bedingungen zu erfüllen. Dies ist nur eines der Beispiele, die die Notwendigkeit eines sicheren und zuverlässigen Nachrichtenübertragungssystems in Hochspannungsfreileitungsnetzen begründen. Tatsächlich ist der Informationsfluß noch um vieles größer. Aus diesem Grunde ist ein jederzeit zur Verfügung stehendes Nachrichtensystem erforderlich. Die normalen Amtseinrichtungen, TFH- und TF-Geräte, reichen dafür nicht aus.

Bekannt und allgemein gebräuchlich in Frcileitungsnetzen ist tine Kommunikationseinrichtung, welche nach dem Lecher- bzw. TFH-Piinzip, al-,ο mit Doppelleitungen, arbeitet. Das mit einer solchen bekannten KommunikationseinriclUung versehene Netz ist durch Phasendrosseln, also Spulen, die im Zuee der Phasenleiter liegen, in Abschnitte eingeteilt, in welche jeweils über Hochspannungskondensatoren eine hochfrequente Spannung eingespeist wird. welche der von den Phasenleitern geführten Hochspannung überlagert wird. Die Hochspannungskondensatoren blocken die in den Phasenleitern geführte Hochspannung gegen die zugehörigen Amtssysteme ab. Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Kommunikationseinrichtung ist darin zu sehen, daß die auf Parallelleiter gegebene Trägerfrequenz nach außen Energie abgibt. Das bedeutet, da£ zwei oder mehr benachbart verlaufende Nachrichtenübenr:;-gungseinrichtungen sich gegenseitig beeinflusse η wenn die benutzten Hochfrequenzen sich hinsieht!Ic-. der Frequenzlage der übertragenen Bänder nicht in ausreichendem Maße voneinander unterscheide:- Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist es notwendig, die jeweils benutzten Frequenzen so zu wählen, d:·.'.-■ eine gegenseitige Beeinflussung möglichst ausgeschlossen ist. Daraus folgt, daß die Anzahl der benutzten Kanäle beschränkt ist, was insbesondere in industriellen Ballungsgebieten nachteilig ins Gewich! fällt. Ein weiterer wesentlicher Nachteil der auf den TFH-Prinzip beruhenden bekannten Kommunik:.-tionseinrichtung ist der. daß sämtliche Verbindungen ausfallen, wenn die Hochspannungsleitung bei Wartungs- und Reparaturarbeiten abgeschaltet und geerdet werden muß. Darüber hinaus handelt es sich bei der in der bekannten KommunikationseinrichturiL' für die TFH-Übertragung zur Verfügung stehenden Leitung wegen der wechselnden Leiterabstände um eine sehr inhomogene Leitung. Es ist auch bekannt, im Zuge von Hochspannungsfreileitungen für Aufgaben z. B. der Fernsprechverständigung und Fernsteuerung zwischen Kraftwerken und mit Schaltstationen, ein Luftkabel zu verlegen (deutsche Patentschrift 893 355), das an allen Masten isoliert aufgehängt ist. Seine Bewehrung und unter Umständen auch sein Kabelmantel sind im Bereich einiger oder aller Maste mit einem vom Mast getrennten Erdseil geerdet. Bei dem bekannten Luftkabel sind besondere Maßnahmen zum Schutz vor der Wirkung hoher St:öme, die im Kurzschlußfall oder bei einem Blitzschlag im Mantel und der Bewehrung auftreten können, getroffen. Die in diesen Fällen in den Adern induzierten hohen Spannungen sind nicht berücksichtigt. Da das bekannte Luftkabel zwischen den Adern und dem Mantel nicht hochspannungsfest ausgebildet ist, ist zur Überbrückung großer Entfernungen die Einteilung des Luftkabels in Streckenabschnitte mittels Trennübertragern erforderlich, damit die in den Adern induzierten Spannungen in niedrigen Grenzen gehalten und Durchschläge von Ader zu Ader oder von den Adern zum geerdeten Mantel vermieden werden, oder es sind zum gleichen Zweck mit geeigneten Mitteln die Adern auf das gleiche Potential zu bringen wie der Mantel und die Bewehrung. Weiter ist eine gegen Starkstrombeeinflussungen und atmosphärische Entladungen geschützte Kabelanlagc bekannt, in deren Verlauf auch Kabel verwendet werden können, die an Stelle von Aderpaaren Koaxialleitungen enthalten (deutsche Patentschrift 1 146 153). Auch bei diesem Kabel sind Schutzmaß-

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nahmen vor der Wirkung hoher Ströme, die im Falle der Beeinflussung von außen im Mantel und in der Bewehrung auftreten können, getroffen. Weder die Koaxialleitungen einzeln noch das Kabel sind hochspannungsfest ausgebildet. Jedoch sind die Innen- und Außenleiter der Koaxialleitungen und das Bewehrungseisen des Kabels auf ein und dasselbe Potential gebracht, um die Differenzen der induzierten Spannungen zu verkleinern und Spannuiigsdurchschläge im Kabel zu vermeiden.

Bei den bekannten, zur Verlegung im Zuge von Hochspannungsfreileitungen konzipierten und segen Starkstrombeeinflussungen und atmosphärischen Entladungen geschützten Kabeln sind besondere Maßnahmen an Mänteln und Bewehrungen zur sicheren Ableitung der bei Störungen induzierten hohen Ströme vorgesehen. Die Mantel und Bewehrungen dienen bei den bekannten Kabeln dem Schutz der Kabelseele, nicht aber der Übertragung von Nachrichten. Besonders nachteilig ist, daß beide Adern eines jeden Sprechkreises bzw. Innen- und Außenleiter der Koaxialleitungen über Hochspannungsankopplungskondensatoren an die zugehörigen Amtssysteme angeschlossen werden müssen und daß, namentlich bei längeren Kabelverbindungen, auf der Strecke Trennübertrager vorgesehen sein müssen, um zu gewährleisten, daß im Störungsfall in den Sprechkreisen induzierte Spannungen die zulässigen Höchstwerte niciit übersteigen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, eine Kommunikationseinrichtung der eingangs beschriebenen Art für Hochsp. nnungsfreileitungsnetze anzugeben, die bei verbesserter Übertragungsqualität und erhöhter Betriebssicherheit unter rationellen Bedingungen gefertigt und betrieben werden kann. Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß der Innenleiter des Koaxialkabels gegen den Außenleiter hochspannungsfest isoliert und über Hochspannungsankopplungskondensatoren an das zugehörige Amtssystem angeschlossen ist und der Außenleiter der Koaxialleitung geerdet ist. Diese Koaxialleitung kann, wie die bekannten Luftkabel, mit einer Zugarmierung versehen und an den Hochspannungsmasten der Freileitung aufgehängt oder, mit einem Korrosionsschutz versehen, entlang den Freileitungen im Boden verlegt werden.

Als Nachrichtenübertragungsleitung ist nach der Erfindung beispielsweise eine Koaxialleitung vorgesehen, deren Dielektrikum zwischen Innen- und Außenleiter aus einem dielektrisch hochwertigen Polyäthylen (PE) besteht und deren konzentrischer Außenleiter aus Aluminium nahtlos gepreßt ist. Der zwischen dem fnnenleitei und dem Außenleiter liegende Raum ist durch das PE hochspannungsisoiiert und vollständig ausgefüllt. Außen is¹, der Außenleiter in an sich bekannter Weise mit einer Stahldrahtbewehrung versehen. Diese erfindungsgemäße Koaxialleitung ist geeignet, zwischen Hochspannungsmasten parallel zu den Phasenlc-itern aufgehängt zu werden.

ίο Der Innenleiter wird über Ankoppelun-jskondensatoren an das Amtssystem angeschlossen. Der Außenleiter ist so dimensionier», daß er im KurzschlußfaH induzierte Ströme aufnehmen und ableiten kann.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Kommunikationseinrichtung bestehen insbesondere darin, daß eine Energieabstrahlung nicht erfolgt. Das bedeutet, daß für die Nachrichtenübertragung nahezu beliebig viele Kanäle zur Verfügung stehen. Die Übertragungsqualität ist außerordentlich gut, da eine Beeinflussung durch Fremdsysteme und von Fremdsystemen ausgeschlossen ist. Die erfindungsgemäße Anordnung zur Nachrichtenübertragung bietet als Folge der bekannten Eigenschaften von Koaxialkabeln die bei deren Anwendung gegebene überaus breitbandige Ubertragiingsmögiichkeit bis in den Video-Bereich. Darüber hinaus ist eine Einschaltung von Phasendrosseln in die Phasenleiter überflüssig, da die Phasenleiter selbst nicht zur Übertragung der Nachrichten benötigt werden. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Verbindung der Koaxialleitung mit den Hochspannungsankopplungskondensatoren ist darin zu sehen, daß wegen der großen Spannungsfestigkeit der PE-Isolierung der Koaxialleitung eine hohe induzierte Längsspannung zugelassen werden kann. Es wird dadurch bei den üblichen Kabellängen zwischen den Stationen die Unterteilung in mehrere Abschnitte durch Übertrager vermieden, weil die hohe Längsspannung problemlos von den Hochspannungsankopplungskondensatoren gehalten wird. Gegenüber den bekannten Luftkabeln bestehen darüber hinaus die Vorteile, daß eine Verlegung über lange Strecken ohne Trennübertrager möglich ist. Außerdem ist der Aufwand an Hochspannungsankopplungskondensatoren erheblich ver-

mindert, da nur der Innenleiter der Koaxialleitung anzukoppeln ist. Die Kommunikationseinrichtung nach der Erfindung bietet daher neben verbesserter Übertragungsqualität und erhöhter Betriebssicherheit auch die Möglichkeit zu einem sehr wirtschaftlichen Betrieb.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Kommunikationseinrichtung für drahtgehundene, nieder- und hochfrequente Nachrichtenübertragung in Hochspannungsfreileitungsnetzen mit einer parallel zu den an den Hochspannungsmasten aufgehängten Phasenleitern und dem Erdleiter geführten Koaxialleitung, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter des Koaxialkabels gegen den Außenleiter hochspannungsfest isoliert und über Hochspannungsankopplungskondensatoren an das zugehörige Amtssystem angeschlossen ist und der Außenleiter der Koaxialleitung geerdet ist.

2. Kommunikationseinrichtung nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die Koaxialleitung mit Zugarmierung versehen und an den Hochspannungsmasten aufgehängt ist.

3. Kommunikationsanordnung nach Anspruc'n I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen dem Tnnenleiter der Koaxialleitung und dem von einem nahtlos gepreßten Aluminiummantel gebildeten Außenleiter mit einem dielektrisch hochwertigen Polyäthylen ausgefüllt ist und daß die Koaxialleitung mit einer den Außenleiter außen umgebenden, freiliegenden Stahldrahtbewehrung versehen ist.

4. Kommunikationsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koaxialleitung parallel zu den Freileitungen im Boden verlegt ist.