DE196660C

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Publication number: DE196660C
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KAISERLICHES

PATENTAMT.

- M 196660 KLASSE 21 c. GRUPPE

auf Schwachstromleitungen.

Die Störungen, die eine Hochspannungsleitung in benachbarten Schwachstromdrähten hervorruft, sind bekanntlich zweierlei Art: .Die erste Art, die überhaupt bei allen von Wechselstrom durchflossenen Starkstromleitungen auftritt, und die nur von der Stärke, nicht aber von der Spannung des betreffenden Stromes abhängt, rührt bekanntlich von der . magnetischen Verkettung der Schwach- Und

ίο Starkstromdrähte her. Diese Störungen lassen sich auf bekannte Art durch Verwendung von Doppeldrähten (wovon der eine Draht mehreren Leitungen gemeinsam sein kann) und durch zweckmäßige Linienführung (Kreüzungen usw.) vermeiden.

Die zweite Art von Störungen, die durch die hohen Spannungen der Starkströme hervorgerufen werden, sind eine Folge der elektrostatischen Influenz und äußern sich oft in ganz beträchtlichen, in den Schwachstromdrähten entstehenden Spannungen gegen die Erde, welche dann in den Apparaten störende Ströme hervorrufen.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist nun, diese zweite, durch statische Spannungen hervorgerufene Art von Störungen aufzuheben, und dies geschieht im Prinzip dadurch, daß die von der Hochspannung beeinflußten Schwachstromdrähte gleichzeitig auch der Influenzwirkung einer oder mehrerer anderer Wechselstromspannungen ausgesetzt werden, deren Augenblickspotentiale in jedem Moment das entgegengesetzte Vorzeichen haben wie die Augenblickspotentiale der Hochspannungsleitungen, das Erdpotential als Null vorausgesetzt. Diese anderen Wechselstromspannungen, die »Hilfsspannungen«, wie wir sie nennen wollen, können z.B. durch Transformatoren erzeugt werden, deren Primärspannung von der störenden Starkstromspannung abhängt, und deren Sekundärpole zu den zu schützenden Schwachstromdrähten in eine passende Lage gebracht werden. Selbstredend könnten auch direkt die Primärspannungen derjenigen Transformatoren, die die hochgespannten Starkströme liefern, als »Hilfs-Spannungen« verwendet werden, oder auch die Spannungen von separaten, synchron angetriebenen Generatoren,, deren Kurvenform der E. M. K. mit derjenigen der störenden Spannung möglichst übereinstimmt.

Sprechen wir der besseren Übersicht halber vorerst von dem Fall einer einzigen Hochspannungsstarkstromleitung, deren anderer Pol an Erde liegt, ein Fall, wie er bei Wechselstrombahnen vorkommt. Die »Hilfsspannung« denken wir uns beispielsweise in einer besonderen Hilfswicklung des strom· liefernden Bahntransformators erzeugt. Diese Wicklung bildet dann, wie in einem Autotransformator, die Fortsetzung der Hochspannungswicklung an demjenigen Pol, der mit der Erde verbunden ist, und ist in demselben Sinne weiter gewickelt, so daß, wenn z. B. in einem gewissen Zeitmoment der Fahrdraht eine Augenblicksspannung von + 15 000 Volt hat, das äußere Ende der Hilfswicklung ζ. Β. ein Potential von — 5000 Volt gegen die Erde aufweist bei einem Potentialunterschied von 20 000 Volt gegen die Fahrleitung, während

bei einem Augenblickswert von — 9000 Volt am Fahrdraht das äußere Ende der Hilfswicklung eine Augenblicksspannung von -\- 3000 Volt gegen die Erde und 12 000 Volt gegen den Pol der Kontaktleitung hat. Der zweite, nicht mit dem Fahrdraht verbundene Pol der Arbeitshochspannungswicklung und der innere Pol der Hilfswicklung liegen also beide an Erde.

Nuri handelt es sich darum, den äußeren Pol der Hilfswicklung mit einem so gelegten und so geformten »Hilfsleiter« zu verbinden, daß von ihm aus nach der zu schützenden Schwachstromleitung ein ebenso großer Ladestrom (Verschiebungsstrom nach Maxwell) fließt wie zwischen dem Fahrdraht und denselben Schwachstromleitungen. Da diese beiden Ladeströme entgegengesetztes Vorzeichen und gleiche absolute Werte haben, so saugt der Hilfsleiter fortwährend ebensoviel Strom aus der Schwachstromleitung ab, als ihm durch das Dielektrikum der Luft vom Fahrdraht aus zugeführt wird. Es werden also, mit anderen Worten, die Schwachstromdrähte vom Hilfsleiter genau ebenso stark negativ geladen, wie sie vom Fahrdraht positiv geladen werden, d.h. sie werden überhaupt nicht geladen, und es treten infolgedessen in ihnen überhaupt keine Spannungen gegen Erde mehr auf. Dadurch wird erstens erreicht, daß durch eventuelle schwache Isolationspunkte keine die Apparate beeinflussen-

- den Ströme mehr nach der Erde fließen, und zweitens, daß zwischen Hin- und Rückleitung einer Schleife, wenn beide auf das Erdpotential gebracht wurden, keine störenden Ausgleichsströ.me* mehr entstehen.

Der »Hilfsleiter« kann zur Erfüllung seines Zweckes verschiedenartig geformt werden.

Er kann z. B. die eine Belegung eines Kondensators darstellen, dessen andere Belegung mit einem der zu schützenden Schwachstromdrähte verbunden ist. In diesem Falle braucht also jeder Telephon- bzw. Telegraphendraht seinen eigenen Kondensator.

Die Figur zeigt das . Schema einer beispielsweisen Ausführüngsform, und zwar in Anwendung auf eine elektrische Bahnanlage. *C ist der Niederspan'nungsbahngenerator, A die Niederspannungs- und B die..Ho'chspannungswicklung des Bahntransformators, während H die Hilfswicklung darstellt, welche die Hilfsspannung liefert, und die auf dem gleichen Transformator aufgesetzt ist. Diese Hilfswicklung liegt mit einem Pol an Erde (Schienenrückleitung) und ist in dem Sinne gewickelt, daß ihre Spannung in bezug auf

- das Nullpotential der Erde, immer das entgegengesetzte Vorzeichen hat wie die Fahr-

drahtspannung. .. . '.'':.■.■'■:■■■

Durch .den Kondensator K wirkt diese Hilfsspannung auf den Telephondraht D, um ihn zu entladen bzw. entgegengesetzt zu laden, wie der störende Fahrdraht F.

Wenn infolge von Spannungsabfall in der Fahrdrahtleitung die Spannung auf der ganzen Linie nicht dieselbe ist, so kann ein einziger Kondensator seine Aufgabe nicht bei jeder Belastung genau erfüllen. Es wird ,darum angezeigt sein, längs der Bahnlinie mehrere Kondensatorsätze anzubringen, von denen jeder durch einen an Ort und Stelle aufgestellten eigenen kleinen Hilfstransformator negative lokale Fahrdrahtspannung erhält. Die Höhe der Hilfsspannung kann beliebig gewählt werden. Ist sie sehr hoch, so braucht man kleine, aber teuere Kondensatoren und eine teuere Hilfswicklung zur Erzeugung der Hilfsspannung. Ist sie aber sehr niedrig, so sind große, aber billige Kondensatoren nötig, die wegen ihrer Größe jedoch schließlich eine den Telephonbetrieb störende Ableitung nach der Erde bilden könnten.

Eine zweite Form des Hilfsleiters bildet ein längs der Schwachstromleitungen in ihrer Nähe geführter Draht. Da nicht alle Schwachstromdrähte relativ zum Fahrdraht und zum Hilfsdraht dieselbe Lage einnehmen, wird man mit Vorteil das Schwachstromdrahtbündel auf seinem Wege längs der Bahn von Zeit zu Zeit zyklisch etwas verdrehen. Mit. ähnlicher Wirkung kann auch der Hilfsdraht in einer langen Spirallinie um' das Telegraphen- und Telephondrahtbündel herumgeführt werden unter genauer Innehaltung bestimmter Entfernungen von den einzelnen Schwachstromdrähten. Gegebenenfalls aufgehängte Fangnetze zwischen Hilfsdraht und Schwachstromdrähten dürfen nicht geerdet sein, weil durch sie die Potentialverteilung gestört würde. Hingegen können in bekannter Weise geerdete Drähte in das Schwachstromdrahtbüridel gelegt werden mit der Absicht, die Potentialverteilung zu korrigieren bzw. näher an den Nullwert heranzubringen.

Im Hinblick auf die Gefahr eines Drahtbruches, sofern Schwachstrom- und Hilfsdrähte übereinander liegen, oder im Hinblick auf den möglichen Durchschlag" eines Kondensators, sollen die Schwachstromleitungen in bekannter Weise durch Spannungssicherungen vor Überspannungen geschützt werden. ,. Um auch Potentialänderungen infolge von Spannungsabfall in der Fahrleitung gerecht zu werden, kann der längs der Bahnlinie gespannte Hilfsdraht durch von Zeit zu Zeit aufgestellte Hilfstransformatoren von immer ^r demselben Übersetzungsverhältnis mit dem Fahrdraht. lokal in das richtige Spannungsverhältnis gebracht werden. ■ ; :, '. '■■

Wird eine Teilstrecke des Fahrdrahtes,abgeschaltet, so wird man zweckmäßigerweise '.

auch das betreffende Stück der Hilfsleitung abschalten.

Um bei Spannungsabfall in der Kontaktleitung durch die Hilfstransformatoren nicht auch im Hilfsdraht einen großen Stromfluß zu erzeugen, der durch magnetische Induktion wieder Störungen hervorrufen könnte, kann zweckmäßigerweise im Hilfsdraht, auf die ganze Länge verteilt, Widerstand eingeschaltet

ίο werden. Wird dieser Widerstand weggelassen, so wird der in der Hilfsleitung zirkulierende Ausgleichsstrom den Spannungsabfall im Kontaktdraht und in der Schienenrückleitung verkleinern.

Das Entstehen eines Ausgleichsstromes in der Hilfsleitung kann auch durch Trennung der Hilfsleitung in Unterabteilungen verhindert werden. Jede Unterabteilung wird dann ihren eigenen Hilfstransformator bekommen.

Wenn die Kontaktdrahtspannung von Transformatoren stammt, die längs der Bahn aufgestellt sind, und die ihrerseits ihre Spannung von einer Leitung von noch höherer Spannung erhalten, so kann auch diese letztere Leitung dazu benutzt werden, die Wirkung der Fahrdrahtspannung auf die Schwachstromleitungen auszugleichen, indem beide Pole in geeigneter Weise, z. B. in verschiedener Entfernung vom Bahnkörper, angeordnet werden, und indem ein Punkt des primären Hochspannungskreises zur eindeutigen Bestimmung des mittleren Potentials an Erde

. gelegt wird.

Auch bei Verwendung eines Hilfsdrahtes längs der Linie können zur letzten empirischen Korrektur noch Kondensatoren mit den einzelnen Schwachstromdrähten verbunden werden. Die vorstehenden Ausführungen lassen sich sinngemäß auch auf mehrpolige Starkstromleitungen anwenden. Dann werden ebenso viele Hilfsleiter vorhanden sein müssen wie Hochspannungspole, sofern es nicht möglich ist, eine Hilfsspannung zu erzeugen, die mit der resultierenden Wirkung aller Hochspannungspole korrespondiert.

Claims

Patent-Ansprüche:

I. Verfahren zur Aufhebung der elektrostatischen Influenz von Hochspannungsdrähten auf Schwachstromleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwachstromdrähte der Influenzwirkung von Hilfsspannungen ausgesetzt werden, deren Augenblickswerte in bezug auf das NuIlpotential der Erde das entgegengesetzte Vorzeichen haben wie die Augenblickswerte der Potentiale der Hochspannungsleitungen, zu dem Zwecke, in den Schwachstromleitungen das Entstehen von Span-i nungen gegen Erde zu verhindern.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jene Hilfsspannungen in besonderen Transformatoren erzeugt werden, deren Primärspannungen von den Spannungen der störenden Hochspannungsdrähte abhängen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsspannungen in zusätzlichen Wicklungen derjenigen Transformatoren erzeugt werden, welche die Hochspannungsdrähte speisen.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als die Hilfsspannungen die Primärspannungen derjenigen Transformatoren verwendet werden, die den Strom der störenden Hochspannungsdrähte liefern.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsspannungen mittelbar besonderen Generatoren entstammen.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsspannungen vermittels Kondensatoren ihre Wirkung auf die Schwachstromleitungen ausüben.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsspannungen von längs den Schwachstromleitungen geführten Hilfsdrähten aus auf die Schwachstromleitungen einwirken .und daß die Hilfsspannungen an ein oder mehreren Orten den ununterbrochenen oder abgeteilten Hilfsdrähten zugeführt werden.
8. Leitungsanordnung für das Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwachstromdrähte in ihrer Lage zu den Hochspannungs- und Hilfsspannungsleitungen mit fortschreitendem Wege zyklisch vertauscht werden.
9. Leitungsanordnung für das Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsspannungsdrähte mit ■fortschreitendem Weg in einer langen Spirallinie um die Schwachstromleitungen geführt werden.
10. Hilfsleitung für das Verfahren nach den Ansprüchen 7, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß in ihr verteilter Widerstand vorhanden ist, um das Entstehen großer Ausgleichsströme in den Hilfsspannungsdrähten zu vermeiden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.