DE2205076B2 - Mehrphasige Hochspannungsleitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrphasige Hochspan- so nungsleitung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-AS 12 07 986 ist es bereits bekannt, für die Fortleitung sehr hoher Ströme, z. B. in Kraftwerken zwischen dem Generator und zugehörigem Transformator bis zu einigen 10 Metern Entfernung, elektrische Stromschienen zu verwenden, die phasenweise in Blechmänteln gekapselt angeordnet sind. Um im Normalbetrieb einerseits Verluste infolge sekundärer Ströme in den Blechmänteln zu vermeiden, aber «> andererseits auch Stromkräfte im KufüsChlußfälle zu kompensieren, ist es hierbei bekannt, in den Querverbindungen der phasengetrennten Blechmäntel Anordnungen einzubauen, z. B. Funkenstrecken, die im normalen Betrieb die Querverbindungen zwischen den Blechmänteln unterbrechen, dagegen bei Kurzschluß im Stromschienensystem die Blechmäntel leitend quer miteinander verbinden. Hierbei können die Blechmäntel in Abschnitte unterteilt sein, wobei jeweils an einem Abschnittsende die Blechmäntel direkt leitend miteinander verbunden sind, wBJirend die Anordnung jeweils am anderen Ende eingebaut ist. Diese bekannten Anordnungen erlauben jedoch bei langen Hochspannungsleitungen keine wirtschaftlich optimale Betriebsweise, da sie auf die sich mit der Größe des momentanen Betriebsstromes wesentlich ändernden ,Blindverluste keine Rücksicht nehmen.

Aus der Zeitschrift »Energie« Nr, 1 vom Januar 1966, Seite 1 bis 11, ist eine Hochspannungsleitung der eingangs genannten Art bekannt, die gegen Erde mit Betonfüßen isolierten Mantel von Stromableitungen bzw· Generatorableitungen bei einem Kernkraftwerk 'beiderseits in Stern zu schalten und nur dort zu erden, wobei einseitig drei Reaktanzen angeordnet sind, die bei Nennbetrieb den Mantelstrom drosseln, im Kurzschlußfall jedoch in nahezu voller Höhe zulassen. Als solche Mittel sind insbesondere Eisendrosseln angegeben, die im Normalbetrieb unterhalb der Sättigung arbeiten.

Bei gekapselten Ableitungen für Nennströme bis 5 IcA ist die Dimensionierung ausschließlich durch die mechanischen Erfordernisse bestimmt, wobei die Erwärmung keine Probleme nach sich zieht Deshalb wird für einen Betriebsstrom kleiner als 5 kA in der Regel der Mantelstrom nicht reduziert Hingegen ist bei größeren Nennstr&men als 10 kA eine Reduktion des Mantelstromes nicht interessant, weil dann das nach außen austretende magnetische Feld zu stark würde, wodurch sich eine unzulässige Erwärmung der Umgebung (Eisenbeton) ergäbe. So könnte man beispielsweise den Mantelstrom einer 25-kA-Ableitung lediglich auf 22 bis 20 kA reduzieren, wofür sich der Aufwand nicht lohnt Bei einer Reduktion des Mantelstromes im Bereich von 5 bis 10 kA werden die jouleschen Verluste in der Ableitung reduziert, um dadurch eine leichtere Konstruktion zu ermöglichen, indem beispielsweise eine 5-kA-Ableitung mit vollem Mantelstrom auch für 7 kA bei gleicher Dimensionierung einsetzt werden kann, wenn der Mantelstrom auf ca. 3 kA reduziert wird.

Die bei Generatorableitungen eingesetzten Mittel haben demnach den ausschließlichen Zweck, die Wirkverluste zu reduzieren bzw. die Erwärmung niedrig zu halten, wobei noch zu beachten ist, daß die Leitungslänge im Vergleich mit Hochspannungsleitungen relativ klein sind.

Aus der FR-PS 12 90 233 ist eine Leiteranordnung bekannt, bei der in deren Ausführung nach der dortigen Fig. 3 in den Zweigen des geerdeten Sternpunktes der Leiterkapselung den sättigungsfähigen Induktanzen insbesondere Widerstände parallel geschaltet sind.

Aus GB-PS 1028 189 ist außerdem ein dreiphasiges Kabel mit einpoligen, am einen Ende abschnittsweise geerdeten Alu-Mänteln bekannt, bei dem eine Einrichtung, insbesondere ein Siliciumcarbidwiderstand, einer sättigbaren Induktanz parallel geschaltet ist, die bei Erreichen eines Vorgebbaren Wertes des Stromes in der Leitung und demnach einer entsprechenden induzierten Spannung in der Kapselung des Leiters, z. B. im Kurzschlußfall, die Induktanz überbrückt und die Überspannung zur Erde ableitet.

Der Erfindung liegt hingegen die Aufgabe zugrunde, eine Hochspannungsleitung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie zur Energieübertragung über große Entfernungen geeignet ist, wobei in einem möglichst großen Bereich des zu übertragenden Betriebsstromes in der Größenordnung von einigen kA die Blindverluste der Hochspannungsleitung möglichst

gering gehalten werden sollen/

Diese Aufgäbe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete foferkmalskombination gelöst.

Der mit der Erfindung erreichbare Vorteil besteht insbesondere darin, daß Hochspannungsleitungen durch Zuhilfenahme einer einfachen steuerbaren Anordnung von Impedanzen in einem weiten Nennstrombereich zumindest angenähert im Betriebszustand natürlicher Übertragungsleistung betrieben werden können.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Hochspannungsleitung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im einzelnen ist in

Fig. 1 ein dreiphasiger Teilabschnitt der Hochspannungsleitung dargestellt, bei welchem die Anordnung von Impedanzen, Schaltgliedern und Funkenstrecken für einen Kapselungsabschnitt gezeigt ist

F i g. 2 zeigt am Beispiel einer für 400 kV ausgelegten Hochspannungsleitung ein Diagramm, bei welchem über dem Betriebsstrom / die Blindverluste pro km aufgetragen sind.

In Fig. 1 sind die drei Leiter 1, 2, 3 phasengetrennt jeweils von metallischen Kapselungsabschnitten 4,5,6 umgeben. An dem einen Ende sind die Kapselungsabschnitte 4, 5, 6 direkt und dauernd leitend mittels der Querverbindung 7 miteinander verbunden. Am anderen Ende der Kapseiungsabschnitte sind letztere jeweils miteinander über unter sich gleiche Anordnungen 8 bis 13 verbunden, wobei der Sternpunkt der drei Anordnungen geerdet ist Im einzelnen besteht jede Anordnung einer Phase aus drei in Serie liegenden Schaltgliedern Sa, 9a, 10a bzw. Sb, 9b, 106 bzw. 8c, 9c·, 10c Den Schaltgliedern 9 bzw. 10 sind jeweils Widerstände 11 bzw. 12 parallel geschaltet Die Schaltglieder 8a, Sb, Sc sind gemeinsam durch einen fernbetätigbaren Antrieb Sd angetrieben. In gleicher Weise besitzen die Scha! glieder 9a, 9b, 9c den Antrieb 9t/ und die Schaltglieder 10a, Wb, 10c ihren Antrieb 10d Schließlich ist jeder Anordnung eine Einrichtung 13a bzw. 136 bzw.

t3p parallel geschaltet, welche im einfachsten Fall als Funkenstrecke ausgebildet werden kann, wnd welche beim Erreichen eines vorgebbaren Wertes des Leitungsr stromes, z, B, im Kurzschlußfail, d?e Anordnung überbrückt. Wenn die Schaltglieder 8,9,10 geschlossen sind, fließt in den Kapselungsabschnitten 4,5, (»jeweils der volle Strom (}00·$)), Je nachdem, ob eines oder beide der Schaltglieder 9, 10 geöffnet sind, kommen stufenweise die Widerstände 11 oder 12 oder beide zur

ίο Wirkung, so daß dadurch entsprechende Teilströme in den Kapselungsabschnitten 4, 5, 6 fließen. Durch entsprechende Bemessung der Widerstände 11,12 läßt sich z.B. erreichen, daß ein Kapselungsteilstrom von 40% auftritt, wenn die Schaltglieder 9,10 beide geöffnet sind, daß hingegen ein Kapselungsteilstrom von 50% bei allein geöffneten Schaltgliedern 10 fließt bzw. ein Kapselungsteilstrom von 70% bei, allein geöffneten Schaltgliedern 9 auftritt Sind jedoch die Schaltglieder 8 geöffnet, so fließt kein Kapselungsstrom (0%). Auf diese Weise läßt sich der Kapselungsstrom auf verschiedene Werte zwischen 0 und 100% des irrten Leitern 1, 2, 3 fließenden Stromes einstellen, wobei dkr Feinstufigkeit entsprechend dem jeweils verwendeten Stufenwiderstand wählbar ist Der Stufenwiderstand kann auch aus nichtlinearen Impedanzen bestehen.

F i g. 2 zeigt die Wirkungweise der in F i g. 1 dargestellten Anordnung. Die Kurve 14 zeigt den Verlauf des Blindleistungsbedarfes einer 400-kV-Hocbspannungsleitung als Funktion des Leitungsstromes /, wenn in der Kapselung kein Strom fließt (0%), Die Kurve 15 zeigt den Verlauf des Blindleistungsbedarfes bei vollem Kapselungsstrom (100%). Der strichpunktierte Kurvenzug stellt den mit der angegebenen Anordnung erreichbaren Betriebszustand bei verschie-

denen Übertragungsströmen dar. Man erkennt daraus, daß es möglich ist, in einem verhältnismäßig großen Betriebsstrombereich mit geringem Blindleistungsbedarf zu fahren. Im gewählten Beispiel beträgt der Blindleistungsbedarf der Übertragungsleitung im Betriebsstrombereich von 13 bis 3,8 kA weniger als 0,5 MV Ar/km.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche;

   l_t Mehrphasige Hochspannungsleitung mit gegenüber dem Untergrund elektrisch isolierten, in Abschnitte unterteilten einphasigen, isoliergasgefüllten, metallischen Kapselungsrohren, deren jeweils einen Abschnittsenden eine direkte und dauernde elektrische Querverbindung aufweisen, wogegen die anderen Abschnittsenden phasenweise mit Impedanzen elektrisch verbunden sind, deren freie Anschlüsse einen gemeinsamen geerdeten Sternpunkt bilden, gekennzeichnet durch die Kombination derMerkmale,

   daß die Impedanzen jeder Phase in mehrere, is elektrisch in Reihe liegende Stufen (11a, 12a; 116, 126; lic; 12c) unterteilt und mittels eines ersten Schaltgliedes (8a; 86; 8c) geraeinsam zu- bzw. abschaltbar sind,

   daß die Impedanzen (11a, 12a,· 116, 126; lic 12c) mittels je-sines jeder Stufe zugeordneten Schaltgliedes (9a, 10a;96, 106;9ς 10c) überbrückbar sind, daß sämtliche Schaltglieder (8a, 9a, 10a; 86,96,106; 8c, 9c, 10c) einer Phase in Reihe geschaltet sind, und durch je einen für alle Phasen gemeinsamen Antrieb (Sd; 9d, lOd) in der Weise betätigbar sind, daß die Ströme in der Kapselung (4; 5; 6) in Abhängigkeit vom über große Entfernung zu übertragenden Betriebsstrom (I) der Hochspannungsleitung (1; 2; 3) zwischen einer minimalen und einem maximalen Wert derart eingestellt werden, daß die Hochspannungsleitung angenähert im Betriebszustand natürlicher Übertragungsleitung arbeitet
2. 2. Hochspnnungsleitu.ig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Stui,nimpedanzen (Ha, 12a,-116,126; Hc, 12c) und den Schaltgliedern (8a, 9a, 10; 86, 96, 106; 8c, 9c, 10c) eine je Phase gemeinsame Einrichtung (13a; 136; 13c) parallel geschaltet ist, die bei Erreichen eines vorgebbaren Wertes des Stromes (I) der Hochspannungsleitung « (1; 2; 3) die Impedanzen samt Schaltgliedern überbrückt
3. 3. Hochspannungsleitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (13a; 136; 13c) als Funkenstrecken ausgebildet sind. «