DE327251C

DE327251C - Device for eliminating or reducing the electrostatic influence of low-voltage lines by neighboring AC high-voltage lines

Info

Publication number: DE327251C
Application number: DE1919327251D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1919-11-12
Filing date: 1919-11-12
Publication date: 1920-10-09

Description

Einrichtung zur Aufhebung oder Verringerung der elektrostatischen Beeinflussung von Schwachstromleitungen durch benachbarte Wechselstrom-Starkstromleitungen. Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Aufhebung oder Verringerung derelektrostatischenBeeinflussungvonSchwachstromleitungen durch benachbarte Starkstromleitungen. Sie gilt allgemein für Einphasenwechselstrom- oder Drehstromleitungen, sie soll jedoch vornehmlich für die Hochspannungsspeiseleitungen von elektrischen Bahnen Anwendung finden, welche am Gestänge der Bahnleitungen geführt sind, da sich hier zu- meist zahlreiche Schwachstromleitungen in geringer Nähe der Starkstromleitungen befinden, während sonst bei der Führung der Leitungen bereits auf genügenden Abstand von Schwachstromleitungen Rücksicht genommen zu werden pflegt. Diese Speiseleitungen speisen die Oberspannungsseite von Transformatorstationen oder Umformerstationen, aus denen unterspannungsseitig der eigentliche Bahnstrom als Einphasenwechselstrom, Drehstrom oder Gleichstrom entnommen wird. Trotzdem sie daher ohne Erdrückleitung, also mit. symmetrischer Spannungsverteilung gegen Erde geführt werden, können sie doch infolge des verschiedenen Abstandes der einzelnen Leiter von den Schwachstromleitungen eine erhebliche elektrostatische Einwirkung auf diese ausüben. Zur Verringerung. dieser Wirkung ist bisher Verdrillung der Leitungen verwendet worden. Diese Verdrillung bedingt unbequeme Konstruktionen, und zwar um so mehr, je höher die Betriebsspannung der . Leitung und je notwendiger demgemäß die Anwendung eines Schutzes gegen die elektrostatische Induktion ist. Erfindungsgemäß soll einfacher und besser die gewünschte Wirkung dadurch erzielt werden, daß die Spannung der Starkstromleiter gegen Erde derartig unsymmetrisch gestaltet wird, daß die den Schwachstromleitungen näher liegenden Leiter eine geringe, die weiter ab liegenden eine höhere Spannung gegen Erde besitzen, so daß die gesamte elektrostatische Wirkung des Leitungssystems auf die Schwachstromleitungen nach Möglichkeit aufgehoben wird. Zu dem Zweck kann z. B. der Symmetriepunkt des Systems, also der Scheitelpunkt eines Einphasenwechselstrom- oder der Nullpunkt eines. Drehstromsystems, unter Zwischenschaltung einer Zusatzspannung gleicher Frequenz und unveränderlicher Phasenverschiebung gegen die Netzspannung mit Erde verbunden werden. Diese Zusatzspannung besteht vorzugsweise in einer durch Transformation aus dem Netz hergeleiteten Spannung, die nach Größe und Richtung. bzw. Phase geeignet bemessen ist. Die gleiche Wirkung kann auch dadurch erzielt werden, daß ein vom Symmetriepunkt abweichender Punkt des Systems, z. $. ein solcher, -der zwischen dem Symmetriepunkt und dem. den Schwachstromleitungen zunächst liegenden Leiter gelegen ist, ohne Zwischenschaltung einer Zusatzspannung geerdet wird.Device for eliminating or reducing the electrostatic influence of low-voltage lines by neighboring AC high-voltage lines. The invention relates to a device for canceling or reducing the electrostatic influence on low-voltage lines by neighboring high-voltage lines. They generally applies to single-phase AC or three-phase lines, but they will find primarily for the high-voltage supply lines of electric railways applications which are in the slack of the railway lines since here numerous low voltage lines in close proximity of power lines mostly consisting located, while otherwise in the management of the lines, care should be taken to ensure that there is sufficient distance from low-voltage lines. These feed lines feed the high-voltage side of transformer stations or converter stations, from which the actual traction current is drawn on the low-voltage side as single-phase alternating current, three-phase current or direct current. Nevertheless they therefore without earth return, i.e. with. symmetrical voltage distribution to earth, they can exert a considerable electrostatic effect on them due to the different distances between the individual conductors and the low-voltage lines. To reduce. this effect has hitherto been used by twisting the lines. This twisting causes uncomfortable constructions, the more so the higher the operating voltage of the. Conduction and the more necessary the application of protection against electrostatic induction. According to the invention, the desired effect is to be achieved easier and better that the voltage of the high-voltage conductor to earth is designed so asymmetrically that the conductor lying closer to the low-voltage lines have a low, the further from a higher voltage to earth, so that the entire electrostatic Effect of the line system on the low-voltage lines is canceled if possible. For this purpose, z. B. the symmetry point of the system, i.e. the apex of a single-phase alternating current or the zero point of a. Three-phase system, with the interposition of an additional voltage of the same frequency and an invariable phase shift with respect to the mains voltage, can be connected to earth. This additional voltage preferably consists of a voltage derived from the network by transformation, which is determined by magnitude and direction. or phase is appropriately dimensioned. The same effect can also be achieved in that a point of the system deviating from the symmetry point, e.g. $. such, -the one between the point of symmetry and the. The conductor lying next to the low-voltage lines is grounded without the interposition of an additional voltage.

Beide Einrichtungen können auch in der Weise vereinigt-werden, daß ein vom Symmetriepunkt abweichender Punkt über eine .Zusatzspannung an Erde gelegt wird.Both institutions can also be combined in such a way that a point deviating from the symmetry point is connected to earth via an additional voltage will.

Wenn mehrere benachbarte Starkstrom- Leitungen vorhanden sind, so kann die Schaltung gemäß der Erfindung an jeder dieser Leitungen angebracht werden; sofern jedoch die verschiedenen Leitungen an Spannungen gleicher Frequenz und gleicher Phase oder zumindest unveränderlicher gegenseitiger Phasenverschiebung liegen (vorzugsweise -parallel geschaltete oder transformatorisch verkettete Leitungen), so genügt es auch die Einrichtung nur an einer Leitung anzubringen und die Unsymmetrie der Spannungsverteilung gegen Erde so zu regeln, daß auch die elektrostatische Beeinflussung der anderen Starkstromleitungen auf die Schwachstromleitungen hierdurch ausgeglichen wird. Hierbei können transformatorisch mit der betreffenden Starkstromleitung verkettete Leitungen auch mit Erdrückleitung versehen sein. So kann z. B. die elektrostatische Induktion einer Einphasenwechselstrom- oder Drehstromfahrleitung, für die die Fahrschienen als Rückleitung dienen, auf Schwachstromleitungen durch eine gemäß der Erfindung an den Hochspannungsspeiseleitungen angebrachte Schaltung ausgeglichen werden und hierdurch die Führung des bekannten vGegenspannungsdrahtes«, der auf ein zur Fahrleitung entgegengesetztes Potential geladen ist, erpart werden.If several neighboring high-voltage Lines available are, the circuit according to the invention can be attached to any of these lines will; provided, however, the various lines at voltages of the same frequency and the same phase or at least unchangeable mutual phase shift (preferably -parallel-connected or transformer-linked lines), so it is sufficient to attach the device to only one line and the asymmetry to regulate the voltage distribution to earth in such a way that also the electrostatic influence of the other high-voltage lines on the low-voltage lines will. In this case, transformers can be chained to the relevant power line Lines can also be provided with an earth return line. So z. B. the electrostatic Induction of a single-phase alternating current or three-phase contact line for which the running rails serve as a return line, on low power lines through an according to the invention circuit attached to the high-voltage supply lines are balanced and through this the guidance of the well-known “counter-voltage wire”, which leads to the catenary opposite potential is charged, can be saved.

Zur Erläuterung der Erfindung sind auf der Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. i eine Anordnung für ein Einphasenwechselstromsystem, bei welcher der Symmetriepunkt über eine Zusatzspannung geerdet ist, Fig. 2 eine Anordnung für ein Drehstromsystem, bei der der Symmetriepunkt über eine Zusatzspannung geerdet ist, Fig. 3 eine Anordnung für ein Einphasenwechselstromsystem, .bei -der ein vom Symmetriepunkt abweichender Punkt unmittelbar geerdet ist.To explain the invention, embodiments of the invention are shown in the drawing, namely Fig. 1 shows an arrangement for a single-phase alternating current system, in which the point of symmetry is grounded via an additional voltage Supplementary voltage is grounded, Fig. 3 shows an arrangement for a single-phase alternating current system , in which a point deviating from the point of symmetry is directly grounded.

Fig. 4 eine Anordnung für ein Drehstromsystem, bei der ein vom Symmetriepunkt abweichender Punkt unmittelbar geerdet ist, Fig. 5 eine Anordnung für ein Einphasenwechselstromsystem, bei der neben den Hauptleitungen benachbarte Starkstromleitungen angeordnet sind, wobei die Erdverbindung so gelegt ist, daß zugleich der Einfluß sämtlicher Leitungen auf die Schwachstromleitungen aufgehoben wird.4 shows an arrangement for a three-phase system in which one of the symmetry point the deviating point is directly earthed, Fig. 5 shows an arrangement for a single-phase alternating current system, in which adjacent power lines are arranged next to the main lines, the earth connection being laid in such a way that the influence of all lines at the same time is lifted on the low-voltage lines.

In den Figuren bedeuten a1, a2, a3.. .die einzelnen Leiter des Starkstromsystems, b die Gesamtheit der in der Nähe angeordneten Schwachstromleitungen, c einen Stromerzeuger für Einphasenwechselstrom bzw. Drehstrom, der entweder direkt, oder unter Zwischenschaltung eines Transformators k die Leiter ä1, a2, a3 ... speist. Parallel zu diesen Leitern ist in den Fig. i und 2 ein Transformator d, in den Fig. 3 und q. eine Drosselspule oder ein Widerstand e angeordnet, dessen Symmetriepunkt (Scheitelpunkt des Einphasenwechselstrom- oder Nullpunkt des Drehstromsysteins) mit f bezeichnet ist, während g einen vom Symmetriepunkt abweichenden Punkt des Systems bedeutet.In the figures, a1, a2, a3 ... denote the individual conductors of the high-voltage system, b the entirety of the low-voltage lines arranged in the vicinity, c a power generator for single-phase alternating current or three-phase current, which either directly, or with the interposition of a transformer k, denotes the conductors ä1 , a2, a3 ... feeds. Parallel to these conductors is a transformer d in FIGS. I and 2, and in FIGS. 3 and q. a choke coil or a resistor e is arranged whose point of symmetry (vertex of the single-phase alternating current or zero point of the three-phase system) is denoted by f, while g means a point of the system deviating from the point of symmetry.

In Fig. i wird die mit einem Pol an Erde k gelegte Unterspannungswicklung des Transformators d auf der anderen Seite so mit dem Scheitelpunkt f verbunden, daß ihre Spannung auf den.Leiter a2 in demselben Sinne, dagegen auf den Leiter a1 in dem entgegengesetzten Sinne einwirkt, wie die Spannung der Maschine c. Die Spannung des Leiters a1 gegen Erde wird demgemäß um den Betrag der Sekundärspannung des Transformators gegen Erde verringert, die Spannung des Leiters a2 gegen Erde entsprechend erhöht. Die Größe der Sekundärspannung des Transformators ist je nach der Verschiedenheit der Entfernung der Leiter a1 und a2 von den Schwachstromleitungen b verschieden zu bemessen.In Fig. I, the low voltage winding which is connected to earth k with one pole of the transformer d on the other side so connected to the vertex f, that their tension on conductor a2 in the same sense, on the other hand on conductor a1 acts in the opposite sense as the tension of the machine c. The voltage of the conductor a1 to earth is accordingly by the amount of the secondary voltage of the transformer reduced to earth, the voltage of conductor a2 to earth increased accordingly. The size of the secondary voltage of the transformer depends on the difference the distance of the conductors a1 and a2 from the low-voltage lines b different to measure.

In ähnlicher Weise wird bei der in Fig. 2 dargestellten Drehstromanlage zwischen dem Nullpunkt f des Systems und Erde h eine Drehstromzusatzspannung eingeschaltet, der, wie angedeutet, z. B. durch die Zusammenfassung der Teile von zwei Unterspannungswicklungen verschiedener Phase, eine beliebige Phasenverschiebung gegen die zwischen den Leitern al, a2, a3 und dem Nullpunkt f herrschenden Spannungen erteilt werden kann. Zur Erzielung einer geeigneten Unsymmetrie gegen Erde ist in. den Fig. 3 und 4 der Anschlußpunkt g für die Erdleitung zwischen Symmetriepunkt und dem der Schwachstromleitung am nächsten gelegenen Starkstromleiter angeordnet und direkt ohne Anwendung einer Zusatzspannung an Erde h gelegt.Similarly, it is switched on in the shown in Fig. 2 three-phase system between the zero point of the system and earth f h a three-phase boost voltage, which, as indicated, for example. B. by combining the parts of two low-voltage windings of different phases, any phase shift against the voltages between the conductors a1, a2, a3 and the zero point f can be issued. In order to achieve a suitable asymmetry with respect to earth, the connection point g for the earth line is arranged in FIGS. 3 and 4 between the symmetry point and the power conductor closest to the low-voltage line and connected directly to earth h without the use of an additional voltage.

In Fig. 5 ist der Wechselstromgenerator c über einen Transformator k, der die Spannung der Maschine auf die für die Übertragung zu den Unterstationen erforderliche Hochspannung herauftransformiert, an die beiden Leitungen a1 und a2 angelegt. P sind die Transformatoren der Unterstationen, welche die Hochspannung auf die für den Bahnbetrieb erforderliche Spannung umformen. q ist die Fahrleitung -und y die Schienenrückleitung. Die Erdverbindung: m ist gemäß der Zeichnung an der Sekundärseite des Transformators k angeschlossen, und zwar direkt an den vom Symmetriepunkt f abweichenden Punkt - g. Sie kann aber ebenso an einen oder mehrere andere Transformatoren oder Meßtransformatoren, oder durch Bildung eines künstlichen Nullpunktes, sowie unter Verwendung einer Zusatzspannung gemäß den früheren Beispielen ausgeführt werden. Bei dieser Anordnung soll die Lage des Punktes g zum Scheitelpunkt f der Transformatorwicklung so gewählt sein, daß nicht nur eine verschiedene elektrostatische Einwirkung der Leiter a1 und a2 der Hochspannungsleitung, sondern auch die elektrostatische Induktion der Fahrleitung q auf die Schwachstromleitungen b ausgeglichen wird. Diese Wirkung ist erreichbar, da die Spannung der Fahrleitung; als mit der Hochspannung transformatorisch verkettet,- von gleicher Frequenz und praktisch gleicher oder uni i8o° gegen diese versetzter Phase ist.In Fig. 5, the alternator c is through a transformer k, which is the voltage of the machine on which to transmit to the substations required high voltage stepped up to the two lines a1 and a2 created. P are the transformers of the substations, which the high voltage transform to the voltage required for rail operation. q is the contact line -and y the rail return. The earth connection: m is on according to the drawing connected to the secondary side of the transformer k, directly to the from Symmetry point f different point - g. But it can also be sent to one or more other transformers or measuring transformers, or by forming an artificial one Zero point, as well as using an additional voltage according to the earlier examples are executed. With this arrangement, the position of the point g to the vertex f of the transformer winding be chosen so that not only one various electrostatic effects of conductors a1 and a2 of the high-voltage line, but also the electrostatic induction of the contact line q on the low-voltage lines b is balanced. This effect can be achieved because the tension in the contact line; than chained to the high voltage, - of the same frequency and is practically the same or uni 180 ° from this phase offset.

Überhaupt stellen die Zeichnungen nur Ausführungsbeispiele dar; denn es sind mit den bekannten Schaltungen von Transformatoren, Drosselspulen, Widerständen, Induktionsreglern mannigfaltige Abänderungen erzielbar, welche ermöglichen, die Phase der aufgedrückten Zusatzspannung und die" Lage des Anschlußpunktes für die Erdverbindung im System beliebig zu ändern. Für die Ausführung der Schaltungen können entweder besondere Transformatoren, Drosselspulen oder Widerstände an das Netz angeschlossen werden, oder es können die Wicklungen von ohnedies angeschlossenen Transformatoren, Meßwandlern oder auch die der Stromerzeuger hierfür benutzt werden. Hierbei können auch in bekannter Weise in die Erdleitung Widerstände oder Erdungsdrosselspulen zu bekannten Zwecken eingeschaltet werden, ebenso können bekannte sonstige Einrichtungen zur Verminderung der elektromagnetischen Induktion und bekannte sonstige Einrichtungen zur Aufhebung einer verbleibenden elektrostatischen Induktion gleichzeitig .Verwendung finden.In general, the drawings only represent exemplary embodiments; because it is with the well-known circuits of transformers, reactors, resistors, Induction regulators various modifications achievable, which enable the Phase of the additional voltage applied and the "position of the connection point for the To change the earth connection in the system as required. For the execution of the circuits you can either special transformers, reactors or resistors connected to the network or the windings of transformers connected anyway, Instrument transformers or those of the power generator are used for this. Here you can also in a known manner in the earth line resistors or earth reactors can be switched on for known purposes, as well as other known devices to reduce electromagnetic induction and other known devices to cancel any remaining electrostatic induction at the same time .Use Find.

In allen Fällen kann die Zusatzspannung sowie die Lage des Anschlußpunktes für die Erdleitung durch eines der -bekannten Mittel, wie Anzapfungen, Induktionsregler usw., einstellbar und je nach wechselnden Betriebsbedingungen regelbar gemacht werden.In all cases, the additional voltage and the location of the connection point for the earth line by one of the known means, such as taps, induction regulators etc., adjustable and made controllable depending on the changing operating conditions.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Means to cancel or reduce the electrostatic influence on low-voltage lines from neighboring alternating current or three-phase power lines that work without an earth return line, their individual However, conductors due to their different position and distance from the low-voltage lines act on these to different degrees, characterized in that suitable points of the power system with the earth directly or with the switching on of additional voltages are connected, so that the system has an asymmetry of the voltage distribution Earth. Is imposed, which is caused by the spatial asymmetry Influencing the. Low current lines through electrostatic of different sizes Compensates induction as much as possible.

2. Device according to claim r, characterized in that that the apex or zero point of the alternating current or three-phase system with Connected to earth and in this connection line an additional voltage of the same frequency and invariable phase with respect to the mains voltage (preferably one from the System generated by transformation) is switched on.

3. Establishment according to claim x, characterized in that one of the apex or zero point Different point of the alternating current or three-phase system directly or with interconnection an additional voltage is connected to earth. Device according to claim i, characterized characterized in that the asymmetrical voltage distribution of the power system against earth is dimensioned in such a way that at the same time the electrostatic influence of the low-voltage lines through other neighboring high-voltage lines that are connected to the first are connected in parallel or linked in a transformer, and in the latter Trap can also be provided with earth return, canceled or reduced. . G. Device according to claim i, characterized in that the circuit by one of the known means, such as taps on transformers, induction regulators etc. adjustable and made controllable as the operating conditions change.