DE3410725A1

DE3410725A1 - Metallgekapseltes drehstromsystem

Info

Publication number: DE3410725A1
Application number: DE19843410725
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl.-Ing. 6900 Heidelberg Hecht
Original assignee: Brown Boveri und Cie AG Germany; BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1984-03-23
Filing date: 1984-03-23
Publication date: 1985-09-26

Description

ο ·

BROWN,BOVERI & CIE AKTIENGESELLSCHAFT

Mannheim 20. März 1984

Mp.-Nr. 545/84 ZPT/P3-Sf/Bt 10

Metallgekapseltes Drehstromsystem

Die Erfindung bezieht sich auf ein metallgekapseltes
Drehstromsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Zu solchen Systemen zählen z.B. gekapselte und schutzgasisolierte Schaltanlagen oder Hochstromverbindungen, die dreiphasig ausgeführt sind und die sich durch eine raumsparende Bauweise auszeichnen.

Für Steuerung, Schutz und Überwachung solcher Systeme
werden elektronische Einrichtungen benötigt, die häufig in Steuerschränken untergebracht sind, die in unmittelbarer Nähe der Starkstromanlage angeordnet sind. Von den Starkstromanlagen geht eine elektromagnetische Beeinflussung der elektronischen Einrichtungen aus. Diese
Einrichtungen müssen oft mit erheblichem Aufwand gegen
eine solche Beeinflussung geschütz werden, z.B. durch
Abschirmungen oder besondere Schaltungsmaßnahmen. Eine
elektrostatische Beeinflussung ist bereits durch die
metallische Kapselung der Starkstromanlage ausgeschlossen.

Die elektromagnetische Beeinflussung wird verursacht durch Änderungen des elektromagnetischen Feldes um die von Wechselstrom durchflossenen Leiter der Starkstromanlage. Bei dreiphasigen Systemen kompensieren sich die Felder um die Phasenleiter soweit der Aufbau symmetrisch ist. Aus konstruktiven Gründen wird jedoch praktisch kein völlig symmetrischer Aufbau erreicht. Außerdem ergibt sich bei hohen Fehlerströmen (z.B. bei Kurzschlüssen zwischen Phasen oder gegen Erde) eine noch wesentliehe größere Unsymmetrie, die für kurze oder längere Zeit starke Störfelder verursachen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein metallgekapseltes Drehstromsystem anzugeben, von dem eine geringere Beeinflussung von elektronischen Einrichtungen ausgeht.

Diese Aufgabe wird durch ein metallgekapseltes Drehstromsystem nach dem Anspruch 1 gelöst.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß durch Kompensation von störenden elektromagnetischen Feldern und damit durch Maßnahmen an der eine Beeinflussung verursachenden Starkstromeinrichtung selbst auch empfindliche elektronische Einrichtungen in unmittelbarer Nähe betrieben werden können. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Eine günstige Wirkung wird erzielt, wenn der Kompensationsleiter exakt in der Mittelachse des Systems angeordnet ist. Die Kompensationswirkung kann gesteigert werden, wenn der Mantel des Drehstromsystems aus elektrisch gut leitendem Material besteht und ein Innenmantel aus magnetisch hochpermeablem Material vorgesehen ist. Der Innenmantel ist am wirksamsten, wenn er direkt unter dem äußeren Metallmantel angeordnet ist. Eine ge-

ringere Wirkung aber erhebliche Materialersparnis wird erzielt, wenn der Innenmantel direkt auf dem Kompensationsleiter aufgebracht wird. Der Kompensationsleiter kann blank oder isoliert ausgeführt sein. Auf die Kompensationswirkung hat dies keinen Einfluß.

Zur besseren Kompensation von elektromagnetischen Störungen bei Erdfehlern kann die Betriebserdeleitung parallel und isoliert zum Kompensationsleiter durch das metallgekapselte Drehstromsystem geführt werden.

Eine ausführliche Beschreibung der Erfindung erfolgt anhand der Zeichnung.

Es zeigen:

Fig. 1 metallgekapseltes Drehstromsystem mit Kompensationsleiter,

Fig. 2 metallgekapseltes Drehstromsystem mit Kompensationsleiter und zusätzlich einem permeablen Innenmantel sowie einer Betriebserdeleitung

entlang des Kompensationsleiters.

Fig. 1 zeigt ein metallgekapseltes Drehstromsystem, bestehend aus einem Metallmantel 1, drei Phasenleitern P und einem stromtragfähigen Kompensationsleiter 2, der in der Mittellinie M des Systems angeordnet ist. Die Mittellinie M geht durch den Schwerpunkt des durch die drei Phasenleiter P gebildeten Dreiecks. Am Anfang A und Ende E des Systems ist der Kompensationsleiter 2 jeweils durch eine Kurzschlußleitung K mit dem Metallmantel 1 verbunden. Die Darstellung ist nicht maßstäblich.

Wenn der Anlagenaufbau und der Drehstrombetrieb völlig symmetrisch wäre, würden sich im Drehstrombetrieb sämtliehe elektromagnetischen Felder gegenseitig kompensieren und es käme zu keiner Beeinflussung von Einrichtun-

545/84 >- _in70[-

gen außerhalb des Drehstromsystems. Tatsächlich sind jedoch konstruktiv bedingte Unsymmetrien vorhanden, die eine sogenannte Nullkomponente der Phasenströme (Nullstrom) und der durch sie hervorgerufenen elektromagnetischen Felder verursacht. Wesentlich größer wird die Unsymmetrie im Falle von Erdschlüssen oder Erdkurzschlüssen.

Die von dem Kompensationsleiter 2, dem Metallmantel 1 und den Kurzschlußleitungen K gebildete Kompensationsschleife wird von dem elektromagnetischen Feld'durchdrungen, das von dem Nullstrom hervorgerufen wird. Es handelt sich dabei um ein Wechselfeld von z.B. 50Hz, das in der Kompensationsschleife eine elektrische Umlaufspannung induziert. Dadurch fließt in der Kompensationsschleife ein Strom, der entgegengesetzt ist zum Nullstrom. Der Strom in der Kompensationsschleife ruft ein elektromagnetisches Feld hervor, das dem vom Nullstrom hervorgerufenen Feld entgegenwirkt. Damit tritt eine zumindest teilweise Kompensation des störenden vom Nullstrom hervorgerufenen Feldes ein.

Die erfindungsgemäße Anordnung verhält sich wie ein Stromtransformator mit eingeprägtem Primärstrom (dem Nullstrom) und kurzgeschlossener Sekundärseite.

Fig. 2 zeigt ein metallgekapseltes Drehstromsystem entsprechend der bereits in Fig. 1 dargestellten Anordnung, jedoch ergänzt durch vorteilhafte Ausgestaltungen. Dabei ist zur besseren magnetischen Kopplung des vom Nullstrom erzeugten Störfeldes mit dem in der Kompensationsschleife erzeugten Kompensationsfeld ein Abschirmmantel 3 mit hoher magnetischer Permeabilität vorgesehen. Der Abschirmmantel 3 wird zweckmäßig direkt auf die Innenwand des Metallmantels 1 aufgebracht oder kann auch auf den Kompensationsleiter 2 aufgebracht werden.

Um eine gute Kompensationswirkung zu erzielen ist es wesentlich, daß ein möglichst hoher Strom in der Kompensationsschleife fließt. Deshalb soll der äußere Metallmantel 1 elektrisch gut leiten. Der Strom soll also im Metallmantel 1 fließen und möglichst nicht über Erde zurückgeführt werden. Dies ist gegeben, wenn der Längswiderstand des Metallmantels 1 klein ist gegenüber dem Erdübergangswiderstand von Metallmantel 1 zur Erde. Der Stromfluß im Metallmantel 1 kann auch erzwungen werden, indem das metallgekapselte Drehstromsystem nur an einem Ende geerdet und ansonsten gegen Erde isoliert installiert wird.

In Fig. 2 ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung ein Betriebserdeleiter 4 dargestellt, der parallel zum Kompensationsleiter 2 durch das metallgekapselte Drehstromsytem geführt ist. Der Betriebserdeleiter 4 wird zweckmäßig in der Nähe des Kompensationsleiters 2 geführt, muß aber von diesem elektrisch isoliert sein. Der Betriebserdeleiter 4 wird am Anfang A des metallgekapselten Drehstromsystems mit dem Sternpunkt S eines Speisetransformators T und am Ende E des Drehstromsystems mit einer Betriebserde B verbunden. Damit wird erreicht, daß bei Erdschlüssen der Erdkurzschlußstrom bzw. allgemein der zur Erde fließende Nullstrom durch den Betriebserdeleiter innerhalb der Kapselung geführt wird. Dabei wird eine kompensierende Wirkung der vom Fehlerstrom (Kurzschlußstrom oder Nullstrom) in den Phasenleitern P hervorgerufenen elektromagnetischen Felder und des Feldes um den Betriebserdeleiter 4 erzielt, da diese Felder entgegengerichtet sind. Diese kompensierende Wirkung ergänzt die zuvor beschriebene Kompensation, die mit Hilfe des Kompensationsleiters 2 und die damit gebildete Kompensationsschleife erzielt wird.

- Leerseite -

Claims

Ansprüche

1. Drehstromsystem mit drei Phasenleitern innerhalb eines Metallmantels, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Metallmantels (1) ein Kompensationsleiter (2) isoliert angeordnet ist, der am Anfang (A) und Ende (E) des Systems oder von Teilstücken des Systems mit dem Metallmantel (1) elektrisch leitend verbunden ist.

2. Drehstromsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompensationsleiter (2) in der Mittelachse (M) des Systems angeordnet ist.

3. Drehstromsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallmantel (1) aus elektrisch gut leitendem Material besteht und innerhalb des Metallmantels (1) vorzugsweise direkt an dem Metallmantel (1) anliegend ein Abschirmmantel (3) aus magnetisch hochpermeablem Material vorgesehen ist.

4. Drehstromsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Kompensationsleiter (2) ein Abschirmmantel (3) aus hochpermeablem Material aufgebracht ist.

5. Drehstromsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Betriebserdeleiter (4) isoliert entlang des Kompensationsleiters (2) angeordnet ist, wobei der Betriebserdeleiter (4) am Anfang (A) mit dem Sternpunkt (S) eines Speisetransformators (T) und am Ende (E) mit einer Betriebserde (B) verbunden ist.

6. Drehstromsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nur der Anfang (A) oder das Ende (E) des Metallmantels (1). mit Erde verbunden und der Metallmantel (1) ansonsten gegen Erde isoliert installiert ist.