DE378795C - Einrichtung zur Entnahme von Starkstromenergie konstanter Spannung aus Hochspannungsnetzen - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Entnahme von Starkstromenergie konstanter Spannung aus Hochspannungsnetzen. Das Bestreben der zentralisierten Energieerzeugung an den Gewinnungsorten von Kohle und Wasserkraft hat dazu geführt, ein Verteilungssystem von Hochspannungsstraßen anzuwenden, welche die gewonnene Energie mehreren Unterwerken in größeren Entfernungen vom Erzeugungspunkt zuführen. In den Unterwerken wird die Energie umgespannt auf beispielsweise ao bis 4o kV und wird einem Verteilungsnetz zugeführt, an das wiederum kleinere Transformatorenstationen angeschlossen sind, welche den eigentlichen Verbrauchern d. h. Stadtbezirken, kleinen Ortschaften, Fabriken, Energie von mittlerer oder niederer Spannung zuführen. Der unmittelbare Anschluß kleinerer Verbraucher an die obenerwähnten Hochspannungsstraßen, welche Spannungen von z. B. ioo kV und mehr führen, ist nicht ausführbar, da Transformatoren für so hohe Spannung unter einer bestimmten Leistung wegen ihrer Unwirtschaftlichkeit nicht gebaut werden.
• Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, Abnehmern finit geringem Energieverbrauch, die in .der Nähe der Hochspannungsstraßen ansässig sind, eine Entnahme von Starkstromenergie konstanter niedriger Spannung aus dem Hochspannungsnetz zu ermöglichen, ohne daß Transformatoren unmittelbar an die Hochspannungsstraße angeschlossen sind.
• Hierbei wird von der bekannten Tatsache Gebrauch gemacht, daß Leiter, die längs einer Hochspannungsleitung verlaufen, von diesen elektrisch beeinflußt werden. Das Auftreten dieses Effektes in Telegraphen- und Telephonleitungen, die längs Hochspannungsleitungen in gewissen Abständen verlegt sind, ist seit langem bekannt, und man hat auch hiervon Gebrauch gemacht, indem man die so hervorgerufenen Ströme zum Telegraphieren benutzte (Patent 3169io).
• Nach der Erfindung wird nun die Beeinflussung der parallel zu Hochspannungsleitungen ausgespannten Leiter nutzbar zur Entnahme von Starkstromenergie konstanter niedriger Spannung verwertet, ohne daß Hochspannungstransformatoren erforderlich sind.
• Um im Dreieck oder im Vieleck angeordnete drei- oder mehrphasige Hochspannungsleitungen rotiert ein elektrisches Feld, welches auf einer in der Nähe isoliert angebrachten Leitung, dem Kopplungsleiter, ein Wechselpotential hervorruft. Einphasenleitungen dagegen zeigen ein einfaches Wechselfeld. Das Potential, welches der Kopplungsleiter in dem elektrischen Feld der Hauptleitung annimmt, ist der Rechnung zugänglich. Es ist bei Mehrphasennetzen Null, wenn dieser Leiter syminetrisch zu den Hochspannungsleitungen liegt, z. B. beim Dreiphasensystem, im Mittelpunkt zwischen den Leitungen. Man wird daher die Kopplungsleiter möglichst unsymmetrisch zu der Leitungsanordnung verlegen, damit die Wirkung des elektrischen Drehfeldes möglichst groß wird. Die Wirkung kann ferner erhöht «-erden durch Wahl größerer Drahtdurchmesser der gekoppelten Leitung oder, was wirtschaftlicher ist, durch Verwendung mehrerer dünner Drähte. Man kann sogar so weit gehen, den Kopplungsleiter nach Art der früher verwendeten Drahtfangnetze auszubilden und an dieses isoliert aufgehängte Netz die Verbraucher anzuschließen. Eine noch engere Kopplung zwischen .den beiden Kreisen läßt sich erzielen, wenn man einen Teil der Hochspannungsleitung ebenfalls als Netz ausführt, dem der als Netz ausgebildete Kopplungsleiter gegenübersteht.
• Man kann erfindungsgemäß die Potentialdifferenz dieses Drahtsystems gegenüber Erde ausnutzen, aber ebensogut auch die Potentialdifferenz zwischen zwei bzw. drei ausgespannten Drahtleitungen zur Entnahme von Wechsel- oder Drehstrom gebrauchen. Diese Spannung ist zwar nur ein Bruchteil der Netzspannung, aber doch meist zu hoch, um sie dem Verbraucher unmittelbar zuzuführen. Die Umformung auf Gebrauchsspannung kann durch Transformatoren geschehen, was durchaus wirtschaftlich ist, da es sich um kleinere Oberspannungen handelt.
• In den Abbildungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
• Abb. i@ zeigt zwei Hochspannungsleitungen a und b. Parallel zur Leitung b ist auf eine gewisse Länge, die von der Größe der zu entnehmenden Leistung abhängt, eine Kopplungsleitung k verlegt, die über die Primärwicklung p eines Transformators an Erde liegt. An die Sekundärwicklungen s des Transformators sind die Verbraucher d niedriger Spannung angeschlossen.
• Handelt es sich um eine Drehstromleitung a, b, c gemäß Abb. 2, so können parallel zu jeder Phasenleitung Kopplungsleiter k ausgespannt werden, die an die Primärwicklungen p eines Drehstromtransformators geschaltet sind. Die Verbraucher d niedriger Spannung sind an die Sekundärwicklungen s angeschlossen.
• Die Höhe der Verbraucherspannung ist von der Belastung des Kopplungskreises abhängig. Um die bei Belastungsänderungen im Verbraucherkreis entstehenden Spannungsschwankungen auszugleichen, können an sich bekannte Vorrichtungen zum Regeln der Spannung verwendet werden. Solche Regelvorrichtungen kann man auch benutzen, um die Spannungserhöhungen auszugleichen, die bei einseitigem Erdschluß einer Phase der Hochspannungsleitungen auftreten, falls nur ein Draht zur Kopplung und die Erde zur Rückleitung herbeigezogen wird.
• Eine besonders einfache Regelung der Spannung des Verbraucherkreises läßt sich durch Parallelschalten von Drosselspulen zu diesem Kreis erreichen, da es mit deren Hilfe möglich ist, den kapazitiven Spannungsabfall zwischen Haupt- und Kopplungsleitung * in beliebigem Maß zu kompensieren. Stellen schon die Verbraucher eine induktive Belastung des Kopplungsstromkreises dar, so kann zur Spannungsregelung die Schaltung eines Kondensators parallel zu den Kopplungsleitern bzw. zwischen Kopplungsleiter und Erde erforderlich werden. An Stelle von Drosselspulen und Kondensatoren können auch unter- oder übererregte Synchronmaschinen verwendet werden.
• Die Leitungen können gegen Blitzgefahr und induzierte Wanderwellen mit einer der bekannten Überspannungsschutzvorrichtungen versehen werden.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Entnahme von Starkstromenergie konstanter Spannung aus Hochspannungsnetzen unter Vermeidung von Transformatoren, die an das Hochspannungsnetz geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise parallel zu einer oder mehreren Hochspannungsleitungen Leiter ausgespannt sind, die mittels kapazitiver Kopplung im elektrischen Feld der Hochspannungsleitungen Wechselpotentiale annehmen.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i zur Entnahme von Einphasenstrom, dadurch gekennzeichnet, :daß die Verbraucher zwischen Kopplungsleiter und Erde geschaltet sind.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch i zur Entnahme von Mehrphasenstrom, dadurch gekennzeichnet, daß von den Kopplungsleitern Leitungen abgezweigt sind, zwischen welche die Verbraucher geschaltet sind. .
4. 4. Einrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kopplungsleiter und Erde die Primärwicklung eines Transformators geschaltet ist, dessen Sekundärwicklung die Energie niedriger Spannung entnommen wird (Abb. i).
5. 5. Einrichtung nach Anspruch i und 3 für Dreiphasenstrom, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsleiter mit den in Stern oder Dreieck geschalteten Primärwicklungen eines Transformators verbunden sind, dessen Sekundärwicklungen die Energie niedriger Spannung entnommen wird (Abb. 2).
6. 6. Einrichtung nach Anspruch q. und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung der Unterspannungsseite bei wechselnder Energieentnahme durch Regelvorrichtungen an sich bekannter Art konstant gehalten wird.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß. zur Regelung des Potentials der Kopplungsleiter parallel oder in Reihe zum Verbraucherkreis Induktivitäten oder Kapazitäten* geschaltet werden.