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Anordnung, um in Wechselstrom-Hochspannungs-Nehrphasensystemen die
Kapazitätsstromverluste in den elektrischen Kabeln zu verringern. Bei mehrphasigen
elektrischen Kraftübertragungssystemen, in welchen konzentrische unterirdische Kabel
von bedeutender Länge verwendet werden und bei welchen die Spannung des zentralen
Leiters die für das System am höchsten zulässige ist, verursacht die Lieferung des
Kapazitätsstromes, welcher für die Ladung der Kabel während ihres normalen Betriebes
notwendig ist, bedeutende Schwierigkeiten. Dies ist besonders, der Fall bei solchen
Systemen, ähnlich dem im britischen Patent 17o619, 192o, beschriebenen Systern ,
wo zwei drei;ach konzentrische Kabel verwendet werden, deren zentrale Leiter höhere
Spannungen
gegenüber Erde erhalter als die zwischenliegenden und äußeren Leiter.
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Bei solchen Systemen sind die Kapazitätsströme, die zwischen dem äußeren
und mittleren Leiter fließen, viel größer als die.. welche zwischen dem inneren
und mittleren fließen ,-(weil die Kapazität größer ist), vorausge.etzt, daß gleiche
Spannungen zwischen den einzehen Leitern vorhanden sind. Überdies wird, da der Kapazitä---slro@,i,
wel(-hen die äußeren Leiter aufnehmen, sehr viel größer ist als der von den inneren
Leitern aufgenommene, die Spannung, bei der dieser Kapazitätsstrom übertragen wird,
von dem neutralen Punkt des Systems ab gerechnet, immer geringer, so daß
die Nachregulierung des Spannungsverlustes immer ungünstiger wird.
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Der Gegenstand vorliegender Erfindung ist nun, Mittel und Wege zu
finden, die Kapazitäts-Volt-Ampere-Energie, welche für alle Leiter des entfernt
liegenden Teils einer langen Kabelleitung erforderlich ist, nach einer entsprechend
liegenden Unterstation oder Unterstationen durch den zentralen Leiter bei der höchst
zulässigen Spannung zu übertragen. Auch soll diese Energie für die in Richtung nach
der Erzeugerstation gelegenen Kabellängenteile ausreichen, nachdem sie in der Unterstation
oder den Unterstationen umgeformt worden ist.
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Nimmt man an, der äußere Leiter eines Kabels benötige einen Ladestrom
von zoo Ampere bei einer Länge von ¢o km und einer verhältnismäßig niederen Spannung,
so würde es ohne Zweifel vorteilhaft sein, ioo Ampere aus der Erzeugerstation 2o
km weit bei dieser Spannung zu schicken und einen wesentlich geringeren Strom bei
erhöhter Spannung durch den zentralen Leiter nach der Unterstation zu leiten und
nach entsprechender Transformierung die noch erforderlichen i oo Ampere von der
Unterstation bei der erstgenannten niederen S.Pannung zurückzuführen. Dies erscheint
wirtschaftlicher, als den ganzen Strom von aoo Ampere bei der niederen Spannung
von der Erzeugerstation aus in die ganze Leitung zu schicken.
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Eine gewisse Schwierigkeit liegt jedoch darin, die Energie für die.
Ladung der Leitung von der Erzeuger- nach der Unterstation zu schicken, da der erforderliche
Ladestrom, der zu dem Transformator geleitet wird, durch den Leitungswiderstand
einen Spannungsverlust erfährt. Wenn man an Stelle eines gewöhnlichen Transformators
einen Autotransformator in der Unterstation zwecks Verringerung der Kosten und Verbesserung
des Wirkungsgrades benutzte, so würde ein beträchtlicher Teil der Energie, welche
durch den zentralen Leiter fließen würde, einfach von Leiter zu Leiter als Ladestrom
übergehen und zur Erde abfließen, ohne vollständig durch die Leitung nach der Unterstation
zu gelangen, in welchem Falle die Vorteile nur teilweise erreicht würden.
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Es ist nun bekannt, daß, wenn zwei Transformatoren in Parallelschaltung
auf einen Verbraucher geschaltet sind, der teilweise induktionslos und teilweise
kapazitiv ist, die Energie nicht zu gl_chen Teien von beiden Transformatoren üöernommen
wird, weün in den Sekundärkreis eines dieser Transformatoren eine Induktanz geschaltet
wird; in diesem Falle übernimmt der eine von ihnen die kapazitive und der andere
die induktionsfreie Last. Außerdem bewirkt der Durchfluß eines Stromes, der eine
Voreilung besitzt, durch eine in den Sekundärstromkreis eines Unterstationstransformators
geschaltete Induktanz, daß die Sekundärspannung dieses Transformators sich erhöht,
wodurch Strom in die Leitung zurückfließt und so den Kapazitätsstrom liefert.
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In beiliegender Zeichnung stellen die konzentrischen Kreise die Leiter
zweier Kabel dar, welche mit einem Syste=_n von Transformatoren in Verbindung stehen.
Letztere gehören zu einem der Sechsphasenhilfssysteure a, b, e',
d , wie sie in dem britischen Patent 17o619 beschrieben sind. In die
zentralen Leiter der beiden Kabel fließt Strom von der Phase des großen Sternes
A, B, C
(s. Abb. ¢ des genannten Patentes). Hierzu ist zu bemerken, daß der
Kabelzug, der mit dem linksseitig gezeichneten System von konzentrischen Kreisen
verbunden ist, nicht gezeichnet wurde; es ist aber angenommen, daß er hinter dem
Kabelzug des rechtsseitigen Systems von konzentrischen Kreisen verläuft.
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In der Abbildung links sind nur die. Anordnungen für die Aufwärtstransformierung
des überlagerten Stromes in der Erzeugerstation dargestellt. Die Primärwicklung
zu den Sechsphasensystemen (Hexagon) für das links gezeichnete Kabel ist in der
Abbildung fortgelassen.
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In der Mitte und rechts in der Abbildung sind zwei Unterstationen
dargestellt, die die Kapazitätsströme in die Leitung liefern und diese Energie,
die hierzu erforderlich ist, mit getrennten Transformatoren aufnehmen. Letztere
sind sterngeschaltete Transformatoren, deren Primärwicklungen in jedem Falle mit
dem zentralen Leiter von jedem der beiden Kabel (beide zentralen Leiter besitzen
dasselbe Potential) verbunden sind. Dies ist eingezeichnet für die in Betracht gezogene
; Phase A.
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Die beiden .anderen Phasen eines jeden dieser
Transformatoren
wie auch des Transformators in der Erzeugerstation sind entsprechend mit zwei anderen
Sechs-Phasen-Systemen und vier anderen Kabeln verbunden, was der Deutlichkeit halber
auf der Zeichnung nicht angegeben ist.
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Durch die entsprechende Auswahl der Leitungen. in welche die Sekundärstromkreise
Strom liefern, kann dies im richtigen Phasensinn geschehen. Z. B. bei der zwischenliegenden
Unterstation ist die Phase zwischen dem zentralen Leiter a und dem nächsten Leiter
b auch der Richtung nach durch die gestrichelte Linie a-b des betreffenden Sechsecks
dargestellt. Ebenso ist die Sekundärseite a-b des rechts unten abgebildeten Kapazitätsstromtransformators
in dieser Unterstation mit den beiden genannten Leitern verbunden, während die Sekundärseite
b-c mit dem zwischenliegenden und äußeren Leiter und endlich die Sekundärseite c-d
mit dem schwachen Einphasenkabel, das unterhalb parallel zum Dreileiterkabel verläuft,
und mit dem äußeren Leiter c des letzteren in Verbindung steht, wobei die Phase
wieder der Richtung nach der gestrichelten Linie c-d des vorgenannten Sechsecks
entspricht.
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Auf diese Weise ist die Stromeinspeisung in die Leiter des Kabels
so angeordnet, daß der Strom in beiden Richtungen von genannter Unterstation aus
fließt, wie: dies durch die Pfeile, die mit dem Leiter c parallel verlaufen, ersichtlich
ist.
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Wie zu ersehen, ist aus Gründen der einfacheren Erklärung die Wirkung
der Erdung des äußeren Bleimantels sowohl des Hauptkabels als auch des kleinen Kabels
vernachlässigt worden. Das Erdpotential in dem gezeichneten System erscheint annähernd
an einem Punkt, der drei Viertel des Wegs zwischen a und d in dem
Sechseck liegt, das in der Erzeugerstation abgebildet ist; auch wären eigentlich
zwei Spannungen an Stelle der einfachen Spannung c-d in Betracht zu ziehen, z. B.
eine Spannung zwischen genanntem Punkt und dem Punkt d und eine andere Spannung
zwischen dem genannten Punkt und dem Punkt c. Es kann aber auch der Punkt d mit
dem Erdpotential in Verbindung stehend gedacht sein. In diesem Falle wäre natürlich
das schwache Einleiterkabel ganz entbehrlich.
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Dieselben Anordnungen sind bei der entfernteren Unterstation rechts
in der angedeuteten Weise getroffen.
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Zwei weitere Sätze Sekundärwicklungen (in der Zeichnung weggelassen)
sind über jedes der Primärglieder gewickelt und liefern diese Sekundärwicklungen
alsdann Strom in die zugehörigen Leiter der beiden andern Kabelsysteme, die in Verbindung
stehen mit den Hauptphasen B und C des großen Sternaufwärtstransformators in der
Erzeugerstation.
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Selbstredend müssen Induktanzen -in der Zeichnung ebenfalls fortgelassen
-in die Sekundärstromkreise b-c, a-b, c-d in den beiden Unterstationen eingefügt
werden.