DE433421C

DE433421C - Process for the electrical heating of overhead lines and their auxiliary devices through which current flows to prevent or remove snow, hoarfrost or ice formation

Info

Publication number: DE433421C
Application number: DES69550D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Publication date: 1926-11-02

Description

Im Patent 431481 ist ein Verfahren zur elektrischen Heizung von Freileitungen beschrieben, das die Beseitigung von Schnee, Eis oder Rauhreif auf den Leitungsanlagen bezweckt. Hierbei erhalten die parallel geschalteten Leitungen jeder Phase Cine Spannung aufgedrückt, so daß in diesen Leitern außer dem Arbeitsstrom noch ein zusätzlicher Ausgleichstrom fließen kann, der zur Erwärmung der Leitungen beiträgt.In patent 431481 there is a method for electrical heating of overhead lines described, which the removal of snow, Ice or hoarfrost is intended on the pipeline systems. The parallel-connected Lines of each phase Cine voltage imposed, so that in these conductors besides the working current there is an additional Equalizing current can flow, which contributes to the heating of the lines.

Wie sich leicht zeigen läßt, muß die zusätzliche Heizenergie von sehr beträchtlicher Größe sein, wenn die beabsichtigte Wirkung erzielt werden soll. Es ist daher ein wirtschaftliches Erfordernis, daß zur Heizung der Leitung nur so viel Strom aufgewendet wird, als es zur wirksamen Beseitigung der Eislast gerade erforderlich ist. Dies führt zur Bedingung, daß die Leitungen einer Phase gleichmäßig erwärmt werden müssen.As can be easily shown, the additional heating energy must be very considerable Be great if the intended effect is to be achieved. It is therefore an economic one Requirement that only as much current is used to heat the line as is used to effectively remove the ice load is just required. This leads to the condition that the lines of one phase need to be heated evenly.

Erfindungsgemäß wird daher die Phase des Heizstromes so eingestellt, daß die geometrische Summe aus Heiz- und Arbeitsstrom in jeder Leitung der Phase die gleiche ist.According to the invention, therefore, the phase of the heating current is set so that the geometric The sum of the heating and working currents in each line of the phase is the same.

Nach der Erfindung kann dies in einfacher Weise dadurch geschehen, daß man die Heiztransformatoren oder ihnen vorgeschaltete Transformatoren als Drehtransformatoren ausführt.According to the invention, this can be done in a simple manner that the filament transformers or upstream transformers as rotary transformers.

An Hand der Abb. 1 und 2 sei die Durchführung dieses Verfahrens näher erläutert.The implementation is shown in Figs. 1 and 2 this procedure is explained in more detail.

Die Abb. 1 und 2 sind Stromdiagramme für den Fall, daß die Arbeitsströme J₁ und J₂ in einer Doppelleitung je Phase die gleiche Größe und die gleiche Phase besitzen. Der zusätzliche Heizstrom, der die beiden Leitungen in entgegengesetzter Richtung durchfließt, ist mit i bezeichnet. Abb. 1 zeigt eine Phasenlage des Heizstromes i, wie sie sich etwa bei Verwendung gewöhnlicher Transformatoren als Heizstromquelle einstellen würde und die zu verschiedener Größe der resultierenden Ströme J_n und J_r2 in beiden Leitungen führt. Wie nämlich aus der Geometrie der Abbildung hervorgeht, müssen die Vektoren des Stromes i senkrecht auf den Vektoren der Arbeitsströme stehen, wenn die resultierenden Ströme J_n und J_n in beiden Leitungen die gleiche Größe haben sollen; in Abb. 2 ist die richtige Lage des Heizstromvektors i dargestellt, die dieser Bedingung genügt, und wie sie nach der Erfindung mit Hilfe von Drehtransformatoren leicht eingestellt werden kann.Figs. 1 and 2 are current diagrams for the case that the working currents J ₁ and J ₂ in a double line per phase have the same size and the same phase. The additional heating current that flows through the two lines in opposite directions is denoted by i. Fig. 1 shows a phase position of the heating current i, as it would occur when using conventional transformers as a heating current source and which leads to different sizes of the resulting currents J _n and J _r2 in both lines. As can be seen from the geometry of the figure, the vectors of the current i must be perpendicular to the vectors of the working currents if the resulting currents J _n and J _{n are} to have the same size in both lines; in Fig. 2 the correct position of the heating current vector i is shown, which satisfies this condition, and how it can be easily adjusted according to the invention with the aid of rotary transformers.

Wenn die erforderlichen Heizleistungen eine gewisse Größe übersteigen, wird es nicht immer möglich sein, lediglich Drehtransformatoren als Heizstromquelle zu verwenden. In solchen Fällen kann man feste Transformatoren anordnen, deren Wicklungen so verschachtelt sind, daß der Heizstrom gegen die Primärspannung ein für allemal eine bestimmte Phasenlage besitzt, die der mittleren im Betriebe vorkommenden Phasenlage der Arbeitsströme entspricht. Besonders zweckmäßig ist es, einen festen Transformator, dessen Wicklungen in der angegebenen Weise verschachtelt sind, mit einem kleineren Spannungsregulierenden Drehtransformator hintereinanderzuschalten, welcher die Phasenlage des Heizstromes i in engeren Grenzen einzustellen gestattet, wodurch in den meisten Fällen eine hinreichende Gleichheit der resultierenden Ströme in den parallel geschalteten Leitungen erreicht werden kann.If the required heating power exceeds a certain size, it will not always be possible to use only rotary transformers as a heating current source. In such cases, fixed transformers can be arranged, the windings of which are nested in such a way that the heating current has a certain phase position against the primary voltage once and for all, which corresponds to the mean phase position of the working currents occurring in the company. It is particularly useful to connect a fixed transformer, the windings of which are nested in the specified manner, in series with a smaller voltage-regulating rotary transformer, which allows the phase position of the heating current i to be set within narrower limits, which in most cases ensures sufficient equality of the resulting currents in the parallel lines can be achieved.

Erfindungsgemäß kann man die Heiztransformatoren gleichzeitig dazu verwenden, um die Kurzschlußströme in den Leitungen her-According to the invention you can use the heating transformers at the same time to the short-circuit currents in the lines

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Dr.-Ing. und Or.-Ing. e. h. Reinhold Rüdenberg; Berlin-Grunewald.Dr.-Ing. and Or.-Ing. e. H. Reinhold Rüdenberg; Berlin-Grunewald.

abzusetzen und eine kurzgeschlossene Leitung von den übrigen parallel geschalteten Leitungen zu trennen. Zu diesem Zwecke kann man die Sekundärwicklungen der Trans formatoren in die Sammelschiene der Station entweder auf beiden Seiten der Fernleitung oder nur auf einer Seite zwischen die parallelen Leitungszweige schalten. Die Heiztransformatoren wirken dann mit ihrerand a short-circuited line from the other lines connected in parallel to separate. For this purpose, the secondary windings of the transformers can be used into the busbar of the station either on both sides of the pipeline or only on one side between the parallel ones Switch line branches. The filament transformers then act with their

ίο Streuung als Drosselspulen zwischen den Leitungen. ίο scattering as choke coils between the lines.

Abb. 3 zeigt das Schaltbild einer Anord- j nung nach der Erfindung, beispielsweise für ! eine Doppelleitung je Phase. Die beiden Leitungen ι und 2 liegen an der gemeinsamen Sammelschiene 3 der Generatoren 4, welche die Arbeitsströme J₁ und J₂ liefern. Zwischen den beiden Leitungen liegt der Heiztransformator 5, und zwar in den Sammelschienen 3 IFig. 3 shows the circuit diagram of an arrangement according to the invention, for example for! one double line per phase. The two lines ι and 2 are on the common busbar 3 of the generators 4, which supply the working currents J ₁ and J _2. The heating transformer 5 is located between the two lines, specifically in the busbars 3 I.

ao der Zentrale. Die Generatoren 4 für die Ar- j beitsströme sind zweckmäßig zu beiden Seiten des Heiztransformators 5 angeordnet, wodurch vermieden wird, daß der Arbeitsstrom für die eine Leitung seinen Weg über die Drosselao the head office. The generators 4 for the work streams are expedient on both sides of the heating transformer 5 arranged, thereby avoiding that the working current for one line makes its way over the throttle

as nehmen muß und somit eine Phasenverschiebung gegenüber dem anderen Arbeitsstrom erleidet. An der Sammelschiene 6 am anderen Ende der Leitung liegt zwischen den beiden Leitungen 1 und 2 ein zweiter Heiztransformator 7, der einerseits die Wirkung [ des Transformators 5 unterstützt, so daß für diesen eine kleinere Einheit gewählt werden kann, und der andererseits als Drossel für etwaige Kurzschlußströme wirkt, die in bzw. hinter den Sammelschienen 6 auftreten.as must take and thus a phase shift compared to the other working stream. On the busbar 6 at the other end of the line is between the two lines 1 and 2, a second filament transformer 7, which on the one hand has the effect [ of the transformer 5 supported so that for this a smaller unit can be chosen, and the other hand as a throttle for any short-circuit currents that occur in or behind the busbars 6 have an effect.

Bei dieser Anordnung kann es leicht vorkommen, daß die Arbeitsströme J₁ und J₂ in den parallelen Leitungen verschiedene Größe j und verschiedene Phase haben. Ist nämlich ^: With this arrangement, it is easy for the working currents J ₁ and J ₂ in the parallel lines to have different magnitudes j and different phases. Is namely ^:

beispielsweise die Belastung der Sammel- ! schiene 6 zu beiden Seiten des Heiztransfor- ' mators 7 sehr verschieden, so kann zwischen i den Leitungen 1 und 2 infolge der Drossel- [ wirkung des Heiztransformators kein ge- ' nügend großer Ausgleichstrom zwischen den ; beiden Leitungen fließen, so daß die eine Leitung mehr Arbeitsstrom führt als die andere. Das Stromdiagramm der Abb. 4 veranschaulicht diesen unsymmetrischen Betriebszustand. Die beiden Arbeitsströme sind durch die Vektoren J₁ und J₂ mit den Punkten O und O' und A dargestellt. Die geometrischen örter für die resultierenden Stromvektoren J_n und J_r2 in den beiden Leitungen sind , die Kreise mit dem Radius des zusätzlichen Heizstromes i um die Punkte O und 0'. Die Endpunkte B und C dieser resultierenden Stromvektoren ergeben sich dann aus der Bedingung, daß die beiden A^ektoren i einen Winkel von i8o° einschließen müssen, und daß die resultierenden Ströme J_n und J_n die gleiche Größe haben sollen. Bezeichnet man den Winkel, den der Heizstromvektor mit den Wattkomponenten der Arbeitsströme einschließt, mit ψ, so läßt sich zeigen, daß die erforderliche Phasenlage des Heizstromes i gegeben ist durch die Beziehungfor example the burden of the collective! rail 6 on both sides of Heiztransfor- '7 mators very different, as can the lines i between 1 and 2 due to the throttling [Effect of the heating transformer no overall' cient large circulating current between; both lines flow, so that one line carries more working current than the other. The current diagram in Fig. 4 illustrates this asymmetrical operating state. The two working streams are represented by the vectors J ₁ and J ₂ with the points O and O ' and A. The geometric locations for the resulting current vectors J _n and J _r2 in the two lines are the circles with the radius of the additional heating current i around the points O and 0 '. The end points B and C of these resulting current vectors then result from the condition that the two A ^ ectors i must enclose an angle of 180 °, and that the resulting currents J _n and J _{n should have} the same size. If the angle that the heating current vector encloses with the watt components of the working currents is denoted by ψ, it can be shown that the required phase position of the heating current i is given by the relationship

sm φsm φ

-D² -D ²

D*D *

wobei D ein von der Lage und Größe der Stromvektoren J₁ und J₂ abhängiger Ausdruck ist. Aus dieser Gleichung geht hervor, daß es zwei Winkel φ und φ' gibt, die der Bedingung J_n = J_n bzw. J_n^ = J_n ¹ genügen müssen. Die Vektorenpaare J_n, J_n und J_n ¹, J_n ¹ haben hierbei verschiedene Größe. Die Erfindung erstreckt sich nicht nur auf Doppelleitungen für jede Phase, sondern auch auf solche Anlagen, bei denen jede Phase aus mehr als zwei Einzelleitungen, besteht.where D is an expression that depends on the position and size of the current vectors J ₁ and J _2. This equation shows that there are two angles φ and φ ' which must satisfy the condition J _n = J _n and J _n ^ = J _n ^{1, respectively.} The vector pairs J _n , J _n and J _n ¹ , J _n ¹ have different sizes. The invention extends not only to double lines for each phase, but also to systems in which each phase consists of more than two individual lines.

Claims

Patent Claims:

1. Process for the electrical heating of overhead lines and their current-carrying lines Auxiliary devices to prevent or remove snow, hoarfrost or ice formation, according to patent 431481, characterized in that the Phase of the heating current is set so that the geometric sums of working and heating current in the parallel switched lines are the same or approximately the same size.

2. The method according to claim i, characterized through the use of rotary transformers as a power source for the heating current.

3. The method according to claim 1, characterized by the use of solid Transformers as a heating current source, the secondary current of which against the mean phase position of the working currents is such Phasing has that the geometric current sums in the parallel lines are the same or approximately the same are great.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the transformers between the lines of the same phase at one or both ends of the line in the busbar of the Headquarters or the distribution station.

For this purpose ι sheet of drawings.