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Einrichtung zum Selektivschutz von Leitungsnetzen mittels Hochfrequenzübertragung.
Es sind bereits Selektivschutzeinrichtungen, die mit Hochfrequenzapp,araten arbeiten.
bekannt geworden. Bei diesen ist zu beiden Seiten der zu schützenden Leitungsstrecke
je ein Hochfrequenzsender und -empfänger aufgebaut und mit der Leitung gekoppelt.
Die Sender betätigen jeweils nur den am anderen Ende der Leitungsstrecke befindlichen
Empfänger. Außerdem sind sämtliche Hochfrequenzaggregate derart von dem elektrischen
Betriebszustand an der betreffenden Stelle der Leitung abhängig gemacht, daß die
Sender nur dann auf die zugehörigen Empfänger einwirken und dadurch den zum Empfänger
gehörigen ölschalter betätigen, wenn die Starkstromenergie zu beiden Seiten des
betreffen, den Leitungsstückes in dieses hineingerichtet ist, d. h. wenn ein Kurzschluß
auf der Leitungsstrecke vorliegt.
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Diese Einrichtungen haben zur Voraussetzung, daß im Kurzschlußfall
noch genügend Hochfrequenzenergie über die gestörte Leitungsstrecke hin übertragen
wird. Sie können daher in manchen Fällen, besonders bei Kabelleitungen, in denen
die räumliche Dämpfung der Hochfrequenzströme bereits an sich sehr beträchtlich
ist, unter Umständen nicht in der gewünschten Weise arbeiten. Erfindungsgemäß läßt
sich in umgekehrter Voraussetzung ein Hochfrequenzselektivschutz aufbauen, und zwar
so, daß ebenfalls zu beiden Seiten der zu schützenden Leitungsstrecke je ein Sender
und Empfänger mit der Leitung gekoppelt sind, die jedoch selbst nicht von dem Betriebszustand
in der Leitung abhängig gemacht, sondern nur paarweise auf verschiedene Wellen abgestimmt
sind. Bei geeigneter Ankoppelung der Hochfrequenzapparate an die Leitung läßt sich
alsdann erreichen, daß bei gesundem Zustand der Leitung die Hochfrequenzsender die
zugehörigen, am anderen Ende der Leitung angeordneten Empfänger betätigen, während
durch einen Kurzschluß auf der Leitungsstrecke gleichzeitig die Hochfrequenzübertragung
gestört und damit die Betätigung des Empfängers unterbunden wird, wodurch die Abschaltung
des betreffenden ölschalters erfolgt.
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Zu diesem Zweck eignet sich besonders bei Kabelleitungen die Koppelung
des Hochfrequenzaggregates mit zwei Adern des Kabels. In diesem Fall kann bei einem
Kurzschluß zwischen den beiden Adern nicht mehr genügend Hochfrequenzenergie nach
dem Empfangsort gelangen, da in dem Kurzschlußpunkt die Spannung -Null aufrechterhalten
wird und der vom Sender in die Kurzgchlußstrecke fließende Hochfrequenzstrom infolge
der gedrängten und symmetrischen.- Bauart des Kabels keine Möglichkeit hat, etwa
durch
Induktion über den dritten Leiter des Kabels auf das Leitungsstück
jenseits der Kurzscblußstelleeinzuwirken.
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In Abb. i isst der einfachste Fall einer solchen Einrichtung schematisch
dargestellt. Die Station A ist mit einem Hochfrequenzsender S mit der Frequenz f-4
versehen, welcher mit den beiden Phasen der abgehenden Starkstromleitungen unter
Zuhilfenahme von Kondensatoren gekoppelt ist. Die StationB besitzt einen auf die
Frequenz i-4 abgestimmten Empfänger E in- ähnlicher Schaltung. Es werden somit die
vom SenderS dauernd ausgesandten Hochfrequenzzeichen den Empfänger E nur so lange
erreichen, bis nicht ein Kurzscbluß auf der Übertragungsleitung auftritt. Der Empfänger
E ist infolgedessen in der Art eines Nullstromrelais ausgebildet, so daß er bei
Ausbleiben der Zeichen die Leitung abschaltet. Damit die Leitung auch am anderen
Ende abgeschaltet wird, muß auch die Station B einen Sender mit der Frequenz /B
und die StationA einen hierauf abgestimmten Empfänger erhalten.
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Wird dieses Schutzsystem auf mehrere parallele Leitungen, die gegebenenfalls
über verschiedene Zwischenstationen gehen, angewendet, so würde die Gefahr bestehen,
daß die Hochfrequenzzeichen des Senders den Empfänger auf anderen Wegen erreichen
können, wenn auch die direkte Verbindungsleitung gestört ist. Um dies zu verhindern,
muß einem jeden Sender die Möglichkeit genommen werden, auch in entgegengesetzter
Richtung, d. h. den eigenen Sammelschienen zu, Energie zu entsenden. Dies könnte
z. B. in der in Abb. 2 dargestellten Weise durch Einschaltung einer auf die Senderfrequenz
abgestimmten Schwingdrossel in die Starkstromleitung erreicht werden. Abb. 2 stellt
ein einpoliges Schema für parallel geschaltete Leitungen vor, wobei die Schwingdrosseln
mit D bezeichnet sind. Die Sender und Empfänger selbst sind bloß durch die Anschlußkapazitäten
angedeutet.
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Während jede Leitung .einen eigenen Empfänger haben muß, können die
Sender sämtlicher von einer Station ausgehenden Leitungen gemeinsam sein. Eineinpoliges
Schema einer solchen Station ist in Abb. 3 dargestellt. Aus der Gemeinsamkeit der
Sender für alle abgehenden Leitungen folgt auch, daß der Hauptteil der Kosten in
die Sender und nicht in die Empfänger zu legen ist. Es muß demnach ein kräftiger
Sender Verwendung finden; demzufolge können die Empfänger weniger empfindlich und
billiger sein, was die weitere vorteilhafte Wirkung hat, daß die ganze Apparatur
robust und gegenüber äußeren Beeinflussungen unempfindlich ausfällt. Selbstverständlich
muß jede Station ihre eigene Sendefrequenz und die von ihr ausgehenden Leitungen
an ihren Enden auf die Frequenz abgestimmte Empfänger haben, damit die richtige
Auswahl bei den Schaltungsvorgängen getroffen wird.
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Bei Erweiterung der Schaltung auf DreiphaSenleitungen müssen anstatt
einer drei verschiedene .Sendefrequenzen für die drei möglichen paarweisen Kombinationen
der drei Phasen vorhanden sein, um alle möglichen Kurzschlußfälle zu umfassen.
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Abb. ¢ zeigt eine solche Schaltung für die drei Phasen i, 2 und 3
einer abgehenden Leitung. Die Sender und Empfänger sind einander gleich als. gekoppelte
und auf die Frequenzen f12, f23 und f3,. abgestimmte Schwingungskreise dargestellt.
Auch in diesem Falle können die Koppelung.skondensatoren'für Sender und Empfänger
gemeinsam sein. Außerden können die Sender für alle von einer Station abgehenden
Kabel gemeinsam sein, während jedes Kabel seinen eigenen Empfänger haben muß. Eine
Ausgestaltung für Auslösung bei Erdschluß wäre selbstverständlich in ähnlicher Weise
gleichfalls möglich.
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Es wäre auch möglich, die ganze Anordnung mit einem Maximalschutz
durch direkt aufgebaute Relais zu ,kombinieren, etwa in der Weise, daß die Apparatur
erst eingeschaltet wird, wenn ein Überstrom auftritt. Dies hätte den Vorteil, daß
die dauernden Energieverluste während des normalen Betriebes, wie sie durch die
Notwendigkeit des dauernden Sendens gegeben sind, vermieden würden. Dagegen würde
die Apparatur jedenfalls an Verläßlichkeit leiden.
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Die oben beschriebene Selektivschutzeinrichtung dürfte insbesondere
für ausgedehnte Kabelnetze Vorteile bieten, in denen infolge der .symmetrischen
Bauart der Kabel und der größeren Dämpfung derselben Störungen in der Art des Nebensprechens
und ähnliche weniger zu erwarten sein werden. Auch ist das Abwendungsgebiet auf
Kabelnetze dadurch gegeben, daß in den meisten Städten ältere Kabelnetze vorhanden
.sind, die sehr mangelhaft mit Stromwandlern und Spannungswandlern ausgerüstet sind,
so daß der Einbau anderer Selektivschutzeinrichtungen, wie Distanzrelais usw., aus
diesem Grunde sehr kostspielig wird.
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Welche Art von Sendern und Empfängern verwendet wird und wie die sonstige
Apparatur im einzelnen ausgebildet wird, ist für das Wesen -der Erfindung belanglos.