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Einrichtung zur Anzeige der Lage von Erdschlüssen auf einer Hochspannungsleitung
Zur selbsttätigen Anzeige von Isolationsfehlern, z. B. Erdschlüssen auf Freileitungen,
ist eine Anordnung bekannt, bei welcher der Erdschlußstrom durch einen die Leitungsmasten
verbindenden Draht geführt wird und ein an der Leitungsstrecke angeordnetes geerdetes
Relais betätigt, das ein optisches oder akustisches Signal einschaltet oder eine
Fernmeldung an eine Überwachungsstelle ausführt. Derartige Relais sind z. B. für'
je 3 km Leitungsstrecke vorgesehen, wodurch diese in einzelne überwachte Abschnitte
geteilt ist. Entsprechend sind die Erdschlußstromdrähte längs der Strecke aufeinanderfolgend
ausgelegt. Es ist ferner vorgeschlagen worden, den Ort eines aussetzenden Erdschlusses
auf nichtabgeschalteter Kraftleitung dadurch zu ermitteln, daß man eine an der Erdschlußstelle
auftretende Hochfrequenzw elle zu! einer oszillatorischen Aufladung in einem Welleninduktor
brachte und daraus mittels Einstellung oder wenigstens Ablesung eines Wellenmessers
den Fehlerort ermittelte. Man hat auch vorgeschlagen, bei dauerndem Erdschluß und
abgeschalteter Leitung zwecks Ausprüfung des Fehlerortes von der bberwachungsstelle
aus .einen Ladestrom in; die Leitung zu senden, deren Konstanten durch den Erdschluß
verändert worden waren, und die dadurch bedingte Hochfrequenzwelle, die ein Maß
für die Fehlerortentfernung ist, wiederum mittels eines Wellenmessers auszumitteln.
Gemäß .der Erfindung wird zur Feststellung des Fehlerortes ebenfalls ein .auf der
Überwachungsstelle erzeugter, Hochfrequenzstrom benutzt, der dauernd oder im Bedarfsfall
in eine Phase der Kraftleitung gesendet wird, j edoch die betreffende Phase in AbständerX
mit Hochfrequenzsperrstellen versehen, die dem Kraftstrom keinen merklichen Widerstand
bieten, aber für den Hochfrequenzstrom Punkte einer Konstantenveränderung darstellen
und im vorkommenden Falle durch je ein Erdschlußrelais zur Wirkung gebracht werden,
das in obenerwähnter Art an der Leitungsstrecke angeordnet ist.
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Durch diese Kombination der Hochfrequenzausprüfung mit den Streckenrelais
ist die Erdschlußkontrolle aus einem laboratoriumsmäßigen Behelf, dessen Anwendung
im Einzelfall eine gewisse Geschicklichkeit erfordert, zu einer betriebstechnischen
Einrichtung ausgebaut. Ein grundsätzlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Kombination
besteht darin, daß .genau der Leitungsabschnitt festgestellt wird, in dem der Erdschluß
liegt, während bei (den bekannten; Einrichtungen infolge Einflusses der Oberschwingungen
der Leitung die Eingrenzung des Fehlerortes am Wellenmesser sehr unsicher ist, so
daß unter Umständen sehr lange Leitungsstrecken abge, sucht werden müssen.
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Die Hochfrequenzsperrstellen werden durch Drosselspulen hergestellt,
die an den gleichen Stellen, wo die Erdschlußstromleitung (das
Erdseil)
unterteilt ist, in die Phase der Kraftleitung eingeschaltet werden. Die Drosselspulen
bestehen aus einer starken Kupferwicklung mit mehrereil Windungen, die den gleichen
Ouerschnitt wie die Hochspannungsleitung selbst besitzen, so daß die Hochspannungsenergie,
welche über die Leitung transportiert werden soll, die(Drosseln ungehindert durchlaufen
kann. Parallel zu jeder Drosselspule wird ein abstimmbarer Kondensator geschaltet,
so daß ein Schwingungskreis entsteht, der für eine Hochfrequenzträgerwelle undurchlässig
ist, sofern er auf diese Trägerwelle abgestimmt wird.
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Wird eine längere Hochspannungsleitung z. B. mit zehn derartigen Drosseln
in annähernd gleichem Abstand ausgerüstet, so sind .dies zehn mögliche Sperrstellen
für den Hochfrequenzstrom auf dieser Leitung. Die Sperrwirkung einer solchen Sperrstelle
wird durch einen dem Kondensator vorgeschalteten, im normalen Zustande geöffneten
Trennschalter aufgehoben, der im Falle des Erdschlusses durch ein auf den Erdschlußstrom
ansprechendes Relais geschlossen wird.
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Da das Relais praktisch Erdpotential besitzt, dagegen die Drosselspule
mit dem parallel geschalteten Kondensator, also auch die Trennkontakte, das Potential
der Hochspannungsleitung, somit unter Umständen mehrere tausend Volt besitzen, so
muß die mechanische Verbindung zwischen den-Relais und dem Trennkontakt aus Isoliermaterial
(Hartpapierrohr o. dgl.) hergestellt werden.
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Die Erfindung ist auf der Zeichnung schematisch veranschaulicht. Mit
a, b sind zwei Blitzseilabschnitte bezeichnet, die an einem nicht gezeichneten
Eisenmast durch die Isolatoren I abgespannt und voneinander isoliert sind. Vom linken
Blitzseilabschnitt a führt eine Leitung am Mast entlang zu dem in etwa halber Masthöhe
angebrachten Erdschlußrelais S, das anderseits mit Erde E verbunden ist. Sobald
in dem betreffenden Abschnitt a an irgendeiner Stelle ein Isolationsfehler gegen
das Blitzseil auftritt, spricht das Relais S an.
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11, L', W sind die drei Phasen einer Hochspannungsleitung,
die mittels der üblichen Isolatoren an dem nicht dargestellten Mast aufgehängt zu
denken sind. In die Phase W ist erfindungsgemäß eine Drossel D eingeschaltet, die
zusammen mit einem abstimmbaren Kondensator- K einen Schwingungskreis bildet. Dieser
Schwingungskreis kann durch den Kontakt T geschlossen und geöffnet werden, wodurch
seine Sperrwirkung hergestellt und aufgehoben wird. Das öffnen und Schließen des
Kontaktes T erfolgt vom Anker .-3 des Relais S aus durch eine Isolierstange. Sobald
also in dem Abschnitt a ein Erdschluß auftritt, stellt das dabei ansprechende Relais
S die Sperrwirkung des Schwingungskreises D, K für eine bestimmte Trägerwelle
her.
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Vom Ende der Leitung aus, die z. B. mit zehn derartigen Erdschlußrelais
und Hochfrequenzsperren ausgerüstet ist; wird der vom Erdschluß betroffene Abschnitt
in folgender Weise ermittelt. Die zehn Sperrkreise werden auf zehn verschiedene
Wellenlängen abgestimmt. Diese Abstimmung, welche einmalig bei,der Montage der Gesamtanlage
vorgenommen wird, bleibt dauernd bestehen. Die zehn verschiedenen Wellenlängen sind
daher bekannt. Solange kein Erdschluß auf der Leitung besteht, sind sämtliche Erdschlußrelais
stromlos, so daß die Anker abgefallen und die Schwingungskreise aufgetrennt sind.
Die Phase W, in der die zehn Sperrkreise liegen, ist mithin für jede Wellenlänge
praktisch durchlässig. Über die Phase W wird eine durchgehende Hochfrequenzverbindung
hergestellt, indem am einen Ende der Leitung ein Hochfrequenzsender mit beliebig
einstellbarer Wellenlänge und am anderen Ende der Leitung ein Hochfrequenzempfänger
angeordnet wird. Wenn, nun infolge eines Erdschlusses irgendeiner der zehn Sperrkreise
in der beschriebenen Weise geschlossen wird,- so wird nicht mehr das ganze übertragene
Hochfrequenzwellenband empfangen, vielmehr fehlt darin diejenige Welle, auf die
der eingeschaltete Sperrkreis abgestimmt ist. Um die Erdschlußstrecke festzustellen,
ist es nun nur notwendig, den Sender in Tätigkeit zu setzen und das Wellenband auszuprüfen.
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Das Durchprüfen des Wellenbandes wird zweckmäßig selbsttätig ausgeführt,
indem; die Abstimmorgane der Sende- und Empfangsstelle durch mechanischen Antrieb
verändert werden. Beispielsweise können Uhrwerke oder Elektromotoren auf beiden
Stellen gleichzeitig in Gang gesetzt werden. Das Auslösen des Empfängermotors kann
dabei z. B. durch das Einschalten des Senders erfolgen.
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Um auch die Beobachtung des Empfängers zu ersparen, wird erfindungsgemäß
die im nachfolgenden beschriebene Arbeitsweise angewendet. Hierbei werden abweichend
von dem soeben Beschriebenen sämtliche Hochfrequenzsperrkreise im Zuge einer Leitung
auf die gleiche Wellenlänge abgestimmt. Im Normalzustand (wenn kein Erdschluß vorhanden
ist) sind die Sperrkreise geöffnet, so daß eine Sperrwirkung nicht stattfindet.
Eine Trägerwelle, die der Abstimmung der zehn Drosselspulen entspricht, wird die
Leitung durchlaufen und von dem auf der anderen Seite angeordneten Hochfrequenzempfänger
ständig aufgenommen werden. Sobald jedoch eine der zehn Drosseln durch Ansprechen
des
zugehörigen Erdschlußrelais auf Sperrwirkung geschaltet wird,
tritt eine Unterbrechung des Empfanges ein. Aus dieser Unterbrechung kann an sich
noch nicht erkannt werden, welche der zehn Drosseln umgeschaltet wurde. Deshalb
wird in jede der zehn Drosseln ein kleines Laufwerk (z. B. ein Uhrwerk) eingebaut,
das eine Scheibe mit Kontaktsegmenten in Umdrehung versetzt, sobald das zugehörige
Erdschlußrelais anspricht. Das Relais wirkt bei dieser Anordnung nicht unmittelbar
auf den Trennkontakt, sondern zunächst auf das Laufwerk. Die Kontaktsegmentscheibe
jedes Laufwerkes enthält eine ganz bestimmte Anzahl von Kontaktsegmenten, ähnlich
wie dies bei Feuermeldern o. dgl. der Fall ist; und die Unterbrechung und Schließung
des Schwingungskreises D, K erfolgt nunmehr im Rhythmus dieser Kontakte.
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Sobald jetzt bei ständig laufendem Sender und ständig stattfindendem
Empfang der einheitlichen Trägerwelle eins der zehn auf der Strecke verteilten Laufwerke
durch Ansprechen des zugehörigen Erdschlußrelais in Umlauf versetzt wird, .erfolgt
eine pulsierende Schließung und Unterbrechung des zugehörigen Sperrkreises D, K,
wobei die Anzahl der Schließungen den Kontakten der Segmentscheibe des betreffenden
Laufwerks entspricht. Auf der Empfangsseite entstehen also kurze impulsartige Empfangsunterbrechungen,
deren Anzahl ähnlich wie bei Feuermeldesystemen mit Ruhestrombetrieb auf den Ort
des ablaufenden Unterbrechers und somit auch auf den betroffenen Erdseilabschnitt
schließen läßt. Ein in bekannter Weise auf diese Empfangsunterbrechungen ansprechendes
Relais treibt z. B. ein Schrittschaltwerk an, dessen Endstellung direkt den Fehlerort
anzeigt. Bei dieser Anordnung muß der Sender ständig in Betrieb sein, wenn eine
Ruhestromschaltung angewendet ist.
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Für den Zweck der Erfindung werden keinerlei Stromquellen auf der
Strecke benötigt, und abgesehen von den einfachen Schwingungskreisen brauchen auch
keinerlei Hochfrequenzgeräte, welche Röhren oder sonstige zu überwachende und sich
abnützende Teile enthalten, angeordnet zu werden. Die Ausbildung der Sperrkreise
kann verschiedenartig sein. An Stelle einer unmittelbaren Parallelschaltung des
Kondensators K kann auch eine indirekte Ankopplung eines besonderen Schwingungskreises
erfolgen. Der Hochfrequenzkontrollstrom kann ferner auch dadurch zeichengebend beeinflußt
werden, daß der vom Streckenrelais eingeschaltete Sperrkreis eine Reflexion für
die dem Abstand der Sperrstelle von der Kontrollstelle entsprechende Welle bildet.
Hierbei braucht nur die Kontrollstelle selbst eine Einrichtung zu haben, um ein
Wellenband in die Leitung zu senden, und eine Einrichtung, die die reflektierte
Welle als solche erkennen läßt.
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Die Anordnung und Regelung des Sperrkreises durch das Erdschlußrelais
kann in verschiedener Weise erfolgen. Sofern dieses Relais nicht genügend Kraft
besitzt, um unmittelbar selbst mittels der Isolierstange L den Trennkontakt T zu
betätigen, wird das Relais in ähnlicher Art wie die Fallklappenrelais ausgebildet,
wobei jedoch an Stelle der Fallklappe ein mehr oder weniger großes Gewicht oder
eine Feder ausgelöst wird, die dann mit genügender Kraft die Schaltstange in Bewegung
setzt. Die Zurückschaltung in die Normalstellung muß in diesem Falle von Hand geschehen.
Dies ist deshalb leicht möglich, weil nach der Meldung eines Erdschlusses der betreffende
Leitungsabschnitt von Streckenarbeitern aufgesucht wird, um den Erdschluß zu beseitigen.
Dabei maß auch das Laufwerk wieder aufgezogen werden. Dies kann man umgehen, wenn
man an Stelle des Laufwerks ein Hänge- oder Torsionspendel anordnet, das beim Ansprechen
des Erdschlußrelais einmal angestoßen wird und dann mehrere Sekunden lang pendelt.
Die Pendel sind auf je eine andere mechanische Eigenschwingung abgestimmt. Aus der
Frequenz der auf der Zentralstelle empfangenen Impulsserie läßt sich dann der Fehlerort
erkennen. Die Frequenz kann z. B. durch Resonanzrelais., die nur .auf eine bestimmte
Frequenz ansprechen, "empfangen werden.
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Als Sender und Empfänger kann auch ein bereits vorhandener Hochfrequenzsender
benutzt werden, der in der Hauptsache irgendwelchen anderen Zwecken, z. B. der Hochfrequenztelephonie,
der Hochfrequenzfernmessung usw., dient.