DE663214C

DE663214C - Conversion of existing three-phase cable networks into higher-performance ones

Info

Publication number: DE663214C
Application number: DEB176239D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Gerhard Bach; Hans Weber
Original assignee: GERHARD BACH DIPL ING
Current assignee: GERHARD BACH DIPL ING
Priority date: 1936-11-14
Filing date: 1936-11-14
Publication date: 1938-08-01

Description

Umwandlung vorhandener Drehstromkabelnetze in solche höherer Leistung Infolge Vergrößerung der Abnehmerzahl oder Erhöhung der abgenommenen Leistung aus Drehstromkabelnetzen ohne Nulleiter besteht häufig das Bedürfnis, die Leistung des Netzes zu erhöhen. Hierzu stehen insbesondere folgende Wege zur Verfügung: einerseits die Verlegung eines neuen Netzes mit ientsprechend stärkeren Kabeln, andererseits die Erhöhung der Netzspannung. Der zweite Weg hat gegenüber dem ersten den wesentlichen Vorteil, daß umfangreiche Kabelverlegungsarbeiten gespart werden. Seine Anwendung ist aber dadurch beschränkt, daß bei Erhöhung der Spannung über etwa 25o Volt die Verlegung eines Nulleiters erforderlich' wird. Der Bleimantel der vorhandenen Kabel kann als Nulleiter in der Regel nicht mit genügender Zuverlässigkeit benutzt werden, weil der Bleimantel häufig unterbrochen ist.Conversion of existing three-phase cable networks into higher-performance ones As a result of an increase in the number of customers or an increase in the performance accepted Three-phase cable networks without a neutral conductor often require the performance of the To increase the network. In particular, the following options are available for this purpose: on the one hand laying a new network with correspondingly stronger cables, on the other hand the increase in the line voltage. Compared to the first, the second way has the essential one Advantage that extensive cable laying work can be saved. Its application but is limited by the fact that when the voltage is increased above about 25o volts the Laying of a neutral conductor is required '. The lead sheath of the existing cables can usually not be used as a neutral conductor with sufficient reliability, because the lead jacket is often interrupted.

Ein Nachziehen des Nulleiters würde aber die überlegeriheit der Spannungserhöhung gegenüber der Neuverlegung eines Kabels praktisch. ausschließen, weil für die Verlegung des Nulleiters genau die gleichen Erdarbeiten auszuführen wären, wie es bei der Verlegung neuer stärkerer Kabel der Fall ist.A tightening of the neutral conductor would, however, make the voltage increase superior practical compared to laying a new cable. exclude because for laying of the neutral conductor, exactly the same earthworks would have to be carried out as with the Laying new, stronger cables is the case.

Die Erfindung behebt diese Schwierigkeit und ermöglicht die Anwendung der Spannungserhöhung zur Leistungssteigerung des vorhandenen Kabelnetzes dadurch, ;daß zwei Leiter des bisher vorhandenen. umzuwandelnden vollständigen Drehstromnetzes ,als Phasenleiter und der dritte Leiter als Nulleiter des neuen umgewandelten Drehstromnetzes verwendet werden und daß bei den Drehstromverbrauchern das umgewandelte neue, zunächst noch unvollständige Drehstromnetz durch transformatorische Mittel vervollständigt wird.The invention overcomes this difficulty and enables application the voltage increase to increase the performance of the existing cable network, ; that two heads of the hitherto existing. complete three-phase network to be converted , as the phase conductor and the third conductor as the neutral conductor of the new converted three-phase network are used and that with the three-phase consumers the converted new, initially still incomplete three-phase network completed by transformer means will.

Für die übertragung von Drehstrom aus elektrischen Hochspannungsfreileitungen ist bereits vorgeschlagen worden, an den Verbraucher nur zwei Außenleiter und den Nullleiter der Freileitung heranzuführen und am Ende der Leitungen Transformatoren zur Herabsetzung der Spannung in solcher Schaltung vorzusehen, däß auf der Sekundärseite ein Drehstromsystem mit Nulleiter entsteht Zwischen dieser bekannten Anordnung unc dem Erfindungsgegenstand besteht eine "gewisse Ähnlichkeit hinsichtlich der Vervollständigung des den Verbraucher versorgenden Speisesystems. Jedoch steht dem bekannten Vorschlag der Gedanke der Leistungssteigerung eines vorhandenen Drehstromkabelnetzes fern. Für ihn ist es einzig und allein maßgebend, beim Anschluß entfernt liegender Verbraucher eine Phasenleitung des Hoch-Spannungsnetzes bei der Anschlußverbindung zu sparen.For the transmission of three-phase current from electrical high-voltage overhead lines has already been proposed to the consumer only two outer conductors and the Bring up the neutral conductor of the overhead line and at the End of lines To provide transformers to reduce the voltage in such a circuit, däß A three-phase system with a neutral conductor is created on the secondary side known arrangement and the subject matter of the invention there is a "certain similarity with regard to the completion of the feed system supplying the consumer. However, the known proposal is based on the idea of increasing the performance of an existing one Three-phase cable network. For him, the only thing that matters is the connection remote consumer a phase line of the high-voltage network at the To save connection connection.

Im Interesse der Durchführung der erfindungsgemäßen Umwandlung eines vorhandenen Drehstromkabelnetzes auf wirtschaftlicher Grundlage ist es gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung von wesentlicher Bedeutung, däß die transformatorischen Mittel zur Vervollständigung des unvollständigen Drehstromnetzes eine einfache bauliche Gestaltung aufweisen, d. h. daß Transformatoren- mit einfacher Kernausbildung und normaler Wicklung angewendet werden.In the interest of carrying out the conversion according to the invention a existing three-phase cable network on an economic basis, it is according to further Formation of the invention is essential that the transformer Means to complete the incomplete three-phase network a simple structural Have design, d. H. that transformers with simple core training and normal winding can be used.

In der Zeichnung sind einige der zahlreichen Schaltungsmöglichkeiten unter Verwendung von Transformatoren mit normalen Bauteilen dargestellt.In the drawing are some of the numerous circuit options shown using transformers with normal components.

Die Schaltung nach Abb. i verwendet eine Phasenspannung R0 des Drehstromnetzes als verkettete Spannung rt im Speisesystem. Die zweite Phasenspannung TO des Drehstromnetzes wird gegen die erste durch einen Einphasentransförmator mit dem übersetzungsverhältnis i -.i versetzt und bildet die zweite Seite st des Spannungsdreiecks des Speisesystems. Der Nullpunkt O im Drehstromnetz wird zum Eckpunkt l des Spannungsdreiecks im Speisesystem. Die verkettete Spannung des Speisesystems wird bei dieser Schaltung um das 1/3-fache kleiner als die verkettete Spannung des Drehstromnetzes, so daß Ein-Phasenverbraucher. die gleiche Spannung wie vorher erhalten, wenn sie im neuen System an die verkettete Spannung gelegt werden.The circuit according to Fig. I uses a phase voltage R0 of the three-phase network as a linked voltage rt in the feed system. The second phase voltage TO of the three-phase network is offset from the first by a single-phase transformer with the transmission ratio i -.i and forms the second side st of the voltage triangle of the supply system. The zero point O in the three-phase network becomes the corner point l of the voltage triangle in the feed system. In this circuit, the line-to-line voltage of the supply system is 1/3 times smaller than the line-to-line voltage of the three-phase network, so that single-phase consumers. receive the same voltage as before when they are connected to the line-to-line voltage in the new system.

Bei der dargestellten Schaltung i besteht die Möglichkeit, Nulleiterschutzmaßnahmen durchzuführen, und zwar dadurch, daß der zum Phasenleiter t gewordene Nulleiter auf der Speisesystemseite nach wie vor als Null-' leiser benutzt wird und daß zu schützende Anlageseile, Motorgehäuse usw. an ihn angeschlossen werden.In the case of the circuit i shown, there is the possibility of neutral conductor protection measures to be carried out by the fact that the neutral conductor which has become the phase conductor t on the feed system side is still used as a zero 'quieter and that too protective system ropes, motor housing, etc. are connected to it.

Bei der Schaltung nach Abb. z ist das Speisesystem vom Drehstromnetz galvanisch vollkommen getrennt. Es werden beide ankommenden Phasenspannungen R0 und TO mit Hilfe zweier Einphasentransformatoren oder eines Dreischenkeltransformators transformiert und sekundär in Reihe geschaltet rt . und- ts. Es wird hierdurch ein offenes Span--:`nüngsdreieck gebildet. Die Spannungshöhe äüf der Speisesystemseite kann beliebig geyhlt werden. Man kann also mit dieser ,Schaltung durch Anwendung des übersetzungsverhältnisses i : j/ 3 auch auf die ankommende verkettete Netzspannung transformieren. Diese Schaltung ist besonders für Dreiphasenverbraucher geeignet, die eine bestimmte Spannung benötigen, entweder die Netzspannung aus Gründen der Einheitlichkeit oder eine höhere wegen längerer Übertragungsleitungen, z: B. zu einem Landwirtschaftsmotor; oder eine niedrigere; z. B. für Motoren in feuchten Räumen.In the circuit according to Fig. Z, the feed system is from the three-phase network galvanically completely separated. Both incoming phase voltages R0 and TO with the help of two single-phase transformers or a three-legged transformer transformed and secondary connected in series rt. and- ts. It becomes a open span -: `formed triangle. The voltage level on the feed system side can be counted arbitrarily. So you can with this, circuit through application the transmission ratio i: j / 3 also affects the incoming line-to-line voltage transform. This circuit is particularly suitable for three-phase consumers, which require a certain voltage, either the mains voltage for reasons of Uniformity or higher because of longer transmission lines, e.g. to an agricultural engine; or a lower one; z. B. for engines in damp Clearing.

Bei der Schaltung der Abb.3 werden die beiden Außenleiter R, T und der Nulleiter 0 des- Drehstromnetzes unverändert bis zum Speisesystem -geführt r, t, O. Die fehlende Phasenspannung s wird durch transformatorisehe Umkehr der Spannungen R0 und TO und darauffolgende Hintereinanderschaltung der beiden gelieferten Phasenspannungen gewonnen. Zur Phasenumkehr können wie bei Abb. z wiederum zwei Einphasentransformatoren oder ein Dreischenkeltransformator benutzt werden. Die Schaltung nach Abb. 3 ergänzt in vollkommener Weise das unvollständige Drehstromnetz zu einem vollständigen Vierleiterspeisesystem unter Beibehaltung -der Netzspannung und der durch den Nulleiter gegebenen Anschluß- und Schutzmöglichkeiten. Damit-ist sie geeignet, seinen beliebig zusammengesetzten Verbraucherkreis zu versorgen, da Einphasen- und Dreiphasenverbraücher an das vervollständigte System die gleichen Ansprüche stellen können wie an ein normales Vierleiternetz.In the circuit of Fig. 3, the two outer conductors R, T and the neutral conductor 0 of the three-phase network are routed unchanged to the feed system r, t, O. The missing phase voltage s is caused by the transformer-like reversal of the voltages R0 and TO and subsequent series connection of the obtained from both phase voltages supplied. To reverse the phase, two single-phase transformers or a three-limb transformer can be used as in Fig. Z. The circuit according to Fig. 3 perfectly complements the incomplete three-phase network to form a complete four-wire feed system while maintaining the mains voltage and the connection and protection options provided by the neutral conductor. It is therefore suitable for supplying any consumer circuit, since single-phase and three-phase consumers can make the same demands on the completed system as on a normal four-wire network.

Die Schaltung nach Abb. 3 erzeugt die fehlende Phasenspannung auf der Speise-Systemseite durch elektrische Addition der beiden anderen Phasenspannungen des Drehstromnetzes. Es ist aber auch möglich, die magnetischen Flüsse, die von diesen Spannungen erzeugt werden, zu überlagern und den Summenfluß zur Vervollständigung des unvollständigen Drehstromnetzes zu benutzen. Hierzu dient entsprechend der in Abb. q. dargestellten Schaltung ein dreischenkliger Transformator mit drei in Stern geschalteten Phasenwicklungen, von denen zwei Wicklungen durch die vorhandenen Phasen R,0 und TO gespeist werden und die dritte die fehlende Spannung s0 abgibt. Die beiden vorhandenen Außenleiter und der Nulleiter werden, wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Abb.3, bis zum Verbraucher durchgeführt. Durch geeignete Anordnung und Bemessung der Eisenquerschnitte und der Kupferwicklungen werden die durch die magnetische Überlagerung entstehenden Verluste möglichst gering gehalten.The circuit according to Fig. 3 generates the missing phase voltage on the supply system side by electrically adding the other two phase voltages of the three-phase network. But it is also possible to superimpose the magnetic fluxes generated by these voltages and to use the total flux to complete the incomplete three-phase network. This is done according to the method shown in Fig. Q. The circuit shown is a three-legged transformer with three star-connected phase windings, of which two windings are fed by the existing phases R, 0 and TO and the third emits the missing voltage s0. The two existing outer conductors and the neutral conductor are, as in the embodiment according to Fig. 3, carried through to the consumer. By suitable arrangement and dimensioning of the iron cross-sections and the copper windings, the losses caused by the magnetic superposition are kept as low as possible.

Die Schaltung nach Abb.5 unterscheidet sich von der vorhergehenden nur dadurch, daß nicht allein der aus der Überlagerung der Phasenflüsse sich ergebende Summenfluß zur Erzeugung einer Spannung s0, sondern auch die Phasenflüsse in üblicher Weise zur Erzeugung von Spannungen r0 und to benutzt werden. Das Speisesystem wird auf diese Weise von der Höhe der Spannung des Drehstromnetzes unabhängig, es kann eine vollkommene galvanische Trennung des Drehstromnetzes vom Speisesystem durchgeführt werden. Infolge der Unabhängigkeit des Speisesystems von dem Drehstromnetz kann die Sekundärwicklung beliebig in Stern, Dreieck oder Zickzack geschaltet werden. Die Spannung des Speisesystems ist mithin nach Größe und Phasenlage von derjenigen des Drehstromnetzes unabhängig. Außerdem steht bei Stern- und Zickzackanordnung der Wicklung ein Nulleiter zur Verfügung. Die Schaltung zeichnet sich also durch ganz allgemeine Anwendbarkeit aus.The circuit according to Fig. 5 differs from the previous one only in that not only the total flow resulting from the superposition of the phase fluxes to generate a voltage s0, but also the phase fluxes are used in the usual way to generate voltages r0 and to. In this way, the feed system becomes independent of the voltage level of the three-phase network; a complete galvanic separation of the three-phase network from the feed system can be carried out. Due to the independence of the feed system from the three-phase network, the secondary winding can be connected as required in star, triangle or zigzag. The voltage of the feed system is therefore independent of that of the three-phase network in terms of size and phase position. In addition, a neutral conductor is available for the winding in a star and zigzag arrangement. The circuit is therefore characterized by its very general applicability.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Conversion of existing three-phase cable networks into those of higher power by increasing the supply voltage, characterized in that two conductors of the previously existing complete three-phase network to be converted are used as phase conductors and the third conductor is used as the neutral conductor of the new converted three-phase network and that the converted new, initially incomplete, is used for the three-phase consumers Three-phase network is completed by transformer means. z. Circuit according to claim i, characterized in that the phase voltage of the second outer conductor of the incomplete three-phase network is transformed by 180 ° by means of a transformer (Fig. I). 3. A circuit according to claim i, characterized in that both phase voltages of the incomplete three-phase network are transformed with galvanic separation of the incomplete three-phase network from the completed feed system with the help of a three-leg transformer or two single-phase transformers, one of which is rotated by 1 8 o ° to form an open voltage triangle will (Fig. z). q. Circuit according to Claim i, characterized in that, while all conductors of the incomplete three-phase network are passed through to form the complete three-phase power supply system, the two phase voltages are transformed by Co 'and connected electrically in series (A.bb.3). 5. A circuit according to claim i, characterized in that the two phase voltages are connected to a three-legged transformer while carrying out all conductors of the incomplete three-phase network to the complete three-phase supply system that the resulting total magnetic flux generates the third phase of the completed supply system on the secondary side (Fig. Q .). 6. A circuit according to claim i, characterized in that the two phase voltages are connected to a three-legged transformer with galvanic separation of the incomplete three-phase network from the completed feed system, from the secondary side of which the phase voltages and, if necessary, the zero point of the completed feed system can be taken in any circuit (Fig. 5).