DE667088C

DE667088C - Switching arrangement for supplying, regulating or monitoring the heating current in a high-voltage cable heated according to patent 610419

Info

Publication number: DE667088C
Application number: DE1930667088D
Authority: DE
Original assignee: Rheinische Draht & Kabelwerke
Current assignee: Rheinische Draht & Kabelwerke
Priority date: 1930-12-05
Filing date: 1930-12-05
Publication date: 1938-11-04

Description

Schaltanordnung zur Lieferung, Regelung oder Überwachung des Heizstromes in einem nach Patent 610419 geheizten Hochspannungskabel Zusatz zum Patent 610419 Die Erfindung bezieht sich auf Hochspannungskabel mit ausgeglichener Erwärmung, die durch einen Heizstrom auf nahezu gleichmäßiger Temperatur gehalten werden. Von den bisher zu diesem Zweck vorgeschlagenen, mit dem Kabel verbundenen Geräten ist zum mindesten ein Teil unmittelbar reit dem hochspannungsführenden Leiter des Kabels leitend verbunden, wodurch eine isolierte Aufstellung der Geräte und die Anwendung besonderer Vorsichtsmaßregeln erforderlich ist.Switching arrangement for delivery, regulation or monitoring of the heating current in a high-voltage cable heated according to patent 610419, addition to patent 610419 The invention relates to high voltage cables with balanced heating, which are kept at an almost constant temperature by a heating current. from is the cable-connected devices proposed so far for this purpose at least one part directly rides the high-voltage conductor of the cable Conductively connected, creating an isolated installation of the devices and the application special precautionary measures is required.

Die nachstehend beschriebenen Schaltungen gestatten, die zur zusätzlichen Heizung -und Temperaturüberwachung dienenden Geräte ä@uf Erdpotential zu bringen. Dies wird dadurch ermöglicht, daß diese Apparate nicht an der Hochspannungsseite der Sekundärwicklung des Betriebstransformators, sondern auf. der Nullpunktseite angeschlossen sind, die normalerweise keine Spannung gegen Erde führt. Diese Schaltung bedingt zwar, da@ß der Heizstrom den Transformator durchfließt, doch ist es andererseits oft erwünscht, auch den Transformator auf gleichmäßiger Temperatur zu halten, zumal es im Wesen der Erfindung liegt, daß eine Überlastung nicht auftreten. kann, da die Wärmewirkung des Heizstromes niemals die des höchstzulässigen Betriebsstro@m@es überschreitet. Ferner gestattet die Schaltung die einfache und gefahrlose Bedienung der Geräte und eine leichtere Ausführung der Isolierung.The circuits described below allow the additional Bring heating and temperature monitoring devices to earth potential. This is made possible by the fact that these devices are not on the high-voltage side the secondary winding of the operating transformer, but on. the zero point side connected, which normally has no voltage to earth. This circuit It does cause the heating current to flow through the transformer, but it is on the other hand it is often desirable to keep the transformer at a constant temperature, especially since it is in the essence of the invention that overload does not occur. can, there the thermal effect of the heating current never that of the maximum permissible operating current exceeds. Furthermore, the circuit allows simple and safe operation of the devices and a lighter version of the insulation.

Die-Wirkungsweise sei an einigen Ausführungsformen erläutert.The mode of operation will be explained using some embodiments.

Gemäß der Erfindung ist es grundsätzlich möglich, die Nullpunkte der Sekundärwicklung des den Betriebsstrom., liefernden und der Pririiärwicklung des den. Betriebsstrom aufnehmenden Transformators unter Zwischenschaltung einer geeigneten Heizstromquelle mit Hilfe einer besonderen, in den Zeichnungen nicht dargestellten Leitung zu verbinden. In vielen Fällen können zu dieser Verbindung bereits vorhandene Aushilfsadern oder, wenn ein zweites Kabel mit je einem eigenen Transformator am Anfang und Ende vorhanden ist, dieses Kabel samt seinen Transformatoren verwendet werden. Diese Schaltung .gibt eine vorzügliche Heizung der Kabel, kann aber unter Umständen durch die vom Heizstrom hervorgerufene zusätzlich( gnetisierung des Eisens unerwünschte wellen. hervorrufen. Nach der in Abb. i schematisch wie- gegebenen Schaltung sind diese Nebenerscheinungendadurch ausgeschaltet, daß sich die magnetischen Wirkungen der Heizströme auf den Eisenkern des Transformators gegenseitig aufheben.According to the invention, it is basically possible to set the zero points of the secondary winding of the operating current., Supplying and the primary winding of the. To connect operating current consuming transformer with the interposition of a suitable heating current source with the help of a special line, not shown in the drawings. In many cases, existing auxiliary wires can be used for this connection or, if there is a second cable with its own transformer at the beginning and end, this cable and its transformers can be used. This circuit gives excellent heating of the cables, but can be affected by the additionally caused by the heating current ( gnetization of iron undesirable waves. cause. According to the diagram shown in Fig. Given the circuit, these side effects are eliminated by the fact that the magnetic effects of the heating currents on the iron core of the transformer cancel each other out.

In Abb. i bedeutet U V W die drei Phasen einer Drehstromanlage. Jeder der Leiter 8; 8', 8" ist in ran sich bekannter Weise in zwei gegeneinander isolierte Teilleiter aufgeteilt, die an einem Ende unmittelbar zu einer Schleife verbunden sind. Dort ist ein Transformator mit den Wicklungen 9, 9', g" angeschlossen. Sein hochspannungsseitiger Sternpunkt kann in üblicher Weise, gegebenenfalls über Erdschlußstromlöschspulen oder Widerstände, geerdet sein. In der Zeichnung ist das nicht dargestellt.In Fig. I, U V W means the three phases of a three-phase system. Each of the conductors 8; 8 ', 8 "is divided in a manner known per se into two partial conductors insulated from one another, which are directly connected to form a loop at one end. A transformer with windings 9, 9', g" is connected there. Its star point on the high-voltage side can be earthed in the usual way, if necessary via earth-fault current extinguishing coils or resistors. This is not shown in the drawing.

Am anderen Ende sind die Teilleiter einer jeden Phase ,an die zugehörigen Doppelwicklungen 7, 7' und 7" ;eines Transformators angeschlossen. 6, 6' und 6" sind dessen Niederspannungswicklungen. 18 ist die Stromquelle oder der Verbraucher. Die Wicklung 7 einer jeden Phase ist in. mindestens zwei gegeneinander isolierte Wicklungen aufgeteilt, die möglichst genau gleiche @elektrische Eigenschaften haben sollen. Das kann z. B. dadurch erreicht werden, daß bei der Herstellung der Wicklungen zwei gleichsinnig gewickelte parallele oder zwei verdrillte Drähte auf den Spulenkörper auflaufen. Grundsätzlich ist auch die Verwendung von zwei Transformatoren mit hinreichend gleichen Eigens,cliaften möglich. Insbesondere können auf diese Weise auch die in Abb.4 dargestellten isolierten Drähte 38, 39 'und 4o, die zur Überwachung der Temperatur dienen, bis zu den an Erdpotential liegenden überwachungsgeräten geführt werden, ohne daß das magnetische Feld des Transformators einen. störenden Einfloß auf die Maßschleife ausübt. Die Isolierung der Teilwicklungen gegeneinander mu ,ß hierbei nur dem Spannungsabfall der in den Leiterschlaufen 8, 8' und 8" fließenden Heizströme widerstehen. Diese Spannung ist gegenüber der Betriebsspannung aber stets klein, so daß die Isolierung keine Schwierigkeiten bereitet.At the other end, the sub-conductors of each phase are connected to the associated double windings 7, 7 'and 7 "; of a transformer. 6, 6' and 6" are its low-voltage windings. 18 is the power source or consumer. The winding 7 of each phase is divided into at least two windings which are insulated from one another and which should have the same electrical properties as possible. This can be B. can be achieved in that two co-wound parallel or two twisted wires run onto the bobbin during the manufacture of the windings. In principle, it is also possible to use two transformers with sufficiently identical properties. In particular, in this way the insulated wires 38, 39 'and 4o shown in Figure 4, which are used to monitor the temperature, can be routed to the monitoring devices at ground potential without the magnetic field of the transformer interfering. has a disruptive influence on the measurement loop. The insulation of the partial windings from one another only has to withstand the voltage drop of the heating currents flowing in the conductor loops 8, 8 'and 8 ". This voltage is always small compared to the operating voltage, so that the insulation does not cause any difficulties.

Die dem Nullpunkt zugewendeten Enden der Wicklungen 7, 7' und 7" sind bei Verwendung nur eines Gerätes i o gemäß Abb. i gruppenweise parallel geschaltet und über die gegebenenfalls auch mit geteilter Wicklung ausgeführte Erdschlußlöschspule i g an die Klemmen i i und 12 des Gerätes i o so angeschlossen, daß für den Heizstrom drei parallel geschaltete Schleifen 8; 8' und 8" entstehen. In dem Gerät i o besteht zwischen den Klemmen i i, 12 und 13 in jedem Fall eine leitende Verbindung.The ends of the windings 7, 7 'and 7 "facing the zero point are connected in groups in parallel when using only one device io as shown in Fig that three loops 8; 8 'and 8 "connected in parallel are created for the heating current. In the apparatus io is between terminals II, 12 and 1 3 in each case a conducting connection.

Dient das Gerät io zur Heizung, so müssen diese Verbindungen ebenso wie die TeilwIclC-lvn;gen 7, 7' und 7" folgender Bedingung genügen: Die Widerstände der beiden Zweige i i; 13 und 12, 13 müssen im gleichen Verhältnis zueinander stehen wie die Widerstände der angeschlossenen Teilleiter. Dann herrscht in der Spannungsverteilung völlige Gleichheit: Das Magnetfeld in den Schenkeln der Transformatoren wird nämlich die beiden parallel geschalteten gleichen. Kreise einer jeden Phase gleich induzieren., und die natürliche Stromverteilung .auf die: beiden Teilletter wird so erfolgen, daß gleichmäßige Stromdichte herrscht. Das ist der normale Betriebsfall bei voller Belastung der Kabel; er gibt die geringste Leitererwärmung. 13 ist dann Gleichheitspunkt der Spannung (hier Sternpunkt) und kann gegebenenfalls unmittelbar an Erde gelegt weiden. An Steile der Erds.chlußstromlöschspule ig kann. auch ein Erdungswiderst:and gewählt werden.If the device io is used for heating, these connections as well as the TeilwIclC-lvn; gen 7, 7 'and 7 "must meet the following condition: The resistances of the two branches ii; 1 3 and 12, 1 3 must be in the same ratio to each other like the resistances of the connected sub-conductors. Then there is complete equality in the voltage distribution: the magnetic field in the legs of the transformers will namely induce the two parallel-connected equal circles of each phase, and the natural current distribution on the two sub-letters will be like this This is the normal operating case when the cables are fully loaded; it gives the least conductor heating. 1 3 is then the point of equality of the voltage (here the star point) and can be connected directly to earth if necessary A grounding resistor can also be selected.

Der im Kabel fließende Betriebsstrom kann dadurch gemessen werden; daß die beiden Teilleiter ran -einen mit zwei Erregerwicklungen gleicher Windungszahl versehenen Stromwandler angeschlossen werden. In der an das Amperemeter angeschlossenen Sekundärwicklung ist dann der Strom stets dem vom Kabel übertragenen Betriebsstrom proportional. Der Heizstrom in der Leiterschleife hat auf das Amperemeter keine Einwirkung, da die beiden Erregerwicklungen auf die Sekundärwicklung gleich stark, aber in, entgegengesetztem Sinn induzierend wirken. Bei bekanntem Betriebsstrom kann nun der.erforderliche Heizstrom eingestellt werden.The operating current flowing in the cable can thus be measured; that the two sub-conductors ran - one with two excitation windings with the same number of turns equipped current transformer can be connected. In the connected to the ammeter Secondary winding is then the current always the operating current transmitted by the cable proportional. The heating current in the conductor loop has no effect on the ammeter Effect, since the two excitation windings are equally strong on the secondary winding, but have an inducing effect in the opposite sense. If the operating current is known the required heating current can now be set.

Dient das Gerät i o zur Heizung, so ruß es zur Lieferung eines entsprechenden Gleich-oder Weichselstromes geeignet sein.. Zu bemessen ist es- für die bei niedrigster Belastung aufzubringende zusätzliche Heizleistung: Wird. Gleichstrom gewählt, so kann. mit Vorteil eIne kollektorlose Gleichstrommaschine gewählt werden, da deren Schleifringe durch die insbesondere bei Erd- und Kurzschlüssen auftretenden höhen Stromstärken. weniger gefährdet werden als ein Kollektor. Eine besonders vorteilhafte Anordnung ergibt sich, wenn die Wicklung dieser Maschine symmetrisch ausgeführt wird, so da:ß sich die magnetisüe; senden Wirkungen des Betriebsstromes in den Kreisaal. i i, 13 und 12, 13 auf die Eisenteile der Maschine gegenseitig aufheben. Die Veränderlichkeit der zusätzlichen He' :zwixkung ist daain durch die Veränderlichkeit der Gleichstromspannung gegeben.If the device is used for heating, it should be suitable for supplying a corresponding direct or Vistula current. DC selected so can. A brushless DC machine can be chosen with advantage, since its slip rings are due to the high currents that occur in particular in the event of earth faults and short circuits. are less endangered than a collector. A particularly advantageous arrangement is obtained when the winding of this machine is designed symmetrically so that: ß the magnetisüe; send effects of the operating current into the Kreisaal. ii, 1 3 and 12, 1 3 on the iron parts of the machine cancel each other. The variability of the additional He ': Zwixkung is given by the variability of the direct current voltage.

Wird zur Heizung Wechselstrom gewählt,, so ist das Gerät io der in Abb. 2 dargestellte Transformator. 1i, 12 ist die-in der elektrischen Mitte 13 angezapfte Sekandäxwicklung. Die elektrische Mitte der Transformatorenwicklung ist jener Punkt, der sie im Verhältnis der Widerstände der Teilleiter teilt. Dann kann der Betriebsstrom in der mit einer regelbaren Spannung gespeisten Primärwicklung 14 keine Spannung induzieren, während die Wicklung 14 in den aus den Teilleitern gebildeten Schleifen einen willkürlich einstellbaren Heizstrom hervorruft.If alternating current is selected for heating, the device is io that in Fig. 2 shown transformer. 1i, 12 is the one tapped in the electrical center 13 Secandax winding. The electrical center of the transformer winding is that point which shares them in the ratio of the resistances of the sub-conductors. Then the operating current can no voltage in the primary winding 14 which is fed with a controllable voltage induce, while the winding 14 in the loops formed from the partial conductors causes an arbitrarily adjustable heating current.

Grundsätzlich ist es möglich, jede der doppelten Phasenwicklungen 7, 7' und 7" mit je einem Heizapparat i o, i o' und i o" zu versehen und die Spa;nnungsgleichheitspunkte 13, 13' und I Y' dieser Geräte zu :einem gemein.-samen Nullpunkt zusammenzuschließen; dadurch wird der Vorteil erreicht, daß die Heizung einer jeden einzelnen Phase für sich reguliert werden kann. In diesem Fall ist diie Anwendung kollektorloser Gleichstrommaschinein besonders vorteilhaft.In principle, it is possible to provide each of the double phase windings 7, 7 'and 7 "with a heating device io, io' and io" and the equality points 13, 13 ' and I Y' of these devices to: one common Merge zero point; this has the advantage that the heating of each individual phase can be regulated individually. In this case, the use of a brushless DC machine is particularly advantageous.

In der eben beschriebenen Schaltung können die drei Heizgeräte wegfallen, wenn gemäß Abb.3 jede der am Kabel liegenden Doppelwicklungen 7, 7' und 7" an dem dem Nullpunkt zugewendeten Ende mit an sich bekannten Stufenschaltern versehen wird, deren Wanderkontakte 15 und 16 zum gemeinsamen Nullpunkt 13 führen. Stehen die beiden Kontakte 15 und 16 auf gleichen Anz.apfungen, so herrscht völlige Gleichheit und somit gleichmäßige Stromdichte in den. Teilleitern des Kabels. Stehen sie auf verschiedenen Kontaktstufen, so wird in der einen Leiterhälfte eine größere Spannung erzeugt als in der anderen, so daß in der aus den Teilleiteim gebildeten Schleife ein Strom fließen wird. An sich ist nur ein Stufenkontakt an einer Wicklungshälfte nötig. -Durch Wahl von je einem Wanderkontakt an jeder Teilwicklung wird aber ein weiterer Vorteil erreicht; Kontakt 15 kann. z. B. .so eingestellt werden, daß am Ende des Kabels die verlangte Spannung herrscht, und Kontakt 16 .so, daß in der Leiterschleife ein. Heizstrom von ;ausreichender Stärke fließt.In the just described circuit, the three heaters can be omitted if in accordance with Fig.3, each of the lying on the cable double coils 7, 7 'and 7 "provided at the facing the zero point end in itself known step switches whose traveling contacts 1 5 and 1 6 lead to the common zero point 13. If the two contacts 1 5 and 1 6 are on the same taps, then there is complete equality and thus a uniform current density in the sub-conductors of the cable Voltage is generated than in the other, so that a current will flow in the loop formed from the partial conductors. Only one step contact is required on one winding half 15 can, for example, be set so that the required voltage is present at the end of the cable, and contact 16 so that a n. Heating current of sufficient strength flows.

Handelt es sich nicht um Drehstrom, sondern um Evnphasenwechselstrom, so sind nur zwei Phasen, z. B. U -und V, vorhanden.If it is not three-phase, but single-phase alternating current, so there are only two phases, e.g. B. U and V available.

Soll mit der geschilderten Anordnung die Temperatur der Leiter überwacht werden., so ist jede Phase des Transformators mit je einer für eine der Meßleitungen 38, 39, 40 (Abb. 4) bestimmten weiteren, .den Wicklungen 7, 7', 7" entsprechenden Wicklung auszuführen. An diese sind'hochspannungsseitig die Hilfsleiter 38, 39, 4o, nullpunktseitig aber die Pole einer für die Temperaturmessung mit eingelegten Hilfsleitern bekanntgewordenen und an Stelle des Gerätes i o zu setzenden. Meßbrücke oder Meßschaltung anzuschließen.The temperature of the conductors is to be monitored with the arrangement described so each phase of the transformer is one for one of the measuring lines 38, 39, 40 (Fig. 4) certain further, .the windings 7, 7 ', 7 "corresponding Winding. The auxiliary conductors 38, 39, 4o, on the zero point side but the poles of one inserted for temperature measurement Auxiliary ladders become known and to be set in place of the device i o. Measuring bridge or measuring circuit to be connected.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Switching arrangement for delivery, regulation or monitoring of the heating current in a high-voltage cable heated according to patent 6 i o 4 i 9, thereby characterized in that the supply of the auxiliary currents ran to the zero points of the Cable related windings of one or both convert the operating current Transformers takes place.

2. Switching arrangement for delivery, regulation or monitoring of the heating current m a cable according to claim i with split conductors and @ or with inserted measuring lines, characterized in that the with the cable in connection standing windings of one of the operating transformers in at least two against each other isolated, parallel for the operating current, but in Part windings connected in series. are split up and that the. supplying the heating current or monitoring devices connected between the zero points of these partial windings are, while the high-voltage side ends of the partial windings of the transformer with the corresponding sub-conductors and / or measuring lines of the cable in connection .stand.

3. Switching arrangement for supplying the heating current in a cable according to claim i or 2; characterized in that the heating current is supplied by a special heating transformer, whose secondary winding is grounded in the electrical center (13) ; and whose variable voltage primary winding (i4) is arranged so that the operating current generates a voltage in it .

4. Switching arrangement for Delivery of the heating current in an I @ abel according to claim 2, characterized in that that when the heating current is generated by the main field of one of the operating transformers at least one of the partial windings connected to the partial conductors of each phase this transformer is provided with a tap contact of a type known per se is.

5. Switching arrangement for supplying deg heating current in a cable according to claim i, characterized in that the zero points of both operating transformers above a special return line, preferably using existing auxiliary wires or parallel cables, are connected to each other and that in this line a heating current source is switched on.

6. Switching arrangement for the supply of direct current as a heating current in a cable according to claim r, z or 5, characterized by the Use of a DC machine with slip rings (unipolar machine).