DE670250C

DE670250C - Control device to keep the thermal losses of high voltage cables even

Info

Publication number: DE670250C
Application number: DER96104D
Authority: DE
Original assignee: Rheinische Draht & Kabelwerke
Current assignee: Rheinische Draht & Kabelwerke
Priority date: 1930-10-31
Filing date: 1930-10-31
Publication date: 1939-01-14

Description

Regelvorrichtung zum Gleichmäßighalten der Stromwärmeverluste von Hochspannungskabeln Zusatz zum Zusatzpatent 661 692 In dem Hauptpatent ist ein Verfahren beschrieben, das dazu dient, Hochspannungskabel beim Betrieb durch Heizung auf annähernd gleichmäßiger, von der Betriebs: leistung» umabhängiger Temperatur zu halten.Control means for uniformly maintaining the current heat losses of high voltage cables addition to the patent of addition 661 692 in the main patent, a method is described which serves to high-voltage cable in operation by heating to an approximately uniform, of the operation: power to maintain "umabhängiger temperature.

Die Erfindung zeigt, wie die selbsttätige Regelung der Heizung besonders vorteilhaft durchgeführt werden kann.The invention shows how the automatic control of the heating in particular can be carried out advantageously.

In Abb. i ist ein ausführliches Schaltungsibeispiel für ein Drehstro@mkab;el dargestellt, das nach Patent 661 692 geheizt werden. soll. Jede der drei Adern l?, S, T ist in zwei gegeneinander isolierte Teilleiter 7 und 8 aufgespalten, die :an einem Ende unmittelbar, am anderen aber über die zugehörige sekundäre Wicklung 2 des Heiztransformatiors verbunden sind. Die beispielsweise in Stern. geschalteten primären Wicklungen 3 werden von einer regelbaren Spannungsquelle q. erregt, so daß auch dann ein Heizstrom fließen kann, wenn der Generator 5 und der Speisetransformator 6 spannungslos sind.In Fig. I a detailed Schaltungsibeispiel a Drehstro @ mkab is; el shown, which are heated by Patent 661,692. target. Each of the three wires 1 ?, S, T is split into two mutually insulated sub-conductors 7 and 8, which are connected directly at one end, but connected via the associated secondary winding 2 of the heating transformer at the other. The one in Stern, for example. switched primary windings 3 are from a controllable voltage source q. energized, so that a heating current can flow even when the generator 5 and the supply transformer 6 are de-energized.

Verhalten sich die Windungszahlen der durch die Anzapfung ,abgeteilten Wicklungen 2 und deren Ohmsche Widerstände wie die Widerstände @a -,- und b ..r der beiden Teilleiter des Kabels, so verteilt sich der Nutzstro,m J ,auf die Teilleiter entsprechend ihrem Kupferquerschnitt, so daß in diesen die Ströme Ji und J. fließen. Der Heiztransformator ruft keinen Spannungsabfall hervor, da sich die Ströme umgekehrt wie die Win:dungsizahlen verhalten und die magnetischen Felder beider Teilströme sich ausgleichen. Ist das Kabel nicht voll belastet, so kann seine Tem; peratur durch Erregung der die Primärwicklungen 3 der Heiztransformatoren speisenden Stromquelle q, gleichmäßig gehalten werden.If the number of turns of the windings 2 separated by the tap and their ohmic resistances behave like the resistors @a -, - and b ..r of the two sub-conductors of the cable, the useful current, m J, is distributed over the sub-conductors according to their copper cross-section so that currents Ji and J. flow into them. The heating transformer does not cause a voltage drop, since the currents behave in reverse as the winding numbers and the magnetic fields of both partial currents are balanced out. If the cable is not fully loaded, its tem; temperature by excitation of the primary windings 3 of the filament transformers feeding the current source q can be kept uniform.

Die selbsttätige Regelung der Heizung erfolgt erfindungsgemäß durch Geräte, die die elektrischen Verluste unveränderlich halten, z. B. durch die Verwendung eines Hitzdrahtw attmeters, dessen beiden Hitzdrahthälften unter Zwischenschaltung je eines Stromwandlers die in den Teilleitern fließenden Ströme zugeführt werden.The automatic regulation of the heating takes place according to the invention Devices that keep the electrical losses invariable, e.g. B. through the use a hot wire wattmeter, whose two hot wire halves are interposed The currents flowing in the partial conductors are fed to one current transformer each.

Auch ein Dynamometer mit Hintereinanderschaltun;g der Spulen oder eine Zählerscheibe kann benutzt werden, bei welcher Strom- und Spannungsspule hinterenandergesch;al.tet sind, so daß das Drehmoment mit dem Quadrat des Stromes wächst, wenn erfindungsgemäß zwei solcher Systeme so ,auf eine gemeinsame Welle gesetzt werden, daß die Drehmomente des Betriebs- und des Heizstromes im gleichen Sinne wirken. In Abb. 2 ist eine solche Regeleinrichtung schematisch dargestellt. Auf der Welle 18 sitzen. die von dem Nutz- bzw. Heizstrom durchflossenen Dynamometer 1q. und 15, deren im gleichen Sinne wirkende Drehmomente von der Spiralfeder 19 ausgeglichen werden. Beim Ausschwenken .aus der Nullage nach der einen. :oder anderen Richtung werden -die Kontakte 17, die dein Heizstrom steuern, betätigt. Die zur Betätigung der Dynamometer erforderlichen Ströme liefern die in. der Abb. i mit 16 bezeichneten Stromwandler.A dynamometer with the coils connected in series or a counter disc can also be used, in which the current and voltage coils are connected one behind the other, so that the torque increases with the square of the current if, according to the invention, two such systems are shared with one another Shaft are set so that the torques of the operating and heating current act in the same sense. Such a control device is shown schematically in Fig. 2. Sit on the shaft 1 8. the dynamometer 1q through which the useful or heating current flows. and 15, whose torques acting in the same sense are compensated by the spiral spring 1 9. When swiveling out of the zero position to the one. : or in another direction -the contacts 17, which control your heating current, are operated. The currents required to operate the dynamometer are supplied by the current transformers marked 16 in Fig. I.

Das an Stromwandler 16a (Abb.-i) angeschlossene Amperemeter maßt den für die übertragene Leistung maßgebenden Gesamtstrom J = JI -i- J2, während die beiden Stromwandler 16 die um :den Heizstrom i verkleinerten oder vergrößerten Teilströme Ja und J2, also z. B. J1+1 und J2-1, messen. Beim Heizstrom i = o ist aJi = bJ2, da der Spannungsabfall auf beiden Teilleitern gleich sein muß. Die gesamte in jeder Phase entwickelte Stromwärme ist N=a#r (Ji+i)2+br (J2-y)2. Wird nun über den einen der Stromwandler 16 der Strom Ji+i dem System 1q. (Abb. 2) und über den anderen der Strom J2 - i dem System 15. zugeführt, so üben, diese ,auf die Welle 18 ein Drehmoment NI aus, das mit der Summe der Stromquadrate wächst. Es ist also M -A (J1+1)2 -f-- B (J2-1)2. A und B sind von, dem übersetzungsverhältnis der Stromwandler und von den Windungszahlen der Dynamometer abhängige Konstante. Wählt man A = C # a r und B = c # b Y, so ist M = c # N und das Drehmoment ein Maß für die Strömwärmeverluste.The ammeter connected to current transformer 16a (Fig.-i) measures the total current J = JI -i- J2, which is decisive for the transmitted power, while the two current transformers 1 6 measure the partial currents Ja and J2, which is reduced or increased by: the heating current i, i.e. z . Measure e.g. J1 + 1 and J2-1. With the heating current i = o , aJi = bJ2, since the voltage drop on both partial conductors must be the same. The total electricity heat developed in each phase is N = a # r (Ji + i) 2 + br (J2-y) 2. If the current Ji + i is now transferred to the system 1q via one of the current transformers 1 6. (Fig. 2) and on the other of the current J2 - i the system 1 5. fed so practice of this, on the shaft 1 8 NI torque which increases with the sum of the power squares. So it's M -A (J1 + 1) 2 -f-- B (J2-1) 2. A and B are constants dependent on the transmission ratio of the current transformers and the number of turns in the dynamometer. If you choose A = C # a r and B = c # b Y, then M = c # N and the torque is a measure of the flow heat losses.

Die Feder i g muß so vorgespannt sein, daß bei i =,o und J = Max der auf der Welle sitzende Aren. zwischen den Kontakten. 17 in Ruhestellung steht. Sinkt nun der Nutzstrom J und mit ihm die Teilströme JI und J2, so überwiegt das Drehmoment der Feder i g, und die Welle 18 wird sich z. B. im Uhrzeige@-sinn drehen, wobei der Kontaktarm. den Kontakt 17a schließt, der die Stromquelle ¢ (Abb. i, z. B. einen Drehregler) so lange erregt, bis ein Heizstromi fließt, bei dem die Steuer, welle 18 wieder im Gleichgewicht ist, dann treten ;aber im, Kabel auch wieder die gleichen Stromwärmeverluste auf, und seine Temperatur kann. sich nicht ändern. Wird darüber hinaus die Berücksichtigung der geringen jahreszeitlichen Schwankungen der Kabelumgebungstemp:erätur gewünscht, so kann den Dynamometern :ein @entsprechender Widerstand parallel geschaltet oder, noch einfacher, die Vorspannung der Feder i g veränderlich gemacht werden.The spring ig must be pretensioned so that at i =, o and J = Max the Aren sitting on the shaft. between contacts. 17 is in the rest position. If the useful current J drops and with it the partial currents JI and J2, the torque of the spring ig predominates, and the shaft 1 8 is z. B. rotate clockwise @ -sense, with the contact arm. the contact 17a closes, which energizes the power source (Fig. i, e.g. a rotary control) until a heating current flows, in which the control shaft 18 is again in equilibrium, then kick; but in the cable too again the same current heat losses on, and its temperature can. do not change. If, in addition, the consideration of the slight seasonal fluctuations in the cable ambient temperature is desired, the dynamometers can be: connected in parallel with an appropriate resistor or, even simpler, the preload of the spring i g can be made variable.

Steigt der BetriebsstromJ wieder, so überwiegt das elektrische Drehmoment l17, und die Welle 18 dreht sich im Gegensinn, bis der Kontakt I 7v die Stromquelle q: entregt und damit den Heizstrom ,auf :einen solchen Betrag verkleinert, daß wieder :die ursprünglichen Stro#mwärmeverluste im Leiter .auftreten.If the operating current J increases again, the electrical torque l17 predominates, and the shaft 18 rotates in the opposite direction until the contact I 7v de-energizes the current source q: and thus the heating current is reduced to such an amount that again: the original current heat losses in the conductor.

Durch Gegeneinanderschaltung der beiden Stromwandler i 6,oder dadurch, däß die beiden Teilleiter so an einen Stromwandler mit zwei Erregerwicklungen angeschlossen werden, daß die in ihnen. fließenden Ströme den Stromwandlerkern in @entgegengesetztem Sinai magnetisieren; kann der Heizstrom! unmittelbar gemessen und unter Heranziehung des an 16,1 gemessenen Nutzstromes eine der beschriebenen ähnliche Regeleinrichtung geschaffen werden.By connecting the two current transformers i 6 against each other, or by that the two sub-conductors are connected to a current transformer with two excitation windings be that in them. flowing currents the current transformer core in @ opposite Magnetize Sinai; can the heating current! measured directly and with reference of the useful current measured at 16.1 a control device similar to the one described be created.

Die Kondensatoren. 9 stellen die Erdkapazität des äußeren der beiden konzentrisch zueinander liegenden Teilleiter :dar. Um zu vermeiden, daß, :der vom Speisepunkt 6 bis zum Ende i abnehmende Ladestrom des Kabels eine ungleichmäßige Erwärmung des Leiters hervorruft, kann er bei längeren Strecken durch Drosselspulen io, die voneinander getrennt .angeordnet sind, ausgeglichen werden.The capacitors. 9 represent the earth capacitance of the outer of the two concentric sub-conductors: dar. To avoid that: the from Feed point 6 to the end i decreasing charging current of the cable an uneven Causes the conductor to heat up, it can be caused by inductors over longer distances io, which are arranged separately from one another, are balanced.

Claims

PATENTANSPRL CI3 control apparatus for uniformly maintaining the current heat losses of high voltage cables, which are electrically heated according to patent 661692, terized in -zeichnet that the active current and the heating current. or the currents flowing in the partial conductors of a wire each act on a measuring system in which the useful and heating current always cause a rotation that always acts in the same sense, and that these measuring systems are connected to one another in such a way that the torques caused by the individual currents are mutually exclusive sum up. ,