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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kommutierungsvorrichtung und
ein Kommutierungsverfahren für
ein Teilstück
einer Transportleitung für elektrische
Energie, die mehrere Phasenleitungen aufweist. In dem vorliegenden
Text wird das, was vom Fachmann gewöhnlich "Phase" genannt wird, "Phasenleitung" genannt. Die Vorrichtung und das Verfahren
können
u. a., jedoch nicht ausschließlich, dazu
dienen, eine Transportleitung für
elektrische Energie zu enteisen oder aber den Leistungsfluss durch
eine Transportleitung für
elektrische Energie auf statische oder dynamische Weise zu modifizieren.
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Es
gibt, wie im Stand der Technik bekannt ist, das amerikanische Patent
Nr. 2,797,344, erteilt am 25. Juni 1957, das als Erfinder W. T.
Peirce nennt. Dieses Patent beschreibt eine Vorrichtung, um Elektrokabel
zu enteisen bzw. abzutauen. Dieses Patent schlägt vor, dass bei einer Elektroenergieübertragungsleitung
ein Kabel als ein Paar voneinander isolierter Leiter ausgeführt sein
sollte. Eine Strombrücke ist
in Reihe mit den Leitern vorgesehen. Es ist ein Mittel zum Öffnen der
Strombrücke
und ein weiteres Mittel zum Steuern des Betriebs der Strombrücke als Reaktion
auf eine Ansammlung von Eis auf dem Kabel vorgesehen. Die Strombrücke umfasst
einen normalerweise geschlossenen Schalter, der durch das Mittel,
das auf eine Eisansammlung auf dem Kabel reagiert, geöffnet wird.
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Außerdem gibt
es, wie im Stand der Technik bekannt ist, das amerikanische Patent
Nr. 4,082,962, erteilt am 4. April 1978, das als Erfinder Vladimir
Vladimirovich BURGSDORF u. a. nennt. Dieses Patent beschreibt eine
Vorrichtung, um unter Verwendung eines Gleichstroms in den Leitern
einer hängenden Energieübertragungsleitung
das Eis schmelzen zu lassen. Dieses Patent schlägt vor, einen Gleichrichter zu
verwenden, der vorübergehend
an ein Ende eines der Leiter der Leitung angeschlossen wird. Die
Vorrichtung umfasst außerdem
einen Erdungskreis sowie einen Siebkreis, die parallel zu dem Gleichrichter geschaltet
sind. Die in diesem Patent vorgeschlagene Schaltung benutzt einen
gleichgerichteten Strom, um die Leitung zu enteisen bzw. abzutauen.
Für jeden
Abschnitt der Leitung werden ein Gleichrichter, ein Erdungskreis
sowie ein Siebkreis verwendet.
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Außerdem gibt
es, wie im Stand der Technik bekannt ist, das amerikanische Patent
Nr. 4,126,792, erteilt am 21. November 1978, das als Erfinder Georgy
A. GENRIKH u. a. nennt. Dieses Patent schlägt ein Hochspannungsnetz für Re gionen
vor, in denen es viel Reif gibt. Dieses Patent schlägt die Verwendung
eines Gleichrichters und einer Kommutierungsschaltung, die ermöglicht,
wenigstens einen Leiter der Leitung an den Gleichrichter anzuschalten,
vor, um den Reif durch einen gleichgerichteten Strom schmelzen zu
lassen.
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Außerdem gibt
es, wie im Stand der Technik bekannt ist, das amerikanische Patent
Nr. 4,119,866, erteilt am 10. Oktober 1978, das als Erfinder Georgy Andreevich
GENRIKH u. a. nennt. Dieses Patent schlägt die Verwendung einer Gleichstromquelle
und verschiedener Schalter vor, die über einen Abschnitt der Leitung
geschaltet sind, um das Enteisen bzw. Abtauen eines Leiters der
Leitung durch Gleichstrom zu ermöglichen.
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Außerdem gibt
es, wie im Stand der Technik bekannt ist, das amerikanische Patent
Nr. 4,190,137, erteilt am 26. Februar 1980, das als Erfinder Akira SHIMADA
u. a. nennt. Dieses Patent beschreibt eine Vorrichtung, um die Straßenbahnoberleitungen
zu enteisen. Dieses Patent schlägt
vor, Schleifen mit verschiedenen Abschnitten der Straßenbahn-Speisekabel
zu bilden und einen bestimmten Transformatortyp zu benutzen, um
in den betreffenden Schleifen einen Strom fließen zu lassen, der dem Speisestrom überlagert
ist, um auf diese Weise die Speisekabel zu enteisen.
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Außerdem gibt
es, wie im Stand der Technik bekannt ist, die folgenden amerikanischen
Patente, die verschiedene Vorrichtungen und Verfahren zum Kommutieren
von Leitungen für
verschiedene Anwendungen beschreiben: 2,240,772; 2,852,075; 4,028,614;
4,085,338; 4,135,221; 4,322,632; 4,489,270; 4,492,880; 4,769,587;
5,124,882; 5,483,030; 5,734,256; 5,777,837 und 5,754,045.
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Einer
der Nachteile, der bei allen oben erwähnten Kommutierungsvorrichtungen
und -verfahren anzutreffen ist, besteht darin, dass keine dieser Vorrichtungen
oder Verfahren ermöglicht,
die Leiter eines Teilstücks
einer Transportleitung für
elektrische Energie auf wirksame und sichere Weise zu schalten.
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Eines
der Ziele der vorliegenden Erfindung ist, eine Kommutierungsvorrichtung
und ein Kommutierungsverfahren für
ein Teilstück
einer Transportleitung für
elektrische Energie vorzuschlagen, die ermöglichen, Leiter eines Teilstücks der
Leitung auf wirksame und sichere Weise zu kommutieren, ohne das
Teilstück
von der Leitung abzuschalten.
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Die
Ziele, Vorteile und weiteren Merkmale der vorliegenden Erfindung
werden deutlicher beim Lesen der folgenden nicht einschränkend zu
verstehenden Beschreibung verschiedener bevorzugter Ausführungsformen,
die lediglich bei spielhaft mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung
gegeben ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kommutierungsvorrichtung für ein Teilstück einer
Transportleitung für
elektrische Energie, die mehrere Phasenleitungen aufweist, wobei
jede der Phasenleitungen mehrere Leiter umfasst, die elektrisch
voneinander isoliert und parallelgeschaltet sind, um einen Phasenstrom
zu leiten, wobei die Leiter jeder Phasenleitung an zwei Enden des
Teilstücks
miteinander kurzgeschlossen werden, wobei die Vorrichtung dadurch
gekennzeichnet ist, dass sie umfasst:
Paare elektromechanischer
und elektronischer Unterbrecher, die parallelgeschaltet sind, um
die Leiter jeder Phasenleitung wahlweise zu öffnen bzw. zu unterbrechen
und zu schließen,
derart, dass der entsprechende Phasenstrom durch einen oder mehrere Leiter
geleitet wird;
Erfassungsmittel zum Erfassen der momentanen
Betriebsbedingungen des Teilstücks
der Transportleitung für
elektrische Energie; und
Steuermittel zum Steuern der Paare
elektromechanischer und elektronischer Unterbrecher in Abhängigkeit
von den momentanen Betriebsbedingungen des Teilstücks, wobei
die Unterbrecher jedes Paars durch die Steuersignale unabhängig voneinander
gesteuert werden.
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Vorzugsweise
umfassen die Erfassungsmittel mehrere Lastzellen, wobei wenigstens
eine Lastzelle pro Phasenleitung angebracht ist, wobei jede Lastzelle
einen Lastsensor umfasst, um einen Wert der Last zu messen, die
von der entsprechenden Phasenleitung getragen wird, einen Neigungssensor umfasst,
um ihre Neigung in Bezug auf eine vertikale Achse zu messen, einen
Temperatursensor umfasst, um eine Umgebungstemperatur zu messen,
und einen Hochfrequenzsender umfasst, um Signale auszusenden, die
den Wert der Last, die Neigung und die Umgebungstemperatur angeben.
Außerdem schließen die
Erfassungsmittel eine Steuereinheit ein, die einen Prozessor umfasst,
der erste Eingangs-Ports besitzt, um die Signale zu empfangen, die
die Betriebspositionen der Unterbrecher angeben, und zweite Eingangs-Ports
besitzt, um die Signale zu empfangen, die die Spannungen an den
Anschlüssen
der Unterbrecherpaare angeben; einen Hochfrequenzsender, der an
den Prozessor angeschaltet ist, um Signale auszusenden, die die
Betriebspositionen der Unterbrecher sowie die Spannungen angeben;
und elektrische Versorgungsmittel, die den Prozessor und den Sender
versorgen.
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Vorzugsweise
umfassen die Steuermittel den Prozessor, der außerdem Ausgänge aufweist, um die Steuersignale
auszusenden; einen Hochfrequenzempfänger, der an den Prozessor
angeschaltet ist, um die Hochfrequenz-Steuersignale zu empfangen,
anhand derer die Steuersignale erzeugt werden; einen Verstärker, der
an den Prozessor angeschaltet ist, um die Motormittel in Abhängigkeit
von den Steuersignalen zu steuern; und die elektrischen Versorgungsmittel,
um den Empfänger
und den Verstärker auch
zu versorgen.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Kommutierungsverfahren
für ein
Teilstück
einer Transportleitung für
elektrische Energie, die mehrere Phasenleitungen umfasst, wobei
jede der Phasenleitungen mehrere Leiter aufweist, die voneinander elektrisch
isoliert und parallelgeschaltet sind, um einen Phasenstrom zu leiten,
wobei die Leiter jeder Phasenleitung an zwei Enden des Teilstücks miteinander
kurzgeschlossen sind, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet
ist, dass es die folgenden Schritte umfasst:
- a)
Erfassen der momentanen Betriebsbedingungen des Teilstücks der
Transportleitung für
elektrische Energie; und
- b) Steuern von elektromechanischen und elektronischen Unterbrecherpaaren,
die in Abhängigkeit von
den im Schritt (a) erfassten Betriebsbedingungen parallel geschaltet
werden, um die Leiter jeder Phasenleitung wahlweise zu öffnen bzw.
zu unterbrechen und zu schließen,
derart, dass der entsprechende Phasenstrom durch einen oder mehrere
Leiter geleitet wird, wobei die Unterbrecher jedes Paars in voneinander
unabhängiger Weise
durch die Steuersignale gesteuert werden.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 ist
ein Schaltschema, das ein Teilstück einer
dreiphasigen Leitung zeigt, das mit Unterbrechern gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist;
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1a ist
ein Schaltschema, das eine bevorzugte Ausführungsform zeigt, um jeden
in 1 gezeigten Schalter gemäß der vorliegenden Erfindung zu
verwirklichen;
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2 ist
ein Schaltschema, das ein Teilstück einer
dreiphasigen Leitung zeigt, das mit Unterbrechern gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist;
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3 ist
ein Schaltschema, das ein Teilstück einer
dreiphasigen Leitung zeigt, das mit Unterbrechern gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist;
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4 ist
ein Schaltschema, das ein Teilstück einer
dreiphasigen Leitung zeigt, das mit Unterbrechern gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist;
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5 ist
ein Schaltschema, das ein Teilstück einer
dreiphasigen Leitung zeigt, das mit Unterbrechern gemäß einer
fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist;
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6 ist
eine schematische Darstellung, die eine bevorzugte Ausführungsform
der elektromechanischen Unterbrecher gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt;
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7 ist
ein logisches Schema der verschiedenen möglichen Betriebspositionen
einer elektromechanischen Kommutierungsvorrichtung, die vier elektromechanische
Unterbrecher gemäß der Erfindung
umfasst;
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8 ist
eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform
einer elektromechanischen Kommutierungsvorrichtung, die vier elektromechanische
Unterbrecher umfasst, die fähig sind,
das logische Schema von 7 gemäß der Erfindung zu verwirklichen;
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9 ist
eine Seiten-/Teilansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer elektromechanischen
Kommutierungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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10 ist
eine Schnittdarstellung der Vorrichtung, die in 8 dargestellt
ist, die nur einige Elemente der Schnittdarstellung zeigt;
-
11 ist
eine vollständige
Seitenansicht der in 9 gezeigten Kommutierungsvorrichtung
in einer ersten Betriebsposition;
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12 ist
eine vollständige
Seitenansicht der in 9 gezeigten Kommutierungsvorrichtung
in einer zweiten Betriebsposition;
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13 ist
eine schematische Seitenansicht, die eine Konstruktionseinzelheit
der in 11 und 12 gezeigten
Ausführungsform
zeigt;
-
14 ist
eine schematische Seitenansicht einer Konstruktionseinzelheit der
in 11, 12 und 13 gezeigten
Ausführungsform;
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15 ist
eine Seitenansicht einer weiteren elektromechanischen Kom mutierungsvorrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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16 ist
ein Blockdiagramm einer Einheit, die eine Steuereinrichtung und
einen Teil der Erfassungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst;
-
17 ist
eine Vorderansicht eines eine Transportleitung für elektrische Energie stützenden Masts,
an dem die Module gemäß der vorliegenden Erfindung
angebracht sind;
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18 ist
eine Seitenansicht des in 17 gezeigten
Masts;
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19 ist
eine Seitenansicht eines Masts, die eine zu der in 18 gezeigten
alternative Ausführungsform
zeigt;
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20 ist
ein Blockdiagramm einer Lastzelle, die den anderen Teil der Erfassungseinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung verwirklicht;
-
21 ist
eine Perspektivansicht eines der in 17 gezeigten
Module gemäß der vorliegenden Erfindung;
-
22 ist
eine Vorderansicht eines Abstandhalters des Standes der Technik;
-
23 ist
eine Vorderansicht eines für
eine Anwendung gemäß der vorliegenden
Erfindung modifizierten Abstandhalters;
-
24 ist
eine Vorderansicht eines weiteren für eine Anwendung gemäß der vorliegenden
Erfindung modifizierten Abstandhalters;
-
25 ist
eine Vorderansicht einer Hängeisolatorgruppe
des Standes der Technik;
-
26 ist
eine Vorderansicht einer für
eine Anwendung gemäß der vorliegenden
Erfindung modifizierten Hängeisolatorgruppe;
-
27 ist
ein Schaltschema einer bevorzugten Ausführungsform eines Paars aus
einem elektromechanischen und einem elektronischen Unterbrecher
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
-
28 ist
eine von der Seite gesehene konzeptuelle Darstellung einer in 26 gezeigten
thermischen Funkenstrecke in einer ersten Position. Unter einer
thermischen Funkenstrecke wird eine Einrichtung verstanden, die
während
eines ersten Zeitraums einen Lichtbogen erzeugt, wenn eine Überspannung
an den Anschlüssen
eines Raums auftritt, und während
eines zweiten Zeitraums einen Kurzschluss des Raums erzeugt, wenn
der von dem Lichtbogen erzeugte Strom einen bestimmten Schwellenwert überschreitet;
-
29 ist
eine von der Seite gesehene konzeptuelle Darstellung der in 26 gezeigten
thermischen Funkenstrecke in einer zweiten Position;
-
30 ist
eine konzeptionelle Perspektivdarstellung einer weiteren thermischen
Funkenstrecke gemäß der vorliegenden
Erfindung;
-
31 ist
eine Vorderansicht eines Masts, der eine Energietransportleitung
unterstützt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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In
der folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen ähnliche
Elemente. Anhand einer ersten Anwendung der vorliegenden Erfindung wird
erläutert,
wie sie genutzt werden kann, um ein Teilstück einer Transportleitung für elektrische
Energie durch den Joule-Effekt zu enteisen.
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Im
Prinzip kann eine Elektrizitätstransportleitung
durch den Joule-Effekt in einem Zeitraum enteist werden, der kleiner
als jener ist, in dem die Ansammlung des Eises einen kritischen
Wert, d. h. den Bruchpunkt der Leitung, erreicht, indem die Wärme genutzt wird,
die von einem Strom erzeugt wird, der kleiner als der für die Leitung
vorgesehene Strom ist, der auch Nennstrom der Leitung genannt wird.
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Bei
einer Hochspannungstransportleitung werden im Allgemeinen für jede Phasenleitung
mehrere Leiter verwendet, um die Koronaverluste zu verringern. Jedoch
ist bei einer Mehrfachleiter-Phasenleitung der Nennstrom der Transportleitung
für elektrische
Energie im Allgemeinen zu schwach, um mittels des Joule-Effekts gemäß der Formel
R·I2 zu enteisen. Um ein Enteisen mittels des
Joule-Effekts zu ermöglichen
wird die Verwendung einer Vorrichtung vorgeschlagen, die Paare aus
einem elektromechanischen und einem elektronischen Unterbrecher
aufweist, die in Reihe mit den Leitern jeder Phasenleitung geschaltet
sind, um den Strom einer Phasenleitung in einem oder in mehreren
dieser Leiter zu konzentrieren. Beispielsweise lässt bei einer 735 kV-Transportleitung
für elektrische
Energie bei einem Nennstrom von 2000 A und vier Leitern pro Phasenleitung
die Konzentration des Stroms in einem einzigen Leiter die Wärmeerzeugung
gemäß der Formel R·I2 auf das Sechzehnfache zunehmen. Eine derartige
Vorrichtung kann auch benutzt werden, um die Längsschwingungen über der
Transportleitung für elektrische
Energie durch ein Beseitigen der Eisschicht zu unterdrücken.
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Als
Beispiel wird daher eine Transportleitung für elektrische Energie mit x
Phasen betrachtet, wobei jede Phasenleitung n Leiter hat. Gemäß der vorliegen den
Erfindung umfasst die Vorrichtung n Paare aus einem elektromechanischen
und einem elektronischen Schalter pro Phasenleitung, um ein Konzentrieren
des Stroms einer Phase in einem oder in einigen dieser Leiter zu
ermöglichen.
Die Leiter sind selbstverständlich
voneinander isoliert. An jedem Ende des Teilstücks sind die n Leiter jeder
Phasenleitung kurzgeschlossen.
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In
der 1, auf die sich nun bezogen wird, ist ein Teil
einer Kommutierungsvorrichtung für
ein Teilstück 3 einer
Transportleitung für
elektrische Energie gemäß der vorliegenden
Erfindung zu sehen. Die Transportleitung für elektrische Energie kann mehrere
Phasenleitungen umfassen. Im vorliegenden Fall weist die Transportleitung
für elektrische
Energie drei Phasenleitungen 5', 7 und 9 auf.
Jede der Phasenleitungen 5', 7 und 9 umfasst
mehrere Leiter 4, die voneinander elektrisch isoliert sind,
um den Phasenstrom zu leiten. Die Leiter jeder Phasenleitung sind
an den beiden Enden des Teilstücks 3 durch Überbrückungen 2 miteinander
kurzgeschlossen.
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Die
Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst Paare elektromechanischer und elektronischer Unterbrecher 6,
die parallelgeschaltet sind, um die Leiter 4 jeder Phasenleitung 5, 7 oder 9 wahlweise
zu öffnen
bzw. zu unterbrechen und zu schließen, derart, dass der entsprechende
Phasenstrom durch einen oder mehrere Leiter geleitet wird. Eine
bevorzugte Ausführungsform
jedes Unterbrecherpaars wird detaillierter in 1a gezeigt.
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Die
Vorrichtung umfasst außerdem
eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen der momentanen Betriebsbedingungen
des Teilstücks
der Transportleitung für
elektrische Energie. Diese Erfassungseinrichtung ist zum Teil durch
die Schaltung verwirklicht, die in 16 gezeigt
ist, und zum Teil durch die in 20 gezeigte
Schaltung.
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Die
Vorrichtung umfasst außerdem
eine Steuereinrichtung zum Steuern der Paare elektromechanischer
und elektronischer Unterbrecher in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen.
Die Unterbrecher jedes Paars 6 werden in voneinander unabhängiger Weise
durch die Steuersignale gesteuert. Eine bevorzugte Ausführungsform
der Steuereinrichtung wird in Verbindung mit 16 beschrieben
und aufgezeigt.
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Jede
Phasenleitung umfasst vier Leiter 4 und ist mit vier Unterbrecherpaaren 6 ausgerüstet. Außerdem ist über jeder
Phasenleitung ein Ersatzschaltbild der Leitungsinduktivitäten und
-gegeninduktivitäten 8 und
der Leitungswiderstände 10 angegeben.
Für die
Diskussion werden die kapazitiven Wirkungen der Leitung vernachlässigt. Die
Unterbrecherpaare 6 einer Phasenleitung mit n Leitern können für ein Enteisen
Strom in 1, 2, ... oder n Leitern fließen lassen, je nach für ein Enteisen
verfügbarem Strom.
Aus Sicherheitsgründen
werden die Paare aus einem elektromechanischen und einem elektronischen
Schalter in der Weise gesteuert, dass der Phasenstrom jeder Phasenleitung
durch wenigstens einen der entsprechenden elektromechanischen Unterbrecher
geleitet wird, um die Leitung nicht zu unterbrechen. Folglich unterbrechen
die elektromechanischen Unterbrecher der Unterbrecherpaare 6 niemals
alle gleichzeitig die n Leiter einer Phasenleitung.
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Abstandhalter,
wie jene, die in 23 und 24 gezeigt
sind, sind vorgesehen, um die Leiter ein und derselben Phasenleitung
zwischen den Masten in einem bestimmten Abstand zueinander zu halten.
Diese Abstandhalter müssen
die Leiter ein und derselben Phasenleitung voneinander elektrisch
isolieren können.
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Hängeisolatorgruppen,
wie jene, die in 26 gezeigt ist, sind an den
Masten angebracht; sie stellen eine mechanische Verbindung zwischen den
Leitern und den Isolatoren her. Diese Hängeisolatorgruppen müssen die
Leiter ein und derselben Phasenleitung voneinander elektrisch isolieren.
Herkömmliche
Funkenstrecken 12, die Halbleiter-Funkenstrecken sein können, wie
etwa Avalanche-Dioden oder Varistoren, wie etwa jene, die in 1 gezeigt
sind, sind vorgesehen, um die Isolatoren der Hängeisolatorgruppen und Abstandhalter
bei einer zu großen
Stromlast der Leitung, die zu einer Überspannung zwischen den Leitern
der Phasenleitung führen
kann, zu schützen.
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Gemäß einer
zweiten Anwendung kann die vorliegende Erfindung genutzt werden,
um den Leistungsfluss in einem Teilstück einer Transportleitung für elektrische
Energie zu steuern, indem die Längsimpedanz
der Leitung mit den Unterbrecherpaaren verändert wird. Um beispielsweise
den Leistungsfluss über
einen Anschluss einer 735 kV-Übertragungsleitung,
die von Leitungen gespeist wird, die von entfernten Stauanlagen
kommen, zu verändern, genügt es, die
Betriebsposition der Unterbrecherpaare der Kommutierungsvorrichtung
zu modifizieren, um den Leistungsfluss zu modifizieren. Dazu können die
elektromechanischen Unterbrecher festgelegter Unterbrecherpaare,
die festgelegten Phasenleitungen zugeordnet sind, ständig geöffnet sein
und die elektronischen Unterbrecher festgelegter Unterbrecherpaare
benutzt werden, um die entsprechenden Leiter zu öffnen bzw. unterbrechen und
zu schließen und
auf diese Weise in Echtzeit den Leistungsfluss zu steuern und das
Stromnetz mit einer feinen und aktiven Steuerung zu stabilisieren.
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Eine
Impedanzänderung über verschiedenen
Leitungen wird einen anderen Leistungsfluss bewirken. Es gibt eine
sehr große
Anzahl möglicher Kombinationen
in Abhängigkeit
von dem Zustand, in den die verschiedenen Unterbrecherpaare versetzt werden.
Die oben beschriebene Anwendung erweist sich als sehr nützlich,
um eine aktive Stabilisierung des Netzes durch dynamisches Steuern
des Leistungsflusses vorzunehmen.
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In 1a ist
zu sehen, dass jedes Unterbrecherpaar einen elektronischen Unterbrecher 7 parallel
zu einem mechanischen Unterbrecher 5 aufweist, um ein Paar
aus einem elektromechanischen und einem elektronischen Unterbrecher 6 zu
bilden. Gemäß einer
Ausführungsform
wird der elektronische Unterbrecher 7 verwendet, um die Übergänge des entsprechenden
mechanischen Unterbrechers zu ermöglichen, und ist diesem Letzteren
untergeordnet. Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
kann jedoch der elektronische Schalter verwendet werden, um den
mechanischen Unterbrecher 5 abzulösen, wenn dieser Letztere im
Anschluss an eine Störung
für bestimmte
Leiter der Phasenleitung in der geöffneten Position bleibt.
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Der
elektromechanische Unterbrecher 5 ist mit einer Dämpfung 9 versehen.
Wenn das Unterbrecherpaar 6 schließen soll, schließt der elektronische Unterbrecher 7 vor
dem mechanischen Unterbrecher 5, und wenn der Schalter 6 öffnen soll, öffnet der
mechanische Unterbrecher 5 vor dem elektronischen Unterbrecher 7.
Der elektronische Unterbrecher 7 kann beispielsweise ein
Thyristor, Triac, GTO, MOSFET, Isolierschicht-Bipolartransistor
(IGBT) usw. sein.
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Um
eine Steuerung des Leistungsflusses zu verwirklichen muss der elektronische
Unterbrecher 7 durch einen Befehl gesteuert werden können, der von
außerhalb,
durch eine Befehlsempfangseinrichtung kommt. Das Vorhandensein einer
Befehlsempfangseinrichtung ermöglicht,
den Leistungsfluss des Netzes in Echtzeit zu verändern, indem dynamisch die
Impedanz der Leitungen geändert
wird, indem nur die elektronischen Unterbrecher 7 betätigt werden, nachdem
die mechanischen Unterbrecher 5 über bestimmten Leitungen geöffnet worden
sind. Diese Steuerung erfolgt von einer Zentraleinheit aus, die den
Leistungsfluss analysiert und die entsprechenden Signale an verschiedene
Befehlsempfangseinrichtungen schickt, um die verschiedenen elektronischen
Unterbrecher in einer dynamischen Betriebsweise zu schließen oder
zu öffnen.
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In 2 sind
nun zwei benachbarte Leitungsteilstücke zu sehen, die je weiss mit
Unterbrecherpaaren 6 ausgerüstet sind. Die Unterbrecherpaare 6 müssen einen
gegebenen Spannungswert für
eine gegebene Teilstücklänge schalten
können. Je
länger
das Teilstück
ist, desto höher
ist die Spannung, die die Unterbrecherpaare 6 schalten
müssen und
die Abstandhalter und die Hängeisolatorgruppen des
Leitungsteilstücks
aushalten müssen.
In 1 wird beispielsweise vorausgesetzt, dass die
Unterbrecherpaare 6 10 000 V schalten können; dies bestimmt eine maximale
Teilstücklänge. Wenn
bei Benutzung von für
eine Spannung von 10 000 V ausgelegten Unterbrecherpaaren die Länge des
Teilstücks verdoppelt
werden soll, kann die in 2 gezeigte Konfiguration verwendet
werden.
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Um
die Länge
des in 1 gezeigten Leitungsteilstücks zu verdoppeln wird, wobei
sich nun auf 3 bezogen wird, eine Konfiguration
vorgeschlagen, die Schalterpaare 6 verwendet, die geeignet
sind, eine Spannung von 20 000 V zu schalten. Um jedoch die Spannung,
die von den Abstandhaltern und den Hängeisolatorgruppen des Leitungsteilstücks ausgehalten
werden muss, auf 10 000 V zu begrenzen, werden die Schalterpaare
im Wesentlichen in der Mitte des Teilstücks angeordnet.
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In 4 und 5 werden
Konfigurationen vorgeschlagen, die den in 1 und 3 gezeigten ähnlich sind,
um eine Transportleitung für
elektrische Energie zu enteisen, wenn diese spannungslos ist. Es
ist wichtig anzumerken, dass die vorliegende Erfindung eine Transportleitung
für elektrische
Energie sehr gut enteisen kann, wenn diese unter Spannung steht.
Jedoch in dem Fall, in dem ein Enteisen durchgeführt wird, wenn die Leitung
spannungslos ist, wird dann eine externe Stromquelle 96 benutzt,
beispielsweise eine auf einem Lastkraftwagen installierte Stromquelle,
die beiderseits der Unterbrecherpaare 6 über Klemmen 98 angeschlossen
wird. Die Transportleitung wird enteist, indem Strom in einem oder
in mehreren der Leiter fließen
gelassen wird.
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In 6 ist
nun eine elektromechanische Kommutierungsvorrichtung zu sehen, die
elektromechanische Unterbrecher 5 umfasst. Jeder elektromechanische
Unterbrecher 5 ist dafür
bestimmt, in Reihe mit einem der Leiter des Leitungsteilstücks geschaltet
zu werden. Bewegliche Leiterkontakte 22 sind jeweils an
Anschlüsse 18 angeschaltet.
Feste Leiterkontakte 24 sind jeweils an Anschlüsse 20 angeschaltet.
Den festen Leiterkontakten 24 sind jeweils bewegliche Leiterkontakten 22 zugeordnet.
Jeder der beweglichen Leiterkontakte oder jeder der festen Leiterkontakte
weist eine teilweise unterbrochene leitende Oberfläche 26 auf.
Im vorliegenden Fall sind die beweglichen Leiterkontakte 22 mit
den teilweise unterbrochenen Kontaktoberflächen 26 versehen.
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Es
ist eine in dieser 6 nicht gezeigte Führungseinrichtung
vorgesehen, um die beweglichen Leiterkontakte 22 in Bezug
auf die entsprechenden festen Kontakte 24 entsprechend
vorgegebener Wegstrecken zu bewegen. Die teilweise unterbrochenen
Kontaktoberflächen 26 sind
in der Weise angeordnet, dass es auf der gesamten Wegstrecke immer wenigstens
eine Verbindung zwischen einem der beweglichen Leiterkontakte und
einem der festen Leiterkontakte gibt. Außerdem ist ein in 6 nicht
gezeigtes Motormittel vorgesehen, um die beweglichen Leiterkontakte
längs der
Wegstrecke zu verlagern.
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Der
Teil jedes beweglichen Leiterkontakts, der die teilweise unterbrochene
Kontaktoberfläche 26 aufweist,
wird Schaltstab genannt. Die Anschlüsse 18 sind durch
Querträgerisolatoren 28,
die den Leiter 25 von dem Leiter 23 isolieren,
mit den beweglichen Kontakten verbunden.
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In 7 ist
nun ein Beispiel für
ein logisches Schema zu sehen, das sieben mögliche Positionen einer elektromechanischen
Kommutierungsvorrichtung zeigt, die gemäß der vorliegenden Erfindung vier
elektromechanische Unterbrecher bei vier Leitern einer Phasenleitung
aufweist. In der Tabelle gibt die Ziffer 0 an, dass der Leiter unterbrochen
bzw. offen ist, während
die Ziffer 1 angibt, dass der Leiter nicht unterbrochen bzw. geschlossen
ist.
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In 8 ist
nun eine schematische Darstellung einer elektromechanischen Kommutierungsvorrichtung
zu sehen, die das in 7 gezeigte logische Schema umsetzt.
In der Waagerechten sind die verschiedenen Positionen 1 bis 7 zu
sehen, die die Kommutierungsvorrichtung einnehmen kann. Außerdem sind
in der Senkrechten vier Leiter 4 zu sehen, die von 1 bis
4 nummeriert ist. Welche Position die beweglichen Kontakte 22 auch
einnehmen, immer ist wenigstens einer der Leiter der Phasenleitung
in einer Position, in der Strom fließen kann.
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In 9 bis 14 ist
nun eine bevorzugte Ausführungsform
zu sehen, in der die elektromechanischen Unterbrecher ein und derselben
Phasenleitung in einer einzigen elektromechanischen Kommutierungsvorrichtung
zusammengefasst sind. 11 zeigt vollständig die
in 9 gezeigte Vorrichtung in der Betriebsposition
Nr. 1 des in 7 gezeigten logischen Schemas. 12 zeigt
vollständig
die in 9 und 11 gezeigte Kommutierungsvorrichtung
in der Betriebsposition Nr. 7 des in 7 gezeigten
logischen Schemas. Diese elektromechanische Kommutierungsvorrichtung
umfasst einen Rahmen 35, Anschlüsse 20, die am Rahmen 35 angebracht
und jeweils an erste Abschnitte der Leiter der Phasenleitung (nicht
gezeigt) angeschaltet sind, und feste Leiterkontakte 24,
die an die Anschlüsse 20 angeschaltet
sind.
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Außerdem umfasst
die elektromechanische Kommutierungsvorrichtung Anschlüsse 18,
die am Rahmen 35 angebracht sind und jeweils an zweite Abschnitte
der Leiter der Phasenleitung (nicht gezeigt) angeschlossen sind.
Die elektromechanische Kommutierungsvorrichtung umfasst außerdem einen beweglichen
Schlitten, der sich gegenüber
dem Rahmen 35 längs
einer Wegstrecke verlagern kann. Dieser Schlitten weist bewegliche
Leiterkontakte auf, die an die Anschlüsse 18 angeschaltet
sind. Die beweglichen Leiterkontakte 22 besitzen jeweils
teilweise unterbrochene leitende Oberflächen 26, die relativ zueinander
in der Weise angeordnet sind, dass auf der ganzen Länge der
Wegstrecke wenigstens einer der Leiter der Phasenleitung durch eine
Verbindung zwischen wenigstens einem der beweglichen Leiterkontakte 22 und
wenigstens einem der festen Leiterkontakte 24 geschlossen
ist.
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Die
elektromechanische Kommutierungsvorrichtung umfasst außerdem eine
Führungseinrichtung,
um den Schlitten seine Wegstrecke entlangzuführen. Diese Führungseinrichtung
umfasst Schienen 36, die am Rahmen 35 angebracht
sind, und Linearlager 34, die an dem Schlitten angebracht
sind und längs
der Schienen 36 gleiten können. Flexible Kabel 39 verbinden
die beweglichen Leiterkontakte 22 mit den Anschlüssen 18.
Die in 9, 11 und 12 gezeigten
Pfeile geben einen möglichen Richtungssinn
einer Verlagerung des Schlittens an.
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Es
ist eine Motoreinrichtung vorgesehen, um den Schlitten längs seiner
Wegstrecke zu verlagern. Diese Motoreinrichtung wird durch die in 16 gezeigte
Schaltung gesteuert. Diese Motoreinrichtung umfasst einen an dem
Rahmen befestigen Motor 40. Außerdem umfasst sie ein an den
Motor 40 gekuppeltes Untersetzungsgetriebe 50.
Es ist eine Leitspindel 52 vorgesehen. Eines ihrer Enden
ist mit dem Untersetzungsgetriebe 50 verbunden, und ihr
anderes Ende 54 ist an einem Verankerungspunkt des Rahmens
befestigt. Diese Motoreinrichtung umfasst außerdem ein Gestell 56,
das sich längs
der Leitspindel 52 verlagern kann. Das Gestell 56 ist
mit dem Schlitten fest verbunden, um ihn zu verlagern, wenn der Motor 40 in
Betrieb ist.
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Es
ist eine Regulierungseinrichtung vorgesehen, um die Bewegung des
Schlittens während
seiner Fahrt zu regulieren. Diese Regulierungseinrichtung umfasst
einen flexiblen Federstift 42, der ein mit dem Schlitten
verbundenes Ende und ein mit einem Positionierungselement 44 versehenes
zweites Ende besitzt. Außerdem
umfasst die Regulierungseinrichtung ein lang gestrecktes Element 46,
das am Rahmen 35 angebracht und mit Nuten 48 versehen
ist, die in Bezug auf die Wegstrecke des Schlittens angeordnet sind
und mit dem Positionierungselement 44 während der Fahrt des Schlittens
in der Weise zusammenwirken können,
dass sie ihn in verschiedenen Betriebspositionen stabilisieren.
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Im
Betrieb, wenn der Motor 40 in Gang ist, strebt eine Kraft
danach, den Schlitten zu verlagern, wobei jedoch in einer ersten
Zeit das Positionierungselement 44 dieser Verlagerung einen
Widerstand entgegensetzt. Dann, nach einer gewissen Zeit, wenn die
Kraft ausreicht, um der Wirkung des flexiblen Federstifts 42 entgegenzuarbeiten,
verlässt
das Positionierungselement 44 seine Nut und wird sich rasch
in der folgenden Nut positionieren. Dies ermöglicht eine schnelle Verlagerung
der beweglichen Kontakte 22 im Zusammenhang mit vorgegebenen
Positionen.
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Die
Vorrichtung umfasst außerdem
eine Anzeigeeinrichtung, um die momentane Betriebsposition des Schlittens
anzuzeigen. Die Anzeigeeinrichtung umfasst einen flexiblen Federstift 41,
der ein mit dem Schlitten verbundenes Ende und ein mit einem Anzeigeelement 39 versehenes
zweites Ende aufweist. Die Anzeigevorrichtung umfasst außerdem einen
Teil der Außenwand
des Rahmens 35, der mit Löchern 37 versehen
ist, die in Bezug auf die Wegstrecke des Schlittens positioniert
sind. Diese Löcher 37 können während der
Fahrt des Schlittens mit dem Anzeigeelement 39 in der Weise
zusammenwirken, dass einem außerhalb
des Rahmens 35 befindlichen Beobachter die momentane Betriebsposition
des Schlittens angezeigt wird.
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Das
Anzeigeelement 39, das beispielsweise eine rote Kugel sein
kann, steht über
den flexiblen Federstift 41 mit den Linearlagern 34 in
Verbindung. Wenn sich das Linearlager bewegt, nimmt es die Kugel
mit, die dann eine der Öffnungen 37 verschließt, um einem
Beobachter, der sich außerhalb
des Rahmens befindet, die Position der beweglichen Kontakte 22 anzuzeigen.
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In 9 und 10,
auf die sich jetzt speziell bezogen wird, ist zu sehen, dass die
elektromechanische Kommutierungsvorrichtung vier elektromechanische
Unterbrecher 5 aufweist. 10 zeigt eine
schematische Teilschnittdarstellung der elektromechanischen Kommutierungsvorrichtung,
worin die Anordnung der leitenden Stäbe 22 in Bezug auf
die Schienen 36 zu sehen ist. Es ist eine Isolierung 38 vorgesehen,
um die Schaltstäbe
voneinander zu isolieren.
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In 15 ist
nun zu sehen, wie gemäß einer weiteren
bevorzugten Ausführungsform
vier elektromechanische Unterbrecher ein und derselben Phasenleitung
in einer elektromechanischen Kommutierungsvorrichtung zusammengefasst
sein können. Diese
elektromechanische Kommutierungsvorrichtung umfasst einen Rahmen 35,
Anschlüsse 18,
die am Rahmen 35 angebracht sind und jeweils an erste Abschnitte
der Leiter der Phasenleitung (nicht gezeigt) angeschlossen sind,
und einen beweglichen Schlitten, der sich in Bezug auf den Rahmen 35 längs einer
Wegstrecke verlagern kann.
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Der
Schlitten weist bewegliche Leiterkontakte 22 auf, die an
Anschlüsse 18 angeschaltet
sind. Außerdem
weist die elektromechanische Kommutierungsvorrichtung Anschlüsse 20 auf,
die am Rahmen angebracht sind und jeweils an zweite Abschnitte der Leiter
der Phasenleitung angeschaltet sind (nicht gezeigt). Darüber hinaus
weist die elektromechanische Kommutierungsvorrichtung feste Leiterkontakte 24 auf,
die an die Anschlüsse 20 angeschaltet
sind. Die festen Leiterkontakte 24 besitzen jeweils teilweise unterbrochene
leitende Oberflächen 26,
die relativ zueinander in der Weise angeordnet sind, dass auf der
ganzen Länge
der Wegstrecke des Schlittens wenigstens einer der Leiter der Phasenleitung
nicht unterbrochen bzw. geschlossen ist. Diese elektromechanische
Kommutierungsvorrichtung umfasst außerdem eine Führungseinrichtung
und eine Motoreinrichtung, die den in 9 bis 14 gezeigten ähnlich sind.
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So
sind, wie bei der in 15 gezeigten Ausführungsform
zu sehen ist, die Kontaktoberflächen 26 auf
den festen Kontakten 24, und die beweglichen Kontakte 22 sind
durch Schieber verwirklicht, die fest mit den Linearlagern 34 verbunden
sind, die durch die Schienen 36 geführt werden. Es sind Isolierungen 38 vorgesehen,
um die zwei beweglichen Kontakte 22 voneinander zu isolieren.
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In 16 ist
nun eine bevorzugte Ausführungsform
einer Einheit zu sehen, die die Steuereinrichtung und einen Teil
der Erfassungseinrichtung umfasst. Die Einheit umfasst einen Prozessor 70,
der einen ersten Eingangs-Port 74 besitzt, um die Signale
zu empfangen, die die Betriebspositionen der Unterbrecher angeben,
und zweite Eingangs-Ports 76, um die Signale zu empfangen,
die die Spannungen an den Anschlüssen
der Unterbrecherpaare angeben, sowie Ausgänge 77 und 79,
um Steuersignale zu erzeugen. Die Vorrichtung umfasst außerdem einen
Hochfrequenzsender 66, der an den Prozessor 70 angeschaltet
ist, um Signale auszusenden, die die Betriebspositionen der Unterbrecher
sowie die Spannungen an den Anschlüssen der Unterbrecherpaare angeben.
Außerdem
ist ein Hochfrequenzempfänger 64 vorgesehen.
Sowohl der Empfänger 64 als
auch der Sender 66 ist mit einer Antenne 68 ausgerüstet. Der
Empfänger 64 ist
an den Prozessor 70 angeschaltet, um die Hochfrequenz-Steuersignale
zu empfangen, anhand derer die Steuersignale erzeugt werden. Die
Einheit umfasst außerdem
einen Verstärker 72,
der an den Prozessor 70 angeschaltet ist, um den Motor 40 in
Abhängigkeit
von den Steuersignalen zu steuern.
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Es
ist eine elektrische Versorgungseinrichtung vorgesehen, um den Prozessor 70,
den Empfänger 64,
den Sender 66 und den Verstärker 72 zu versorgen.
Diese elektrische Versorgungseinrichtung umfasst eine erste elektrische
Versorgungsquelle 78, die eine Batterie 82 und
einen an die Batterie 82 angeschalteten Solarsensor 82 umfasst.
Diese elektrische Versorgungseinrichtung umfasst zudem eine zweite
elektrische Versorgungsquelle 81, die zu der ersten elektrischen
Versorgungsquelle 78 parallelgeschaltet ist und an die
Leiter einer Phasenleitung angeschaltete Eingänge 83 besitzt. Folglich
kann, wenn einer der Leiter unterbrochen bzw. offen ist, die Versorgung
von diesem Leiter aus mittels der Versorgung 81 über einen
der Eingänge 83 erfolgen.
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Der
Prozessor 70 umfasst außerdem einen Kommunikations-Port 75,
der an einen Umdrehungszähler
der Leitspindel 52 angeschlossen ist, um ihre Position
zu erfahren. Der Port 74 des Prozessors 70 dient
zum Empfang eines Signals, das für
die Position des Schlittens der elektromechanischen Kommutierungsvorrichtung,
die die elektromechanischen Unterbrecher für ein und dieselbe Phasenleitung
zusammenfasst, repräsentativ
ist. Die Position des Schlittens ist repräsentativ für die Position jedes der elektromechanischen
Unterbrecher, die ihm zugeordnet sind.
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Der
Empfänger 64 und
der Sender 66 ermöglichen,
Hochfrequenzsignale zu empfangen bzw. zu senden. Die Unterbrecherpaare
werden in Abhängigkeit
von den empfangenen Hochfrequenzsignalen betätigt. Die von dem Sender 66 ausgesendeten Hochfrequenzsignale
ermöglichen,
den Empfang der Hochfrequenz-Steuersignale und gegebenenfalls die Ausführung der
erteilten Befehle zu bestätigen.
Der Empfänger 64 ist
geeignet, ständig
Hochfrequenz-Fernsteuerungssignale zu empfangen, die codiert sind.
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Gemäß einer
bevorzugten Vorgehensweise wird ein erster Code übertragen, der eine Identifikation
eines ersten Unterbrecherpaars, ein Zeitfenster sowie ein Passwort
enthält.
Anschließend
wird ein zweiter Code übertragen,
der eine Identifikation des zu betätigenden Unterbrecherpaars,
den auszuführenden
Befehl, eine Information bezüglich
des Zeitpunkts, zu dem der Befehl ausgeführt werden soll, sowie das
Passwort enthält.
Der dem zweiten Code zugeordnete Befehl wird nur dann ausgeführt, wenn das
Passwort des zweiten Codes mit jenem des ersten Codes übereinstimmt
und wenn die Abarbeitungszeit des zweiten Codes kürzer als
das in dem ersten Code definierte Zeitfenster ist.
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Der
Sender 66, der intermittierend oder dauernd in Betrieb
ist, bestätigt
den empfangenen Befehl, die Ausführungszeit
des Befehls, den Zustand der Batterien und die Spannung der Leiter.
Die Informationen bezüglich
der Spannung an den Anschlüssen
eines offenen Leiters ermöglichen
gleichzeitig, den Strom zu bestimmen, der durch die anderen Leiter
fließt,
die geschlossen sind. Außerdem
sind ein Bereichsempfänger
und ein Bereichssender, die nicht dargestellt sind, vorgesehen,
um Daten von Lastzellen (in 18, 19 und 20 gezeigt), die
an den Phasenleitungen angebracht sind, zu empfangen und die von
den Lastzellen empfangenen Daten an eine entfernte zentrale Leitstation
(nicht gezeigt) zu übermitteln.
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Gemäß einer
bevorzugten Betriebsart kann der Sender der Lastzelle inter mittierend
betrieben werden, um verschiedene Daten auf Anforderung oder mit
fester Periode zu senden. Beispielsweise könnte ein 5 W-Sender alle fünfzehn Minuten
eine Millisekunde lang arbeiten.
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In 17 ist
nun eine Vorderansicht eines Masts zu sehen, der mit Modulen 92 gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgestattet ist, die von Halteeinrichtungen 90 gehalten
werden. Jedes Modul 92 umfasst die in 16 gezeigte
Einheit und eine elektromechanische Kommutierungsvorrichtung, wie etwa
jene, die in 11 oder 15 gezeigt
ist.
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In 18 ist
nun eine Seitenansicht des in 17 gezeigten
Masts zu sehen. Aus dieser Figur ist ersichtlich, dass die Module 92 nicht
die mechanische Spannung ertragen müssen, die in der Übertragungsleitung 94 vorhanden
ist. Außerdem
sind vier Lastzellen 91 zu sehen, die an den Phasenleitungen angebracht
sind.
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In 19 ist
nun eine Seitenansicht eines Leitungsmasts zu sehen, wobei eine
zweite Art der Unterstützung
der Module 92 gezeigt ist. In dieser Figur sind ebenfalls
vier Lastzellen 91 zu sehen, die an den Phasenleitungen
angebracht sind.
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In 20 ist
ein Blockschema einer Lastzelle zu sehen. Vorzugsweise befindet
sich ein Teil der Erfassungseinrichtung in der in 16 gezeigten Schal tung,
während
der andere Teil durch die Lastzellen verwirklicht ist. Jede Lastzelle
umfasst vorzugsweise einen Prozessor 110, eine elektrische Versorgung 116,
die mit wenigstens einer Batterie 117 versehen ist, einen
Solarsensor 118, der an die elektrische Versorgung 116 angeschlossen
ist, einen Sender 112, der mit einer Antenne 114 ausgerüstet ist,
einen Lastsensor 120, einen Neigungssensor 122 und
einen Temperatursensor 124.
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Der
Lastsensor 120 dient zur Messung eines Wertes der Last,
die von der entsprechenden Phasenleitung getragen wird. Der Neigungssensor 122 dient
zur Messung der Neigung der Lastzelle in Bezug auf eine vertikale
Achse. Der Temperatursensor 124 dient zur Messung einer
Umgebungstemperatur. Der Hochfrequenzsender 112 dient zum
Senden von Signalen, die den Wert der Last, die Neigung und die Umgebungstemperatur
angeben.
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Der
Solarsensor 118 und die Batterie 117 speisen die
Lastzelle. Die Lastzellen werden verwendet, um die Gewichtskraft
der Eisschicht zu messen. Sie ermöglichen außerdem, die Parameter der Längsschwingung
der Leitung zu messen. Anhand der Lastzellen wird der Einsatz des
Enteisungssystems bestimmt oder der Erfolg des Enteisungsvorgangs
betätigt.
Einem Leitungsteilstück
können
mehrere Lastzellen zugeordnet sein. Die von den verschiedenen Lastzellen
gesendeten Informationen werden an eine (nicht gezeigte) zentrale
Leitstation gesendet, die die in 17, 18 und 19 gezeigten
Module 92 steuert.
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Mit
Bezug auf 1, 16 und 20 wird
nun ein Kommutierungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
beschrieben, das die folgenden Schritte umfasst: (a) Erfassen der
momentanen Betriebsbedingungen des Teilstücks der Transportleitung für elektrische
Energie; und (b) Steuern von elektromechanischen Unterbrecherpaaren 6 in
Abhängigkeit
von den im Schritt (a) erfassten Betriebsbedingungen, um die Leiter
jeder Phasenleitung wahlweise zu öffnen bzw. zu unterbrechen
und zu schließen,
derart, dass der entsprechende Phasenstrom durch einen oder mehrere
Leiter geleitet wird. Die Steuersignale sind vorgesehen, damit die
Unterbrecher jedes Paars in voneinander unabhängiger Weise gesteuert werden
können.
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Vorzugsweise
kann die Steuerung der Unterbrecherpaare so erfolgen, dass bei einem
Schließen eines
Unterbrecherpaars Steuersignale erzeugt werden, die ein Schließen des
elektronischen Unterbrechers vor einem Schließen des elektromechanischen Unterbrechers
bewirken, und bei einem Öffnen
eines Unterbrecherpaars Steuersignale erzeugt werden, die ein Öffnen des
elektromechani schen Unterbrechers vor einem Öffnen des elektronischen Unterbrechers
bewirken. Diese Vorgehensweise ermöglicht, das Kommutieren sicher
auszuführen.
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Der
Schritt (a) des Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung kann vorzugsweise die folgenden Schritte umfassen: (i)
Erfassen der Betriebspositionen der Unterbrecher, (ii) Messen der
Spannungen an den Anschlüssen
der Unterbrecherpaare, (iii) für
jede Phasenleitung Messen eines Wertes der Last, die getragen wird,
mittels der Lastzellen 91, der Neigungen der Lastzellen 91 in
Bezug auf eine vertikale Achse und der Umgebungstemperaturen der Lastzellen 91,
(iv) Aussenden von Hochfrequenzsignalen, die die Betriebspositionen
der Unterbrecher, die Spannungen, die Lastwerte, die Neigungen und die
Umgebungstemperaturen angeben, (v) nach dem Schritt (iv) Empfangen
von Hochfrequenz-Steuersignalen mittels des Empfängers 64 und (vi)
Erzeugen von Steuersignalen in Abhängigkeit von den Hochfrequenz-Steuersignalen.
Die Steuersignale werden an den Ausgängen 77 und 79 erzeugt.
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In 21 ist
nun eine Perspektivansicht eines der in 17, 18 und 19 gezeigten
Module 92 zu sehen. Es sind die Anschlüsse 18 der Kommutierungsvorrichtung
sowie die Querträgerisolatoren 28 zu
sehen. Außerdem
sind die Öffnungen 37 sowie
die Kugel 39 zu sehen, die dazu dienen, die Position der
beweglichen Kontakte einem Techniker anzuzeigen, der sich vor Ort
befindet.
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In 22 ist
eine Vorderansicht eines Standard-Abstandhalters 110 zu
sehen. Aufgrund seiner Konstruktion isoliert dieser Abstandhalter
die vier Leiter elektrisch voneinander, jedoch ist diese Isolierung nicht
ausreichend, wenn die vorliegende Erfindung auf verhältnismäßig lange
Leitungsteilstücke
angewendet werden soll.
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In 23 ist
ein Abstandhalter 112 zu sehen, dessen Isolationsvermögen erhöht worden
ist, indem bestimmte Teile 114 mit einem Isolierstoff wie
beispielsweise einem Polymer oder aus Keramik hergestellt worden
sind.
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In 24 ist
nun eine Vorderansicht eines weiteren Abstandhalters 116 zu
sehen, dessen Isolationsvermögen
erhöht
worden ist, indem ein Teil 118 mit einem Isolierstoff wie
beispielsweise einem Polymer oder aus Keramik hergestellt worden
ist.
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In 25 ist
eine Vorderansicht einer Standard-Hängeisolatorgruppe 120 gezeigt.
Auf Grund ihrer Konstruktion isoliert diese Hängeisolatorgruppe, die an dem
Mast angebracht ist, die vier Leiter nicht elektrisch voneinander.
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In 26 ist
nun eine Vorderansicht einer Hängeisolatorgruppe 122 zu sehen,
wovon die Klemmen, die die Leiter halten, isoliert worden sind,
indem bestimmte Teile 124 mit einem Isolierstoff wie beispielsweise
einem Polymer oder aus Keramik hergestellt worden sind.
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In 27 ist
nun eine bevorzugte Ausführungsform
eines in 1 bis 5 gezeigten
Unterbrecherpaars 6 gezeigt. Diese Ausführungsform ermöglicht,
die elektronischen und elektromechanischen Unterbrecher, 7 und 5,
zu schützen.
So wird parallel zu den elektronischen und elektromechanischen Unterbrechern, 7 und 5,
eine Halbleiter-Funkenstrecken wie etwa eine Avalanche-Diode oder
ein Varistor 100 hinzugefügt, um die Leitung im Falle
einer Überspannung
abzusichern und die Unterbrecher zu schützen. Außerdem kann, um den Stromfluss
der Leitung im Falle einer größeren Störung sicherzustellen,
eine Funkenstrecke 102 mit thermischem Auslöser parallel
zu den Unterbrechern geschaltet werden. Diese Funkenstrecke 102 wird
kurzgeschlossen, wenn genügend
Energie in Wärme
umgesetzt worden ist, um den Abstandhalterdraht des Federmechanismus
schmelzen zu lassen.
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In 28 und 29 ist
nun die Funkenstrecke 102 mit thermischem Auslöser in einer
scharf gemachten Position bzw. in einer aktivierten Position zu sehen.
Die in diesen Figuren gezeigten Pfeile geben die Schließrichtung
der Kontakte an. Die Funkenstrecke 102 umfasst einen festen
Kontakt 122, der an den Leiter 120 angeschlossen
ist, und einen beweglichen Kontakt 124, der an den Leiter 130 angeschlossen
ist. Der bewegliche Kontakt 124 wird von einem Schmelzdraht 128 zurückgehalten
und mittels einer Feder 126 schart gemacht. Wenn der Strom ausreichend
ist, lässt
er den Schmelzdraht 128 schmelzen, der nicht standhält; und
die Feder 126 drückt
den beweglichen Kontakt 124 in Richtung des festen Kontakts 122.
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In 30 ist
nun eine weitere Ausführungsform
einer Funkenstrecke 102 mit thermischem Auslöser zu sehen.
Diese Funkenstrecke 102 umfasst einen festen Kontakt 142 und
einen beweglichen Kontakt 138, der von einem Schmelzdraht 140 und
einem Auslösehebel 134 zurückgehalten
wird. Der bewegliche Kontakt wird mittels einer Feder 136 schart
gemacht. Wenn der Schmelzdraht nachgibt, drückt die Feder 136 den
beweglichen Kontakt 138 in Richtung des festen Kontakts 142.
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In 31 ist
eine weitere Ausführungsform für die Anbringung
der Ladungszellen 91 gezeigt. Diese sind im Verhältnis zu
der Hängeisolatorgruppe 93 angebracht.