DE716492C - Wechselstromnetzgebilde hoher Kurzschlusssicherheit - Google Patents

Wechselstromnetzgebilde hoher Kurzschlusssicherheit

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DE716492C
DE716492C DEL97630D DEL0097630D DE716492C DE 716492 C DE716492 C DE 716492C DE L97630 D DEL97630 D DE L97630D DE L0097630 D DEL0097630 D DE L0097630D DE 716492 C DE716492 C DE 716492C
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DE
Germany
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network structure
cables
structure according
cable
network
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Expired
Application number
DEL97630D
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English (en)
Inventor
Walter Hackbart
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AEG AG
Original Assignee
AEG AG
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Publication date
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Application granted granted Critical
Publication of DE716492C publication Critical patent/DE716492C/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/04Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for connecting networks of the same frequency but supplied from different sources

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Insulated Conductors (AREA)

Description

  • Wechselstromnetzgebilde hoher Kurzschlußsicherheit Im allgemeinen wird von Netzgebilden verlangt, daß auftretende Kurzschlüsse sicher beherrscht werden. Hierzu können zwei Wege beschritten werden. Entweder sorgt man dafür, daß alle Apparate selbst kurzschlußsicher gebaut werden, oder man baut kurzs:chlußbegrenzende Elemente ein, muß dann jedoch in Kauf nehmen, daß auch im Normalbetrieb ein bestimmter zusätzlicher Spannungsabfall vorhanden ist.
  • In Niederspannungswechselstromnetzei mit heh en Anschlußleistungen b:ei mehrfachen Einspeisungen wird die Höhe des Kurzschluß-Stromes in der. Hauptsache durch .die Transformatorreäktanzen und die Niederspannungskabel bestimmt. _ Bei Niederspannungskabeln überwiegt der Ohmsche Anteil am gesamten Widerstand. Bis zu -i 5 0 mm2 -Querschniti kän:n man den induktiven Widerstand bei Bestimmung des Kabelscheinwiderstandes vollständig vernachlässigen. ' Da bei den Transformatoren der induktive Widerstand überwiegt, wird die Verkleinerung des Kurzschlußstromes in entscheidender Weise von Fall zu Fall entweder durch Erhöhung der Transformatorreaktanzen oder durch Erhöhung der Kabelwiderstände, z. B. durch einfache Unterteilung der Kabel, vorgenommen werden können. Der für r 5o mm-' Querschnitt zulässige Belastungsstrom ist der gleiche wie für zwei zueinander parallel. geschaltete 5o mm2-Kabel; letztere besitzen jedoch den 1,5 fachen Widerstand. Durch Stromverdrängung wird dieser Wert allerdings etwas verkleinert. Die Vergrößerung der Kabelwiderstände -ist jedenfalls »wirksamer als die Erhöhung der Tra # itcirreaktanzen. - - -Gemäß der Erfindung soll diese Vergröberung des Kabelwiderstandes durch den Kurz= schlußstrom selbst bedingt sein, und zwar wfM' sie erreicht durch besondere Anordnung tax: Kabel oder durch die Gestaltung des Kabel-. querschnittes. Diese besondere Gestaltung der Kabel unterstützt die Ausbildung von Wirbelströmen und damit die Erhöhung des Kabelwiderstandes. -Der Gegenstand der Erfindung sei an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.
  • Abb. i zeigt das Überwiegen des Ohinschen Widerstandes Rtv über den Blindwiderstand R2 bei Niederspannungskabeln. Im normalen Belastungsfalle wird der Einfluß der Wirbelsfririie--gering sein; er soll ja auch erst bei Kurzschlüssen, d. h. bei verhältnismäßig hohen Strömen, wirksam werden. Abb.3 zeigt das Feldbild eines Leiters. Die magnetische Feldstärke ist an' der Oberfläche am größten; inder Mitte ist sie Null. Ordnet man die Kabel mit gleicher Stromrichtung nach Abb. q. an, so addieren sich die Feldstärken in der angegebenen Weise. Das Summenfeld der beiden Leiter, -dagestellt durch die voll ausgezogene Linie, ist größer geworden. Dabei ist zu beachten, daß in jedem Leiter nur noch der halbe Strom wie in. ebb. 3 fließt. Abb. 5 gibt das Feldbild für den Fäll, 'däß -in beiden Leitern entgegengesetzte_Ströme: hießen. Hier erreicht das Summenfeld eine besonders große Spitze.
  • Das ist z. B. der Fall, wenn die Kabel nach Abb.8 geschaltet sind. Die Berührungsstelle beider Kabel besitzt die höchste Feldstärke; paßt man nun das Profil des einadrigen Kabels der Feldstärke an, so z. B., daß an den Stellen größter Feldstärke der Hauptteil dies Kabelquerschnittes liegt wie in Abb. 2, so wird de größtmögliche Ausbildung von Wirbelströmen die Folge sein, weil der Strom in die abgewendeten Ecken der Querschnittsdreiecke gel;rängt-wird, was praktisch einer Erhöhung des Kabelwiderstandes gleichkommt. Die Doppelkreise bedeuten hierbei ebenso wie in. Abb.6 und 7a; b Adern entgegengesetzter Stromrichtung. Das für die Wideräandserhöhung günstigste Profil ward aus her-.#telluügstechnischen Gründen nicht immer erreicht werden können; man kann daher bestimmte Profile auch dadurch erhalten, daß -man in ein Kabel nach Abb. 6 und '7 nicht gezeichnete . isolierte Drähte in bestimmter 1P-einflfcht, --Diese- Isolation braucht nicht stärk zu sein, v il beide Leiter in der gleichen Phase l'@egen; sie:: besitzen !,-,eine nennensweften - Pöteritiäl-,diitexenzen_ gegeneinander. : Bei Ausbildung dis -,Qüersehnitfes müt@ _berücksichtlgt..;veYd@n, rlaß iiäE;i7i--2\,Iöglichkeit die Vereinigung zu vollständigeci Dreiphasenkabeln nach Abb. ; b an-,gestrebt werden muß, was seinerseits eine Be-:influssung der verschiedenen Phasen gegen-,`,ei@i:ander zur Folge hat. In Abb. 7 a stellt der stärke Kreis lediglich eine Isolation dar, dle -%n Abb.2 und 7b durch gerade Striche angedeutet ist.
  • Durch die Ausbildung von Wirbelströmen wird der Wirkwiderstand der Kabel erhöht. Im Normalbetrieb wird dieser Einfluß gering sein. Dagegen «,ird beim 2o- bis 3ofachen Normalstrom betragenden Kurzschlußstrom eine wirksame Wide:standserhöhung eintreten. Die einzelnen Phasen eines Kabels werden sich gegenseitig beeinflussen. Da. die Ausbildung der Wirbelströme vom Querschnitt und von den Kabelströmen abhängt, werden auch die in den anderen Phasen fließenden Ströme zur Wirbelstromerzeugung in diesem Kabel beitragen, wenn man lediglich eine Phase des Kabels betrachtet. Diese Ströme sind jedoch um 120 elektrische Grade verschoben, so daß die Höchstwerte der Beeinflussung der drei Teilkabel nicht auftreten.
  • Schaltet man nun zwei einspeisende Kabel eines Niederspannungsnetzes in der in Abb.8 dargestellten Weise, so sind die auf ein Teilkabel wirkenden Ströme in Phase mLeinander. Insgesamt betrachtet, muß der Einfluß der drei Teilströme beider Kabel auf die Ausbildung von .Wirbelströmen größer «-erden. Man kann entweder drei zweiadrige Kabel bei dieser Schaltung vertuenden, oder man schaltet alle sechs Phasen zu einem Kabel zusammen.
  • Achtet man nun noch darauf, daß die Ab- stände der Adern gleicher Phasen um ein Vielfaches kleiner sind als die Abstände dieser zwei Adern gegen- die anderen zwei Paare, so werden sich eben nur die Adern gleicher Phase in der Hauptsache beeinflussen. je enger diese beiden Adern zusammenliegen, um so größer wird auch die Wirbelstrombeeinflussung sein.
  • Am günstigsten würden sich Kabel = v-elhalten, deren Phasen konzentrisch zueinander angeordnet sind. Diese Kabel wurden für bestimmte Zwecke schon gebaut, haben jedoch den Nachteil einer teueren Anschlttßmöglicbkeit. Man könnte in ein Kabel Drähte aus Isolierstoff so -einflechten, daß sie die Teiladern voneinander isolieren.
  • Die. Zusammenballung großer elektrisches Energien in Industrieanlagen bringt es mit sich, daß in den erforderlichen Netzen bei Vermaschung derselben große Kurzschlußströme auftreten. Diese Ströme können derartige Werte annehmen, daß keine Sicherung in der Lage ist, sie sicher abzuschalten. . 'vIän ,hät-_de$halb -sölche=Netze unterteilt. : - ..-: Gemäß der Erfindung -wird dabei n Lm die Ausbildung hoher Kurzschlußströme durch Erhöhung der Kabelscheinwiderstände verhindert. Das Netz besteht danach aus mehreren überlappten Teilen, wie dies die Abb. i o und i i zeigen. Dadurch, daß benachbarte Knotenpunkte elektrisch nur durch die senkrechten gemeinsamen V.erbindungskahel zweier benachbarter Netzteile miteinander in Verbindung stehen, wird im Kurzschlußfalle im 1\Tetzteil c (Abt. i i) dem vom Netzbeil a durch die Speiseleitungen angelieferten Kurzschlußstrom erhöhter Widerstand entgegengesetzt. Die eingetragenen Pfeile stellen die Einspeisepunkte der Netze dar: Der Belastungsausgleich wird ebenfalls durch die gemeinsamen Maschennetzkabel der Netzteile a. und b bzw. b und e ,vorgenom: men. Die räumliche Ausbildung eines normalen Netzes nach Abb.9 unterscheidet sich nicht von der nach Abb. io. Der kurzschlußdämpfende Einfluß der überlappten Anordnung eines Netzes wird größer, je länger und schmaler das Netz in seiner räumlichen Abniessung sein kann. Dabei ist jedoch voraus-Uesetzt, daß die z. B. rechteckigen Netzteile jeweils von der Schmalseite aus angeschlossen werden. Die praktische Durchrechnung und Nachmessung von Netzen nach den Abb. 13 bis 15 ergab bei gleichem Querschnitten und bleichen räumlichen Abmessungen wie bei einem Netz nach Abb. 12 etwa zoo;o kleinere Kurzschlußströme. Ein wesentlicher Vorteil dieser Anordnung ist der, daß im Gegensatz zu Netzen nach Abb.9 mit verhältnismäßig kurzen Kabelenden dreimal so, lange Kabelenden verwendet werden. Das bedeutet geringere Kosten der Verlegung und weniger Aufwand an Sicherungen u. dgl., ganz zu schweigen von der Möglichkeit, die Kabelenden nach Abb. i i im Bedarfsfalle an anderer Stelle zu verwenden, was bei Kabelenden nach Abb.9 schon schwieriger sein dürfte.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Wechselstromnetzgebilde hoher Kurzschlußsicherheit, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Netzgebilde gehörenden Kabel durch ihre Anordnung oder die Gestaltung des Querschnittes die Ausbildung von Wirbelströmen weitgehend unterstützen und somit bei Kurzschlüssen oder hohen Belastungsströmen eine Vergröl,erung der Wirkwiderstände herbeiführen.
  2. 2. Netzgebilde nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Kabel zu einem Doppel- oder Mehrfachkabel derart zusammengefaßt werden, daß bei auftre_enden honen Strömen eine gegenseitige Drosselung herbeigeführt wird. 3. Netzgebilde nach Anspruch i und a, dadurch gekennzeichnet, daß durch Einflechten isolierter Drähte bestirmnte Profile oder bestimmte Stromführungen wahlweise hergestellt werden können. 4.. Netzgebilde nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vorhandene Kabel derart geschaltet werden, daß die einzelnen Adern zu verschiedenen Teilnetzen oder -zu verschiedenen Einspeisestellen gehören. 5. Netzgebilde nach Anspruch i mit Vermaschung, dadurch gekennzeichnet, daß die einspeisenden Kabel so geschaltet sind, daß j e zwei Adern verschiedener Speisekabel, aber gleicher Phase auf einem Teil ihres Weges nebeneinander verlaufen, jedoch in entgegengesetzter - Richtung- vom Strom durchflossen werden. 6. Netzgebilde nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei zusammengeschaltete Speisekabel zu einem Kabel vereinigt sind. 7. Netzgebilde nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dilei Einzelkabeln je zwei Adern zusammengefaßt sind.
  3. 3. Netzgebilde nach Anspruch 5 oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in :einem normalen Kabel ein Teil der Einzeldrähte aus Isolierstoff besteht und so angeordnet ist, daß voneinander isolierte Teiladern entstehen. 9. Netzgebilde nach Anspruch i finit Vermaschung, dadurch gekennzeichnet, daß das Netz aufgeteilt ist in ein die zu versorgende Grundfläche überdeckendes Hauptnetz sowie in mehrere ebenfalls die Grundfläche überdeckende Teilnetze, welche jeweils nur an den Grenzen der Grundfläche mit dein Hauptnetz verbunden sind, so daß die Kabel der einander überdeckenden Teilnetze sich wohl kreu-7en, aber in gleichmäßigen Abständen voneinander und in einer Ebene verlaufen.
DEL97630D 1939-04-05 1939-04-05 Wechselstromnetzgebilde hoher Kurzschlusssicherheit Expired DE716492C (de)

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