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Schutzanordnung an hochspannungsgefährdeten, induktiv unbelasteten
konzentrischen Luftkabeln Es ist bekannt, FernrrieIdekabel auch als Luftkabel auszubilden
und auf dem Gestänge von Hochspannungsfreileitungen zu verlegen. Derartige Luftkabel
müssen gegen IJberspannungen, die durch Blitzschläge und unsymmetrische Doppelerdschlüsse
oder ähnliche Einflüsse entstehen können, geschützt werden. Bei mehradrigen Kabeln
mit symmetrischem Betrieb, bei dem je ein Aderpaar für die Nachrichtenübertragung
verwendet wird, wird das dadurch erreicht, daß die Leiter durch in bestimmten Abständen
zwischengeschaltete transformatorische Übertrager unterteilt werden. Dadurch wird
erreicht, daß auf die Sekundärseite eines Übertragers keine Gefährdungsspannung
übertragen wird, weil die auf der Primärseite entstehenden Wanderwellenspannungen
sich auf beiden Adern des Paares gleichmäßig ausbilden und somit eine Spannung an
den Klemmen des Übertragers nicht entsteht. Beim unsymmetrischen Betrieb eines Kabels,
d. h. bei konzentrischen Hochfrequenzkabeln, besteht jedoch keine Möglichkeit, solche
Schutztransformatoren anzubringen. Um auch derartige induktiv unbelastete konzentrische
Kabel bei Verlegung als Luftkabel gegen unzulässig hohe Gefährdungsspannungen zu
schützen und dabei die Hochfrequenzübertragung nicht zu verschlechtern, wird erfindungsgemäß
vorgeschlagen, nur den- Innenleiter in vorzugsweise regelmäßigen Abständen durch
hochspannungsfeste Kondensatoren zu unterbrechen und/oder über Induktivitäten zu
erden bzw. mit der leitenden Hülle zu verbinden.
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Es ist bei Fernmeldeleitungen bereits bekanntgeworden, diese in regelmäßigen
Abständen durch Kondensatoren zu unterteilen, die im Vergleich zu den Selbstinduktions-und
anderen elektrischen Verhältnissen der einzelnen Abschnitte so bemessen werden,
daß
sich für jeden Abschnitt eine bestimmte und möglichst gleiche Schwingungszahl ergibt,
welche auch die Schwingungszahl der gesamten Leitung bildet. Auf diese Weise erhält
man eine auf eine bestimmte Frequenz abgestimmte Leitung. in der gleichen Richtung
liegt der Vorschlag zur Verringerung des Dämpfungskoeffizienten von elektrischen
Leitungen, die in Reihe mit der Leitungskapazität geschalteten Kondensatoren derart
zu bemessen, daß sie zusammen mit der Leitungskapazität jene resultierende Kapazität
ergeben, die bei den gegebenen Leitungskonstanten .eine minimale Dämpfung herbeiführt.
Es hat sich aber gezeigt, daß sich durch diese Maßnahmen, die im Prinzip eine Pupinisierung
mittels Kapazitäten vorsehen, die gewünschte Dämpfungsverminderung nicht erzielen
läßt, so daß sie keinen Eingang in die Praxis gefunden haben.
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Ferner ist es bei einadrigen, mit magnetisierbarem Material belasteten
Seekabeln bekanntgeworden, in die doppeladrig-symm.etrisch ausgebildeten Endstrecken
in jeden Leiter einen Kondensator einzuschalten, um die im Seekabel auftretenden
Störströme, wie Erdströme, so weit zu reduzieren, daß das Belastungsmaterial nicht
schädlich beeinflußt wird. Demgegenüber werden erfindungsgemäß bei hochspannungsgefährdeten,
induktiv unbelasteten konzentrischen Luftkabeln für die Lbertragung von hochfrequenten
Trägerströmen in regelmäßigen Abständen lediglich in den Innenleiter, d. h. nur
in den einen Leitungszweig, Kondensatoren eingebaut.
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Bei konzentrischen Leitungen für die übertragung breiter Frequenzbänder
ist es noch bekanntgeworden, in kurzen Abständen in den Innenleiter Reihenkondensatoren,
die durch einen Widerstand überbrückt sind, einzuschalten, wobei die Kondensatoren
und die Widerstände so bemessen sind, daß die Leitung sowohl hinsichtlich der Dämpfung
als auch hinsichtlich der Übertragungsgeschwindigkeit verzerrungsfrei ist. Im Gegensatz
hierzu verfolgen die erfindungsgemäß vorgesehenen Reihenkondensatoren, die durch
einen Widerstand nicht überbrückt werden dürfen, einen völlig anderen Zweck und
.erhalten, abgesehen von ihrer hochspannungsfesten Ausbildung, dementsprechend andere
Abmessungen.
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In den Fig. i bis 3 der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der
Erfindung dargestellt, und zwar in Fig. i eine Kabelleitung, deren Innenleiter L
durch Kondensatoren C in bestimmten Abständen unterteilt ist, in Fig.2 eine Ausführung,
bei der der Innenleiter in bestimmten Abständen durch Drosseln D- geerdet oder mit
dem Kabelmantel lYI verbunden ist, und in Fig.3 ein Kabel, bei dem die Unterteilung
durch in Kombination angeordnete Kondensatoren und Drosseln bewirkt wird.
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Durch die Anordnung nach Fig. i wird erreicht, daß das Kabel. sowohl
gegen wanderwellenartige als auch gegen quasistationäre Gefährdungsspannungen geschützt
wird, denn für eine über die Leitung ziehende Wanderwelle findet an jeder Unterbrecilungs-tel:e
eine Spannungsteilung zwischen dern WellenwiderstandderLeitung einerseits und dem
kapazitiveii Widerstand des Unterbrechungskor..dersators andererseits statt. Ist
der Kondensator klein genug, so treten gerade die tiefen, den Hauptanteil an der
Gesamtspannung enthaltenden Teilspannungen jeweils nur zu einem kleinen Teil in
den nächsten Abschnitt ein, währe nd die beim konzentrischen Betrieb hauptsächlich
in Frage kommenden höheren Trägerfrequenzen nur eine unwesentliche Dämpfung erfahren.
Das eben Gesagte gilt auch für eine Anordnung mit Querinduktivitäten,wenn man die
Querdrosseln niedrigohmig für die Frequenzen der Gefährdungsspannung, dagegen hochohmig
für die Nutzfrequenzen hält. Dadurch brechen die Gefährdungsspannungen jeweils an
der Querdrossel zusammen, während die höheren Nutzfrequenzen keine Einbuße erleiden.
Zweckmäßig werden die UntertieiluDgsabstände so bemessen, daß die Sperrgrenzfrequenz
der Leitung oberhalb der Netzfrequenz der Hochspannungsleitung. an deren Gestänge
das Luftkabel aufgehängt ist, und unterhalb der Trägerfrequenz liegt.
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Die regelmäßige Längsschaltung von Kondensatoren, ebenso auch die
regelmäßige Querschaltung von Induktivitäten nach der Fig. 2 verleiht einer Leitung
gleichsam den entgegengesetzten Charakter einer Pupinleitung. Während bei der mit
Längsinduktivitäten beschalteten Pupinleitung die tieferen Frequenzen übertragen,
die höheren aber gedämpft werden, liegen bei einer durch Längskondensatoren unterbrochenen
bzw. einer mit Querdrosseln beschalteten Leitung die Verhältnisse so, daß gerade
die tiefen Frequenzen zurückgehalten, die hohen aber durchgelassen werden. Die bei
einem Doppelerdschlußfall auftretenden quasistationären Vorgänge lassen sich also
in einer solchen mit Längskondensatoren bzw. Querdrosseln beschalteten Leitung leicht
von den höheren Nachrichtenfrequenzen trennen.
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Besonders wirksam ist die Kombination beider Schaltelemente, wie sie
in Fig.3 dargestellt ist. Während bei Vorhandensein nur von Längskondensatoren oder
nur von Querdrosseln die Dämpfung nur etwa geradlinig mit der Frequenz ansteigt,
steigt sie bei einer L-C-Kombination nach Fig. 3 quadratisch mit der Frequenz, wodurch
eine noch schärfere Trennwirkung zwischen den Stör- und Nutzfrequenzen
erzielt
wird als bei Verwendung jeweils nur eines der beiden Elemente. Vorteühaft erfolgt
die Trennung der Kabelabschnitte durch einen Zweischichtkondensator Cl, C2, dessen
Mittelbelag über eine Drossel geerdet ist.
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Die Erfindung ist sinngemäß auch bei solchen konzentrischen Hochfrequenzkabeln
anwendbar, bei denen der Innenleiter in bekannter Weise aus mehreren Adern besteht
und die Hochfrequ@enzübertragung über die elektrisch zusammengefaßten Adern als
Hinleitung und über die diesen Adern gemeinsame Hülle als Rückleitung erfolgt.