-
Anordnung zur Übertragung von Drehstromleistung auf große Entfernungen
Für den Verbundbetrieb großer, weit voneinander entfernter Kraftwerke sind unbedingt
betriebssichere Fernübertragungsleitungen erforderlich. Drehstromdoppelfreileitungen,
in üblicher Weise auf gemeinsamem Gestänge verlegt, gewährleisten bereits eine weitgehende
Betriebssicherheit. Wenn einer der beiden Stromkreise infolge einer Störung oder
wegen Ausbesserungsarbeiten abgeschaltet wird, so kann der andere Stromkreis in
Betrieb bleiben. Die übertragbare Leistung sinkt dabei auf die Hälfte des für die
Doppelleitung zulässigen Wertes.
-
Bei Störungen, durch die beide Stromkreise -zugleich betroffen werden,
beispielsweise bei Mastbeschädigungen, ist u. U. eine völlige Abschaltung der Doppelleitung
erforderlich. Solche Doppelstörungen können aber vermieden werden, indem man jeden
der beiden Stromkreise auf einem besonderen Gestänge verlegt. Ferner kann die Betriebssicherheit
und Reservehaltung noch weiter verbessert werden, wenn man nicht nur zwei, sondern
n Stromkreise (n > a) zueinander parallel anordnet. Auch in diesem Fall ist
es zur weiteren Verbesserung der Sicherheit zweckmäßig, jeden Stromkreis auf einem
besonderen Gestänge zu verlegen. Falls von den ia Stromkreisen einer ausfällt, sinkt
die insgesamt übertragbare Leistung nur um r/za des im Vollbetrieb zulässigen Wertes.
-
Die Verwendung von Hochspannungskabeln statt Freileitungen bringt
für die Hochleistungsübertragung über weite Entfernungen wesentliche Vorteile. Einer
der wichtigsten Vorteile ergibt sich durch den geringen induktiven Widerstand der
Kabel. Dieser ist zwar bei Einleiterkabeln, die bei hohen Spannungen hauptsächlich
verwendet werden, meistens größer als bei Dreileiterkabeln; er beträgt aber, besonders
wenn die drei Kabel eines Drehstromsystems in geringem Abstand in
einem
gemeinsamen Graten verlegt .werden, nur einen Bruchteil des induktiven -Widerstandes
von Freileitungen.
-
Bei Hochspannungskabelleitungen ist ebenfalls eine Reservehaltung
notwendig. Es ist z. B. vorgeschlagen worden, außer den drei Einleiterkabeln für
die drei Phasen des Drehstromsy stenis noch ein viertes Kabel gleichen Ouerschnittes
als Reservekabel zu verlegen. Diese Anordnung hat aber den Nachteil, daß das vierte
Kabel im normalen Betrieb überhaupt nicht ausgenutzt wird. Außerdem muß dann unter
allen Umständen verhindert werden, daß durch irgendeine Störungsursache zwei Kabel
gleichzeitig betriebsunfähig werden. Es ist deshalb u. -Ci. notwendig, die einzelnen
Kabel in beträchtlichem Abstand voneinander zu verlegen. Hierdurch erhöht sich aber
der induktive Widerstand, und die Vorteile der Kabel gegenüber der Freileitung kommen
nur noch in beschränktem Maß zur Geltung. Der erhöhte induktive Widerstand begrenzt
die bei einer bestimmten Betriebsspannung übertragbare Leistung und beeinträchtigt
die Stabilität der Energieübertragung. Ferner können durch magnetische Streufelder
u. U. erhebliche zusätzliche Verluste sowie ,störende induzierte EMlili 111 parallel
geführten Schwachstromleitungen und sonstige unerwünschte Begleiterscheinungen hervorgerufen
werden.
-
Diese --Nachteile werden vermieden, , wenn man zwei Dreileiterstromkreise
in zwei getrennten Gräben verlegt. Bei einer Störung wird dann, ebenso wie bei Doppelfreileitungen,
einer der beiden Stromkreise abgeschaltet, und die übertragbare Leistung sinkt dabei
auf die Hälfte des ursprünglich zulässigen Wertes.
-
Gemäß der Erfindung kann man nun mit der gleichen Leiterzahl, nämlich
mit insgesamt sechs Einleiterkabeln, bei gleicher übertragbarer Leistung im Vollbetrieb
und ohne Vergrößerung des induktiven Widerstandes eine erhöhte Reserv elialtung
erreichen, indem man das Drehstromsystein in drei voneinander völlig getrennte Einphasenwechselstromsysteme
auflöst und j e zwei Kabel zur Hin- und Rückleitung eines dieser drei Einphasenstromkreise
verwendet.
-
Abb. i der Zeichnung zeigt ein - Ausführungsbeispiel nach der Erfindung.
Das Leitersystem z bis 6 dient zur Kupplung der beiden Drehstromnetze 7 und B. In
den Umspannern 9 und io, die auch durch je einen Satz aus drei Einphasenspannern
ersetzt werden können, wird das Drehstroinsystem in drei voneinander getrennte Einphasenwechselstroinsysteme
aufgelöst oder diese werden wieder zu einem Dreiphasendrelistroinsystein vereinigt.
. Das Leitersystem i bis 6 besteht aus sechs Hochspannungseinleiterkabeln i bis
6, von denen, wie in Abb. a dargestellt ist, je zwei in kleinstmöglichem Abstand
in einem Graben verlegt sind und die Hin- und die Rückleitung für je einen der drei
Einphasenwechselstronikreise bilden. Zur Kompensation des kapazitiven Ladestromes
(in Abb. i angedeutet durch die Kapazitäten C) sind an jedes einzelne Kabel in an
sich bekannter Weise in bestimmten Abständen Drosselspulen D angeschlossen.
-
Jeder der drei Wechselstromkreise kann unter dieser Voraussetzung
im normalen, symmetrischen Betrieb dauernd die Leistung a Up . J" übertragen,
wenn Up die Spannung jedes einzelnen Leiters gegen Erde und J" der zulässige Dauerbelastungsstrom
des Kabels ist. Die gesamte übertragbare Leistung beträgt also, ebenso wie bei einer
Doppeldrehstromleitung mit der Sternspannung Up,
1T =6-Up-J".
-
Wenn nun infolge einer Störung einer der Stromkreise abgeschaltet
wird, so bleiben immer noch zwei Stromkreise im Betrieb, von denen jeder die Leistung
z U, - J", beide zusammen also =/3 der Gesamtleistung zu übertragen in der
Lage sind. Diese Leistung- d. Up - J" =
:Y = 0,67 N
wird allerdings bei Einhaltung des zulässigen
Stromes J" nur dann erreicht, wenn nach Abschaltung eines Stromkreises die Ströme
der beiden noch in Betrieb befindlichen Stromkreise mit den betreffenden Spannungen
phasengleich sind, also reine Wirkströme sind. Diese Bedingung ist nahezu erfüllt,
wenn durch umlaufende Drehstrommaschinen (Generatoren oder Motoren) die Spannungen
der beiden Drehstromnetze 7 und 8 annähernd symmetrisch gehalten werden. Fehlen
in einem der beiden Netze solche Maschinen gänzlich, so wird bei symmetrischer Drehstromlast
den beiden noch in Betrieb befindlichen Stromkreisen ein zusätzlicher Blindstrom
aufgezwungen, und zwar dem einen Stromkreis ein voreilender, dem anderen ein nacheilender
Blindstrom; beide Stromkreise sind in diesem Grenzfall nur mit einem Leistungsfaktor
cos
ausgenutzt, und die übertragbare Wirkleistung würde dann nur d. Up - J" -
- N = o,58 X betragen. Im allgemeinen
wird die mit zwei Einphasenwechselstromkreisen noch übertragbare Leistung zwischen
den Grenzen o,58 - N und o,67 - N liegen, also stets größer sein als die
Leistung o,5 # N, die bei einer Drehstroindoppelleitung nach Ausfall eines Drehstromsystems
übertragen werden kann.
Nach der Erfindung kann man weiterhin die
Betriebssicherheit der Anlage noch dadurch erhöhen, daß man die zur Kompensation
des betriebsmäßigen kapazitiven Ladestromes dienenden Drosselspulen zugleich als
Erdschlußschutz verwendet. Es ist hierzu lediglich erförderlich, die Eisensättigung
der Spulen so niedrig zu wählen, daß diese auch im Erdschlußfall, also bei der doppelten
Betriebsspannung, noch ungesättigt sind und infolgedessen auch im Erdschluß ebenso
wie im gesunden Betriebszustand des Kabels die Kapazität des Kabels kompensieren.
-
Durch die Kompensation des Erdschlußstromes wird erreicht, daß Erdschlüsse
entweder selbsttätig erlöschen oder wenigstens, daß ihre Stromstärke so begrenzt
wird, daß erhebliche Zerstörungen vermieden werden.
-
Auch gleichzeitige Erdschlüsse in zwei von den drei Stromkreisen sind
ungefährlich, da bei der gemäß der Erfindung vorgeschlagenen Schaltung die drei
Stromkreise völlig voneinander getrennt sind. Lediglich bei der Bemessung der Isolation
der Umspanner muß auf die im Doppelerdschlußfall gegebenenfalls auftretende Potentialverlagerung
zwischen den einzelnen Wicklungsteilen geachtet werden.
-
Falls infolge zweier gleichzeitig auftretender Störungen zwei Stromkreise
gleichzeitig außer Betrieb gesetzt werden müssen, so ist in beschränktem Umfang
eine Energieübertr agung über den dritten ungestörten Stromkreis möglich. Unter
Umständen können in einem solchen Fall auch die unbeschädigten Kabel der gestörten
Stromkreise zur Energieübertragung mitverwendet werden.