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Anordnung zur 'U' bertragung von Drehstromleistungen mit drei Phasenleitern
und einem Reserveleiter In Drehstromkabelanlagen wird mitunter ein vierter Leiter
als Reserveleiter verlegt. Dieser vierte Leiter liegt normalerweise vollständig
brach, und es sind daher schon Vorschläge gemacht worden, ihn zur Energieübertragung
mit heranzuziehen. Grundsätzlich kann man so vorgehen, daB eine Spannungstransformation
in einem gewöhnlichen Drehstromtransformator erfolgt, mit dem ein besonderer Phasentransformator
in Reihe geschaltet ist. Man kann aber auch Spannungs- und Phasentransformation
in einer Einheit vornehmen. Im Normalbetrieb wird die elektrische Energie vierphasig
mit 1330/e der Drehstromleistung übertragen. Bei Ausfall eines Kabelleiters kann
der Verteilungstrennschalter und, wenn Spannungs-und Phasentransformation in einer
Einheit erfolgen, auch mit Hilfe der Transformatorwichlung auf Dreiphasenbetrieb
umgeschaltet werden, wobei die übertragbare Leistung zooo/o als Drehstromleistung
beträgt.
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Die Anwendung der einen oder anderen oben angegebenen Schaltungsmöglichkeit
hängt von der jeweiligen Gegebenheit der betreffenden Anlage ab. Bei Umstellung
einer bereits vorhandenen Dreiphasenanlage mit Reserveleiter auf Vierphasenbetrieb
wird eine Schaltung zweckmäßig sein, bei der zusätzlich zum Spannungstransformator
ein Phasentransformator beschafft und eingebaut wird. Bei Neuanlagen ist es dagegen
im allgemeinen zweckmäßiger, eine Schaltung anzuwenden, bei der Spannungs- und Phasentransformation
in einer Einheit erfolgen. Selbstredend muß in jedem Fall
die Transformation
am Anfang und Ende einer Fernleitung in entsprechender Weise vorgenommen werden.
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Wenn man also die Schaltungen so ausbildet, daß sie wahlweise drei-
oder vierphasig betrieben werden können, so bringt die Ausnutzung des Reserveleiters
einen erheblichen Gewinn an Übertragungsleistung.
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Eine Schwierigkeit besteht hierbei jedoch darin, den Spannungsstern
nach der Phasentransformation zu symmetrieren. Diesbezüglich ist schon eine Anordnung
mit drei Phasenleitern, einem Reserveleiter und zwei zwischen je zwei abgehende
Leiter geschalteten Drosselspulen vorgeschlagen worden, bei der durch Hinzufügung
einer Spannung auf der Vierphasenseite eine Symmetrierung derart erfolgt, daß die
Nullpunkte des Vierleitersystems und des Drehstromsystems zur Deckung kommen. Der
einen an die Phasenleiter R und S des Drehstromsystems angeschlossenen Drosselspule
wird eine Zusatzspannung zugefügt, die der anderen Drosselspule mittels einer Hilfswicklung
entnommen wird.
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Die Erfindung betrifft gleichfalls eine Anordnung zur Übertragung
von Drehstromleistungen mit drei Phasenleitern und einem Reserveleiter. Eine besonders
vorteilhafte Schaltung ergibt sich erfindungsgemäß dadurch, daß die drei Schenkel
des Phasentransformators je zwei Wicklungen tragen, von denen bei Vierphasenbetrieb
die Wicklungen der Außenschenkel untereinander abwechselnd in Reihe geschaltet zwischen
zwei abgehende Phasenleiter geschaltet sind, und daß die beiden Wicklungen des Innenschenkels
zwischen den dritten Phasenleiter und den Reserveleiter geschaltet sind. Bei Dreiphasenbetrieb
sind die beiden Wicklungen jedes Außenschenkels für sich in Reihe und diese Wicklungsgruppen
sind zwischen. zwei Phasenleiter geschaltet, während eine Teilwicklung des Mittelschenkels
einerseits an den dritten Phasenleiter, andererseits zusammen mit dem :Mittelpunkt
der Reihenschaltung der Wicklungen der Außenschenkel an einen gegebenenfalls geerdeten
Sternpunkt angeschlossen ist. Dadurch wird die Ausnutzung des normalerweise brachliegenden
Reserveleiters zum Energietransport unter technisch und wirtschaftlich günstigen
Bedingungen erreicht. Die Belastung des speisenden Drehstromnetzes ist in allen
Fällen symmetrisch, wenn man von den kleinen und überdies kompensierbaren unsymmetrischen
Spannungsabfällen im Transformator selbst absieht. Ein weiterer Vorteil der Anordnung
ist darin zu sehen, daß sich sowohl im Dreiphasen- als auch im Vierphasenbetrieb
symmetrische Vektordiagra.mme ergeben, d. h. daß der Systemnullpunkt stets Erdpotential
hat und somit unmittelbar oder über Induktivitäten geerdet werden bzw. überhaupt
offenbleiben kann.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt, und zwar zeigt Fig. i die Schaltung bei Vierphasenbetrieb, Fig. 2 die
Schaltung bei Dreiphasenbetrieb.
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In Fig. i sind mit i bis 4 die abgehenden Leiter auf der Vierphasenseite
bezeichnet. Dabei ist 4 der Reserveleiter. Auf der Primärseite eines Dreischenkeltrarisforrnators
sind die Wicklungen 5, 6 und 7 vorhanden, die in Dreieck geschaltet und an die Phasen
R, S und T einer nicht gezeichneten Drehstromquelle angeschlossen sind. Unterhalb
der Schaltung ist der zugehörige Spannungsstern dargestellt. Die drei Schenkel des
Transformators tragen Sekundärwicklungen 8 bis i3, und zwar sind je zwei Wicklungen
auf einem Schenkel untergebracht. Die Schaltung ist so getroffen, daß die Wicklungen
auf den Außenschenkeln gruppenweise untereinander abwechselnd in Reihe geschaltet
sind. Beispielsweise sind zwischen. die abgehenden Phasenleiter i und 2 die Wicklungen
8, 13, 9 und 12 in dieser Reihenfolge in Reihe geschaltet. Die Wicklungen io und
i i auf dem Mittelschenkel sind zwischen den Phasenleiter 3 und den Reserveleiter
4 geschaltet. Der- Verbindungspunkt 14 der Wicklungen io und ii ist außerdem geerdet.
Diese Schaltung ergibt den unterhalb ihrer zeichnerischen Darstellung angedeuteten
Spannungsstern, der bezüglich des Nullpunktes (Verbindungspunkt 14) symmetrisch
ist. Erwähnt werden muß, daß die Teilwicklungen auf jedem Schenkel untereinander
gleich sind. Die Windungszahlen. der Wicklungen der Außenschenkel verhalten sich
zu denen der Wicklungen des Mittelschenkels wie
Die Wicklungen 8 und 9 bzw. 12 und 13 auf den Außenschenkeln sind mit den aus Fig.
i ersichtlichen Anzapfungen versehen, die für den Dreiphasenbetrieb benötigt werden
und bei 87% der Windungszahl liegen. D.ie Dreiphasenschaltung selbst ist in Fig.
2 dargestellt. Auf der Primärseite ist dabei dieselbe Schaltung vorhanden wie bei
der Schaltung nach Fig. i. Auf der Sekundärseite werden aber die Teilwicklungen
auf jedem Außenschenkel untereinander in der in Fig. 2 dargestellten Weise in Reihe
geschaltet, und die dadurch entstehenden Wicklungsgruppen, z. B. 8 und 9 bzw. i
i und 12, werden in der gezeichneten Weise zwischen die Phasenleiter i und 2 geschaltet.
Dabei werden für die Reihenschaltung der Teilwicklungen 8 und 9 bzw. 12 und 13 die
obenerwähnten Anzapfungen benutzt, d. h. es sind zweimal 87 % der gesamten Windungen
untereinander in Reihe geschaltet. Die Teilwicklungen io und i i auf dem Mittelschenkel
werden in. der gezeichneten Weise untereinander und mit dem Phasenleiter 3 bzw.
im Punkt 14 mit Erde verbunden.. Das eine Ende der Wicklung io auf dem mittleren
Schenkel bleibt in diesem Fall offen, d. h. es ist wohl die zugehörige Durchführung
im Transformatorkessel vorhanden, jedoch besteht keine leitende Verbindung zu dem
Reserveleiter 4, der der besseren Übersichtlichkeit halber in Fig. 2 weggelassen
ist. Durch diese Schaltung wird dafür gesorgt, daß im Spannungsstern die Vektoren
i und 2 umgeklappt werden bzw. ihre Richtung ändern, so, daß sich eiin symmetrischer
Drehstromstern ergibt, wie er unterhalb der Schaltung der Fig. 2 dargestellt ist.
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Die Typenleistung des Transformators beträgt bei Anwendung dieser
Schaltung NT = 4 - U - I 1,078. Diese Zahl ergibt sich unter Berücksichtigong
der
vektoriellen Zusammensetzung der Spannungen und Ströme bei der gewählten Schaltung.
Die Ausnutzung des Transformators ist bei dieser Schaltung außerordentlich günstig.