DE581791C

DE581791C - Mehrphasenstrom-UEbertragungssystem

Info

Publication number: DE581791C
Application number: DEA61824D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Ernst Kirch
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1931-05-05
Filing date: 1931-05-05
Publication date: 1933-08-03

Description

Mehrphasenstrom-Übertragungssystem Zur. Übertragung großer Leistungen mit Hilfe von Kabeln verwendet man besonders bei hohen Spannungen unbewehrte Einleiterkabel, da. diese betriebstechnische Vorteile bieten und da die Herstellung von Drehstromkabeln sehr großer Abmessungen aus fabrikatorischen Gründen und mit Rücksicht auf den Versand nicht möglich ist. Die einzelnen Phasen werden wegen der Kurzschlußgefahr in genügend weiten Abständen. voneinander verlegt, und zwischen ihnen werden Trennwände, beispielsweise Betonplatten, angebracht, damit bei Defekt eines Kabels nicht auch die Nachbarkabel in Mitleidenschaft gezogen werden. Bei sehr großen Übertragungsleistungen ist die Verwendung von Einphasenkabeln beträchtlichen Querschnitts unwirtschaftlich. Daher ging man vielfach dazu über, zwei Parallelsysteme vorzusehen, die in. der aus Abb. r der Zeichnung ersichtlichen Weiseangeordnetwerden. Dashierdargestellte Drehstromsystem besteht aus den drei Phasen I, II, III. Für jede Phase sind zwei parallel geschaltete Kabel t und r', z und z', 3 und 3'vorgesehen, die unmittelbar oder sehr nahe nebeneinander liegen. Die Kabelpaare der einzelnen Phasen sind in einem größeren Abstand a voneinander angeordnet und durch Wände T voneinander getrennt, um die Kurzschlußgefahr herabzusetzen. Nun entstehen aber bei Einphasenkabelsystemen, besonders dann, wenn sie großen-Querschnitt besitzen, erhebliche Zusatzverluste, die auf die in den Bleimänteln fließenden Ströme zurückzuführen sind; diese Zusatzverluste können so -beträchtlich sein, daß sie die Stromwärmeverluste im Leiter sogar übersteigen. Sie haben also einen wesentlichen Einfluß auf die Wirtschaftlichkeit einer übertragungsanlage. Um diese Verluste 'herabzusetzen bzw. vollkommen aufzuheben, hat man bereits verschiedene Mittel vorgesehen; u. a. wurde beispielsweise vorgeschlagen, die Bleimäntel durch Isolierungsmuffen voneinander zu trennen und derart miteinander #zu -verbinden, daß die Summe der in ihnen induzierten elektromotorischen Kräfte gleich Null ist.
Auch die Verwendung eines Sechsphasensystems nach Abb. z der .Zeichnung wurde bereits in Vorschlag gebracht. Die Hochspannungsseite des Transformators weist sechs Wicklungen I, 1I, 11I, IV, V, VI auf. von denen je drei Wicklungen (1, 111, V und IV, V1, 11) zu je einem Drehstromsystem zusammengefaßt sind. Beide Drehstromsysteme besitzen einen gemeinsamen Nullpunkt. Die Phasen I und IV, III und VI, V und II sind an die Einleiterkabel t und q., 3 und 6. 5 und z derart angeschlossen, daß die Ströme der einander entsprechenden Phasen der beiden Systeme um i 8o° gegeneinander verschoben sind (vgl. Vektordiagramm). Auf diese Weise gelingt es, die Zusatzverluste beträchtlich herabzusetzen und unabhängig von der Entfernung von je zwei benachbarten Kabeln zu machen. Man ist aber bei dieser Anordnung gezwungen, den großen Nachteil in Kauf zu nehmen, daß das System nicht mehr kurzschlußsicher ist; denn z. B. wird bei einem Erdschluß einer Phase die Nachbarphase leicht angebrannt, was zur Folge haben kann, daß ein Kurzschluß doppelter Phasenspannung nachfolgt.
Die Erfindung macht sich zur Aufgabe, ein Mehrphasenstrom-Übertragungssystem zu schaffen, das sowohl kurzschlußsicher als auch verlustarm ist. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei Mehrphasenstrom-Übertragungssystemen mit einer geraden Anzahl m von Adern für jede Phase, die nahe beieinander verlegt und so geschaltet sind, daß die Ströme in m/2 Adern der gleichen Phase um i 8o° gegen die der restlichen m/2 Adern verschoben sind, und daß die so entstehenden Übertragungs-Teilsysteme elektrisch voneinander getrennt sind.
Zu diesem Zwecke kann man zur Speisung der übertragungs-Teilsysteme einen gemeinsamen Transformator vorsehen, dessen Hochspannungsseite bei n Phasen auf der Niederspannungsseite beispielsweise 2 n Wicklungen besitzt, von denen je n Wicklungen zu einem n-Phasensystem in einem gemeinsamen Nullpunkt zusammengeschlossen sind. Die Nullpunkte beider Systeme werden nicht miteinander verbunden.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, zur Speisung der beiden übertragungs-Teilsysteme zwei getrennte n-Phasentransformatoren zu verwenden, die in den entsprechenden Phasen um i8o° gegeneinander verschobene Ströme führen und deren Nullpunkte ebenfalls nicht miteinander verbunden sind.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Abb. 3 zeigt eine Anordnung mit einem gemeinsamen Transformator für zwei Drehstromsysteme; Abb. q. zeigt eine Anordnung, bei der für jedes System ein besonderer Transformator vorgesehen ist.
Der Transformator nach Abb.3 besitzt sechs Hochspannungswicklungen, von denen die Wicklungen I, 11, III und I', Il', III' zu je einem Dreiphasensystem zusammengefaßt sind. Die Nullpunkte beider Systeme sind nicht miteinander verbunden. Die Leistung wird über die Kabel i, i', 2, 2', 3, 3' zu dem Verbraucher geführt. Die Ströme der benachbarten Kabel i und i' bzw. 2 und 2' bzw. 3 und 3" sind gegeneinander um i8o°verschoben (vgl. Vektordiagramm) und die derart zusammengefaßten Kabel durch Wände T@ von den anderen Gruppen getrennt. Mit Rücksicht auf die Herabsetzung der Bleimantelverluste müssen die zusammengehörigen Kabel der beiden Systeme dicht aneinander liegen. Durch die elektrische Trennung der beiden Übertragungssysteme wird nün erreicht, daß trotz dieser Anordnung ein Kurzschluß zwischen dein vorerwähnten zusammengehörigen Phasen gefahrlos ist. Selbst dann, wenn die Kabelader i' der Phase I durch die Kabelader i der Phase I' angebrannt wird, entsteht in dem zweiten System, zu dem das Kabel i' gehört, nur ein Erdschluß, dessen Folgen durch Anwendung bekannter Einrichtungen (z. B. Kompensation durch Petersen-Spulen) ohne weiteres vermeidbar sind.
Bei der Anordnung nach Abb. q. ist . für jedes übertragungs-Teilsystem ein besonderer Transformator vorgesehen, dessen Hochspannungswicklungen mit 1, 1I; III bzw. I', II', III' bezeichnet sind. Auch hier sind beide Systeme elektrisch voneinander getrennt und ihre Vektordiagramme um i 8o° gegeneinander verdreht. Im übrigen stimmt die Anordnung mit der nach Abb. 3 überein.
Die Erfindung umfaßt natürlich nicht nur Drehstromübertragungssysteme, sondern kann mit gleichem Vorteil bei übertragungssystemen mit n Phasen angewendet werden, wobei n eine beliebige gerade oder ungerade Zahl sein, kann.
Die zusammengehörigen Adern i, i' bzw. 2, 2' bzw. 3,- 3' können zu einer Kabeleinheit zusämmengefaßt und mit einer gemeinsamen magnetischen Bewehrung versehen werden, ohne daß hierdurch nachteilige Folgen, wie bei der Bewehrung von Einphasenkabeln mit magnetischem Material, eintreten können. Statt einer Einheit aus zwei miteinander verseilten bzw. gemeinsam bewehrten Adern läßt sich auch mit Vorteil eine Einheit aus vier Adern verwenden, wobei je zwei Adern für die Stromversorgung einer Phase eines der beiden übertragungs-Teilsysteme benutzt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Mehrphasenstrom-Übertragungssystem mit einer geraden Anzahl m von Adern für jede Phase, die nahe beieinander-verlegt und so geschaltet - sind, daß die Ströme in m/2 Adern der gleichen Phase um i 8o' gegen die der restlichen m/-2 Adern verschoben sind, dadurch gekennzeichnet, da.ß die so entstehenden übertragungs-Teilsysteme elektrisch voneinander getrennt sind.
2. Mehrphasenstrom-Übertragungssystem nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Speisung der übertragungs-Teilsysteme ein gemeinsamer Transformator vorgesehen ist, dessen Hochspannungsseite bei n Phasen auf der Niederspannungsseite beispielsweise 2 n Wicklungen besitzt, von denen je n Wicklungen zu einem n-Phasensystem in einem gemeinsamen. Nullpunkt zusammengeschlossen und die Nullpunkte beider übertragungs-Teilsysteme nicht miteinander verbunden sind.
3. Mehrphasenstrof-übertragungssystem nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß für die Speisung der übertragungs-Teilsysteme getrennte n-Phasentransformatoren vorgesehen sind, die in den einander entsprechenden Phasen um i 8o' gegeneinander verschobene Ströme führen und deren Nullpunkte nicht miteinander verbunden sind. ¢.
Mehrphasenstrom-übertragungssystem nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Adern der Phasen, deren Ströme um i8o° verschoben sind, zu einer Einheit zusammengefaßt . und gegebenenfalls mit einer gemeinsamen Bewehrung versehen sind.
5. Mehrphasenstrom-Übertragungssystem nach Anspruch i bis ¢, dadurch gekennzeichnet, daß statt je einer Ader je Phase eines übertragungs-Teilsystems ein Aderpaar vorgesehen ist.