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Einrichtung zur Aufhebung oder Verringerung der elektrostatischen
Beeinflussung von Schwachstromleitungen durch benachbarte Wechselstrom-Starkstromleitungen.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Aufhebung oder Verringerung
derelektrostatischenBeeinflussungvonSchwachstromleitungen durch benachbarte Starkstromleitungen.
Sie gilt allgemein für Einphasenwechselstrom- oder Drehstromleitungen, sie soll
jedoch vornehmlich für die Hochspannungsspeiseleitungen von elektrischen Bahnen
Anwendung finden, welche am Gestänge der Bahnleitungen geführt sind, da sich hier
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meist zahlreiche Schwachstromleitungen in geringer Nähe der Starkstromleitungen
befinden, während sonst bei der Führung der Leitungen bereits auf genügenden Abstand
von Schwachstromleitungen Rücksicht genommen zu werden pflegt. Diese Speiseleitungen
speisen die Oberspannungsseite von Transformatorstationen oder Umformerstationen,
aus denen unterspannungsseitig der eigentliche Bahnstrom als Einphasenwechselstrom,
Drehstrom oder Gleichstrom entnommen wird. Trotzdem sie daher ohne Erdrückleitung,
also mit. symmetrischer Spannungsverteilung gegen Erde geführt werden, können sie
doch infolge des verschiedenen Abstandes der einzelnen Leiter von den Schwachstromleitungen
eine erhebliche elektrostatische Einwirkung auf diese ausüben. Zur Verringerung.
dieser Wirkung ist bisher Verdrillung der Leitungen verwendet worden. Diese Verdrillung
bedingt unbequeme Konstruktionen, und zwar um so mehr, je höher die Betriebsspannung
der . Leitung und je notwendiger demgemäß die Anwendung eines Schutzes gegen die
elektrostatische Induktion ist. Erfindungsgemäß soll einfacher und besser die gewünschte
Wirkung dadurch erzielt werden, daß die Spannung der Starkstromleiter gegen Erde
derartig unsymmetrisch gestaltet wird, daß die den Schwachstromleitungen näher liegenden
Leiter eine geringe, die weiter ab liegenden eine höhere Spannung gegen Erde besitzen,
so daß die gesamte elektrostatische Wirkung des Leitungssystems auf die Schwachstromleitungen
nach Möglichkeit aufgehoben wird. Zu dem Zweck kann z. B. der Symmetriepunkt des
Systems, also der Scheitelpunkt eines Einphasenwechselstrom- oder der Nullpunkt
eines. Drehstromsystems, unter Zwischenschaltung einer Zusatzspannung gleicher Frequenz
und unveränderlicher Phasenverschiebung gegen die Netzspannung mit Erde verbunden
werden. Diese Zusatzspannung besteht vorzugsweise in einer durch Transformation
aus dem Netz hergeleiteten Spannung, die nach Größe und Richtung. bzw. Phase geeignet
bemessen ist. Die gleiche Wirkung kann auch dadurch erzielt werden, daß ein vom
Symmetriepunkt abweichender Punkt des Systems, z. $. ein solcher, -der zwischen
dem Symmetriepunkt und dem. den Schwachstromleitungen zunächst liegenden Leiter
gelegen ist, ohne Zwischenschaltung einer Zusatzspannung geerdet wird.
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Beide Einrichtungen können auch in der Weise vereinigt-werden, daß
ein vom Symmetriepunkt abweichender Punkt über eine .Zusatzspannung an Erde gelegt
wird.
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Wenn mehrere benachbarte Starkstrom-
Leitungen vorhanden
sind, so kann die Schaltung gemäß der Erfindung an jeder dieser Leitungen angebracht
werden; sofern jedoch die verschiedenen Leitungen an Spannungen gleicher Frequenz
und gleicher Phase oder zumindest unveränderlicher gegenseitiger Phasenverschiebung
liegen (vorzugsweise -parallel geschaltete oder transformatorisch verkettete Leitungen),
so genügt es auch die Einrichtung nur an einer Leitung anzubringen und die Unsymmetrie
der Spannungsverteilung gegen Erde so zu regeln, daß auch die elektrostatische Beeinflussung
der anderen Starkstromleitungen auf die Schwachstromleitungen hierdurch ausgeglichen
wird. Hierbei können transformatorisch mit der betreffenden Starkstromleitung verkettete
Leitungen auch mit Erdrückleitung versehen sein. So kann z. B. die elektrostatische
Induktion einer Einphasenwechselstrom- oder Drehstromfahrleitung, für die die Fahrschienen
als Rückleitung dienen, auf Schwachstromleitungen durch eine gemäß der Erfindung
an den Hochspannungsspeiseleitungen angebrachte Schaltung ausgeglichen werden und
hierdurch die Führung des bekannten vGegenspannungsdrahtes«, der auf ein zur Fahrleitung
entgegengesetztes Potential geladen ist, erpart werden.
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Zur Erläuterung der Erfindung sind auf der Zeichnung Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. i eine Anordnung für ein Einphasenwechselstromsystem,
bei welcher der Symmetriepunkt über eine Zusatzspannung geerdet ist, Fig. 2 eine
Anordnung für ein Drehstromsystem, bei der der Symmetriepunkt über eine Zusatzspannung
geerdet ist, Fig. 3 eine Anordnung für ein Einphasenwechselstromsystem, .bei
-der ein vom Symmetriepunkt abweichender Punkt unmittelbar geerdet ist.
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Fig. 4 eine Anordnung für ein Drehstromsystem, bei der ein vom Symmetriepunkt
abweichender Punkt unmittelbar geerdet ist, Fig. 5 eine Anordnung für ein Einphasenwechselstromsystem,
bei der neben den Hauptleitungen benachbarte Starkstromleitungen angeordnet sind,
wobei die Erdverbindung so gelegt ist, daß zugleich der Einfluß sämtlicher Leitungen
auf die Schwachstromleitungen aufgehoben wird.
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In den Figuren bedeuten a1, a2, a3.. .die einzelnen Leiter des Starkstromsystems,
b die Gesamtheit der in der Nähe angeordneten Schwachstromleitungen, c einen Stromerzeuger
für Einphasenwechselstrom bzw. Drehstrom, der entweder direkt, oder unter Zwischenschaltung
eines Transformators k die Leiter ä1, a2, a3 ... speist. Parallel
zu diesen Leitern ist in den Fig. i und 2 ein Transformator d, in den Fig. 3 und
q. eine Drosselspule oder ein Widerstand e angeordnet, dessen Symmetriepunkt (Scheitelpunkt
des Einphasenwechselstrom- oder Nullpunkt des Drehstromsysteins) mit f bezeichnet
ist, während g einen vom Symmetriepunkt abweichenden Punkt des Systems bedeutet.
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In Fig. i wird die mit einem Pol an Erde k gelegte Unterspannungswicklung
des Transformators d auf der anderen Seite so mit dem Scheitelpunkt f verbunden,
daß ihre Spannung auf den.Leiter a2 in demselben Sinne, dagegen auf den Leiter a1
in dem entgegengesetzten Sinne einwirkt, wie die Spannung der Maschine c. Die Spannung
des Leiters a1 gegen Erde wird demgemäß um den Betrag der Sekundärspannung des Transformators
gegen Erde verringert, die Spannung des Leiters a2 gegen Erde entsprechend erhöht.
Die Größe der Sekundärspannung des Transformators ist je nach der Verschiedenheit
der Entfernung der Leiter a1 und a2 von den Schwachstromleitungen b verschieden
zu bemessen.
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In ähnlicher Weise wird bei der in Fig. 2 dargestellten Drehstromanlage
zwischen dem Nullpunkt f des Systems und Erde h eine Drehstromzusatzspannung
eingeschaltet, der, wie angedeutet, z. B. durch die Zusammenfassung der Teile von
zwei Unterspannungswicklungen verschiedener Phase, eine beliebige Phasenverschiebung
gegen die zwischen den Leitern al, a2, a3 und dem Nullpunkt f herrschenden
Spannungen erteilt werden kann. Zur Erzielung einer geeigneten Unsymmetrie gegen
Erde ist in. den Fig. 3 und 4 der Anschlußpunkt g für die Erdleitung zwischen Symmetriepunkt
und dem der Schwachstromleitung am nächsten gelegenen Starkstromleiter angeordnet
und direkt ohne Anwendung einer Zusatzspannung an Erde h gelegt.
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In Fig. 5 ist der Wechselstromgenerator c über einen Transformator
k, der die Spannung der Maschine auf die für die Übertragung zu den Unterstationen
erforderliche Hochspannung herauftransformiert, an die beiden Leitungen a1 und a2
angelegt. P sind die Transformatoren der Unterstationen, welche die Hochspannung
auf die für den Bahnbetrieb erforderliche Spannung umformen. q ist die Fahrleitung
-und y die Schienenrückleitung. Die Erdverbindung: m ist gemäß der Zeichnung an
der Sekundärseite des Transformators k angeschlossen, und zwar direkt an den vom
Symmetriepunkt f abweichenden Punkt - g. Sie kann aber ebenso an einen oder mehrere
andere Transformatoren oder Meßtransformatoren, oder durch Bildung eines künstlichen
Nullpunktes, sowie unter Verwendung einer Zusatzspannung gemäß den früheren Beispielen
ausgeführt werden.
Bei dieser Anordnung soll die Lage des Punktes
g zum Scheitelpunkt f der Transformatorwicklung so gewählt sein, daß nicht nur eine
verschiedene elektrostatische Einwirkung der Leiter a1 und a2 der Hochspannungsleitung,
sondern auch die elektrostatische Induktion der Fahrleitung q auf die Schwachstromleitungen
b ausgeglichen wird. Diese Wirkung ist erreichbar, da die Spannung der Fahrleitung;
als mit der Hochspannung transformatorisch verkettet,- von gleicher Frequenz und
praktisch gleicher oder uni i8o° gegen diese versetzter Phase ist.
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Überhaupt stellen die Zeichnungen nur Ausführungsbeispiele dar; denn
es sind mit den bekannten Schaltungen von Transformatoren, Drosselspulen, Widerständen,
Induktionsreglern mannigfaltige Abänderungen erzielbar, welche ermöglichen, die
Phase der aufgedrückten Zusatzspannung und die" Lage des Anschlußpunktes für die
Erdverbindung im System beliebig zu ändern. Für die Ausführung der Schaltungen können
entweder besondere Transformatoren, Drosselspulen oder Widerstände an das Netz angeschlossen
werden, oder es können die Wicklungen von ohnedies angeschlossenen Transformatoren,
Meßwandlern oder auch die der Stromerzeuger hierfür benutzt werden. Hierbei können
auch in bekannter Weise in die Erdleitung Widerstände oder Erdungsdrosselspulen
zu bekannten Zwecken eingeschaltet werden, ebenso können bekannte sonstige Einrichtungen
zur Verminderung der elektromagnetischen Induktion und bekannte sonstige Einrichtungen
zur Aufhebung einer verbleibenden elektrostatischen Induktion gleichzeitig .Verwendung
finden.
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In allen Fällen kann die Zusatzspannung sowie die Lage des Anschlußpunktes
für die Erdleitung durch eines der -bekannten Mittel, wie Anzapfungen, Induktionsregler
usw., einstellbar und je nach wechselnden Betriebsbedingungen regelbar gemacht werden.