DE577460C - Leitungsanordnung zur Erdstromregelung elektrischer Anlagen - Google Patents
Leitungsanordnung zur Erdstromregelung elektrischer AnlagenInfo
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/22—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for distribution gear, e.g. bus-bar systems; for switching devices
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- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Description
Beim Betriebe elektrischer Leitungen fällt
• die elektrische Spannung gegen Erde in den Isoliermitteln von der Betriebsspannung bis
auf Null herab. Es hat demnach jeder Punkt des Isoliermittels in bestimmtem Abstande
vom Stromleiter eine bestimmte Spannung gegen den Leiter und gegen die Erde. Wird
ein Stromübergang von einem Stromleiter zur Erde hervorgerufen, so verursacht dieser
Erdschluß,, daß die anderen Stromleiter anstatt
mit der niederen Erdspannung mit der höheren , Stromleiterspannung beansprucht
werden. Die statische Erdspannungsteilung wird häufig durch Verbindung des Nullpunktes
mit Erde dadurch unterstützt, daß bestimmte Punkte der Spannungsteiler, z. B. der Stromerzeuger, der Stromwandler,, oder
Teilungswiderstände bzw. ähnliche Punkte der Anlage unmittelbar mit der Erde verbunden
werden. Diese Erdung hat- aber den Nachteil, daß beim Schadhaftwerden eines Zwei-
- ges der Spannungsteiler oder einer Stromleitung, d. h. bei Erdschluß, ein Erdstrom
zwischen dem Erdschlußpunkt und dem.
Erdungspunkt der Anlage entsteht. Wird bei ungeerdeten Anlagen ein Stromübergang von
einem Stromleiter zur Erde hervorgerufen
und besteht gleichzeitig irgendwo ein Stromübergang von einem anderen Stromleiter zur
Erde, so entsteht ein Erdstrom von der Erdschlußstelle des ersten Stromleiters bis zum
Stromübergang von dem zweiten Stromleiter. Die Erdströme machen die Verwendung der
Erde als Rückleitung für Schwachstromzweige, d. h. ^Fernmeldeleitungen,. drahtlose
Übertragungen usw., unmöglich. Bei Schwachstromleitungen mit isolierten Rückleitungen ■__
stören sie dadurch, daß sie bei genügender Stärke in die Schwachstromleitungen eindringen
oder Störungsströme in diesen induzieren. Sie beschädigen auch im Erdboden befindliche
oder befestigte metallische Einrichtungen und können. Tiere und Menschen gefährden.
Es sind Anordnungen bekannt, bei welchen Freileitungs- oder Kabelfehler dadurch unschädlich
gemacht werden, daß man Hilfs- .; leitungen in Form von Prüfdrähten, Metallbändern
usw. neben oder um die Stromleitung' gen legt, welche dazu dienen, durch Fremd-
oder Eigenstroni die beschädigten Leitungen kenntlich zu machen oder auszuschalten.
Die Mängel der ungeerdeten Stromleitungen oder der Erdung derselben zu beheben
oder zu verringern, dient nachstehende Lei-: tungsanordnung, welche für Drehstrom beschrieben,
aber für alle anderen Stromarten. anwendbari ist.
Bei Freileitungen verbindet man gleiche Spannungspunkte der Isoliermittel, ζ. B. der
Befestigungsisolatoren, Durchführungen usw. einer Stromleitung elektrisch derart miteinander,
daß die Verbinder selbst von der Erde isoliert bleiben (Grundisolierung). Dieses
kann dadurch geschehen, daß man z. B. bei gewöhnlichen Isolatoren um die Glocken (oder
an anderen geeigneten Punkten) der Einzelleitungen Metallringe legt oder Metallzwi-
schenpunkte im Isoliermittel schafft und an diese oder bei sogenannten Kettenisolator en
an die Metallträger gleichliegender Glieder die Verbinder anschließt oder auf andere
Weise Gleichspannungspunkte bildet und diese verbindet. Man kann auch die metallenen Befestigungsteile
der Isoliermittel der zusammengehörigen Leitungen durch eine gemeinsame Grundisolierung von der Erde trennen,
ίο Dann bilden diese Befestigungsteile die isolierten Verbinder. Die Verbinder können aus
gewöhnlichen Drähten, aus Widerständen ohne und mit Induktivität und Kapazität, aus
Kondensatoren u. dgl. bestehen. Werden die Spannungspunkte der Isolatoren unmittelbar
oder durch Widerstände miteinander verbunden, so besteht die Isolierung der Stromleiter
gegeneinander aus der Summe der Isolierungen der Stromleiter zum isolierten Verbinder.
Die Isolierung der Stromleiter gegen Erde ist dabei gleich der Summe der Isolierungen
vom Stromleiter zum Verbinder und vom Verbinder zur Erde. Werden die Spannungspunkte aber durch Kapazitäten miteinander
verbunden, so werden die Isolierungen der Stromleiter gegeneinander um das Kapazitätsdielektrikum
verstärkt, gegen Erde werden die Leiter aber, wie vorher, durch die Summe der Isolierungen vom Stromleiter bis
zur Erde isoliert. Die Stärke der Isolierung kann also den tatsächlichen Beanspruchungen
angepaßt werden. Durch die Kapazitäten der drei Stromleiter zu den Verbindern wird die
Spannung der Stromleiter gegeneinander statisch in gleicher Weise, wie ohne isolierte
Verbinder durch die Kapazitäten zur Erde, geteilt, d. h. sie erhält einen gleichen statischen
Ausgleichspunkt (etwa von der Spannung des Nullpunktes des Spannungsteilers), nur daß dieser gemeinsame Spannungsausgleich
der drei Stromleiter von der Erde isoliert ist. Die Kapazität der Stromleiter gegen
die Verbinder kann durch Parallelschalten von Kondensatoren (Teilungskapazitäten)
vergrößert werden.
Man kann auch sämtliche Verbinder einer Leitungsstrecke oder eines Leitungsnetzes
durch eine vierte, isolierte Freileitung (Nullleiter) zusammenschalten. Die Summe der
Kapazitäten der einzelnen Verbinder und des Nulleiters gegen die Stromleiter oder gegen
Erde bilden die Gesamtkapazität der Ausgleichs- oder Nulleitung des Netzes. Die
Höhe der Spannung der isolierten Verbinder und des Nulleiters, d. h. der Nulleitung, gegen
Erde hängt von ihrer Kapazität gegen Erde ab. Diese kann durch Zuschalten von Kondensatoren vergrößert werden.
Die Isolierung der Nulleitung gegen Erde soll im allgemeinen nur so stark sein, daß sie
von der Zweigspannung, d. h. dem Spannungsunterschied zwischen den Stromleitern
und der Nulleitung zwecks He'rstellung einer Erdverbindung, durchschlagen wird, wenn ein
Stromleiter Erdschluß erhält. Die Isolierung der Nulleitung muß aber wenigstens so stark
sein, daß der Nulleiter die etwa entstehenden Erdströme isoliert zu leiten' imstande ist,
Man kann den Durchschlag der Erdisolierung der Nulleitung auch dadurch ersetzen, daß
man an geeigneten Stellen derselben leichtere Spannungsübergänge zur Erde, z. B. Funkenstrecken
oder Durchschlagskapazitäten, einschaltet.
Den durch Kapazitäten gebildeten Spannungsausgleichspunkt der Nulleitung kann
man auch durch Spannungsteiler, z. B. die Stromerzeuger, Stromwandler, Teilungswiderstände
usw., herstellen. Der Nullpunkt des Stromteilers kann geerdet sein, wenn er nicht
mit der Nulleitung verbunden wird.
Anstatt den Nulleiter als Freileitung zu verlegen, kann man ihn auch als isolierte Einfachleitung
z. B. in die Erde ohne und mit Zusammenschaltung mit den Verbindern verlegen.
In letzterem Falle bilden sich dieselben Verhältnisse wie bei der Freileitungsnullleitung mit vergrößerter Erdkapazität heraus.
Der Übertritt des Erdschlußstromes auf den gegen Erde isolierten Leiter kann auf der
ganzen Kabelstrecke als Kabelisolierungsdurchschlag erfolgen. Es können aber auch
zum Schutz der Kabelisolierung an geeigneten Stellen Spannungsübergangs wege eingerichtet
werden.
Bei der Anwendung von Kabeln als Stromleitungen kann man z. B. folgendermaßen verfahren: Bei Einfachleitungen legt man in die
Isolierhülle der Leiter ringsum laufende, unterbrochene oder geschlossene Metallinnenflächen,
z. B. ein dichtes Rohr oder eine Hülle aus gewickelten Blechstreifen, Drahtgewebe,
metallischem Anstrich, aus dicht oder getrennt voneinander gewickelten Drähten, Bändern
usw., und schließt die gleichliegenden Flächen der zusammengehörigen Einzelleitungen
eines Stromlaufes durch Verbinder an den Enden der Leitungen oder den Ver-bindungspunkten
der Teilstücke zusammen. Mehrere Einzelleitungen eines Stromlaufes mit Innenmetallflächen können auch zu Mehrfachleitungen
miteinander verseilt werden. Sowohl die Einzelkabel als auch die verseilten können einen Außenbleimantel erhalten. Bei
verseilten Leitungen können die Metallflächen auch auf die Isolierhüllen der Einzelleitungen
gelegt werden, die sich dann durch die Verseilung von selbst zusammenschließen, wobei
man auch Metalldrähte zwischen oder neben den Adern zu Hilfe nehmen kann. Um die
verseilten Leitungen mit Metalloberflächen wird dann eine besondere gemeinsame.Isolier-
hülle (Gürtelhülle) und gegebenenfalls noch ein Bleimantel gelegt. Die Nulleitung kann
bei Kabeln durch genügende Leitfähigkeit der Metallflächen oder durch die Hilfsmetalldrahte
gebildet werden. Werden die Metallflächen aus getrennt voneinander um die Lei-. tungen gewickelten Drähten gebildet, so leiten
diese wohl Längsströme (Fehlerströme) weiter, lassen aber keine Rundströme (Verlustströme)
entstehen. Je nachdem aber die Metallflächen schließend oder unterbrochen und aus magnetischem oder unmagnetischem
Metall gemacht werden, kann der Stromleiterstrom und auch die Wärmebildung und -ableitung entsprechend beeinflußt werden.
Bei dichten Metallflächen ist bei Tränkungskabeln die Trocknung und Tränkung der Einzelleitungen
vor dem Aufbringen der Metallflächen erforderlich. Bei undichten oder unterbrochenen Flächen ist die spätere Trocknung
und Tränkung nicht behindert. Die Nachtränkung der verlegten Kabel durch Strom wärme kann durch Mitverwendung des
Nulleiters als Stromleiter verbessert werden.
Die Anordnung kann demnach sowohl bei Freileitungsnetzen als auch bei Kabeln und
bei gemischten Stromleitungsarten angewandt werden.
Während die bisher geübte Anwendung von einfach isolierten oder von nullpunktgeerdeten,
isolierten elektrischen Anlagen sowohl für die eigenen Einzelteile als auch für
fremde Leitungen, besonders für Schwachstromleitungen, Fernmeldeleitungen, drahtlose
Übertragungen usw., selbst für in den Erdboden verlegte oder befestigte Metallkörper,
häufig Störungen oder sogar Gefahren für Tiere'und Menschen mit sich bringt, vermeidet
oder verringert man diese bei Anwendung der neuen Anordnung durch isolierte Verbinder ohne oder mit Zusammenfassung
derselben durch einen Nulleiter, besonders wenn dieser an dem isolierten Nullpunkt des
Spannungsteilers angeschlossen wird, oder durch Anwendung eines Kabelnulleiters.
Stromübergänge von einem Stromleiter zu einem Einzelverbinder, etwa infolge Feuchtigkeit
eines Isolators, werden dann von dem isolierten Verbinder nicht ohne weiteres zur
■50 Erde gelangen, sondern über den Verbinder nach den anderen Stromleitern Ausgleich
suchen. Bei durch einen Nulleiter zusammengeschalteten Verbindern werden die Stromübergänge
an alle isolierten Verbinder herangebracht. Ist aber der Nulleiter mit dem Spannungsteiler verbunden, so werden die
Übergangsströme zu diesem geleitet und von der Erde isoliert zum Ausgleich gebracht.
Erdströme können also nicht entstehen.
Stromübergänge von einem Stromleiter zur Erde, etwa durch Anliegen des Leiters an
Bäumen, Zerreißen desselben usw., bringen die Erde mehr oder weniger auf die Leiterspannung,
und wenn die Erdspannung genügend hoch ist, treten sie über die Grundisolierung
der Verbinder auf diese und verlaufen in gleicher Weise, wie vorher beschrieben.
Die Stromübergänge können also nur von der Erdschlußstelle bis zum nächsten
Verbinder oder bis zum Nulleiterkabel als Aufnahmepunkt durch die Erde verlaufen.
Das Übertreten der Erdspannung auf die Verbinder kann dadurch begünstigt werden, daß
man von Erde zu diesem Spannungsübergangswege einschaltet. Sind die Verbinder
durch die Nulleitung mit dem Nullpunkt des Spannungsteilers verbunden und fließt ein
Fehlerstrom durch diesen Leiter zum Spannungsteiler, so kann der Fehlerstrom dort
durch Meßgeräte kenntlich gemacht werden. Durch den Leitungswiderstand des Nulleiters,
ζ. Β. kleinen Querschnitt desselben, wird der Erdstrom geschwächt. Als Nulleiter
eignet sich deshalb wegen seines hohen Einheitswiderstandes besonders Eisen, dessen s5
magnetische Eigenschaften bei Wechselstrom noch einen Zusatzwiderstand geben. In. die
Nulleitung zum Spannungsteiler können auch isolierte Widerstände (Drosselspulen) eingeschaltet
oder selbsttätige Abschaltvorrichtun- g0 gen eingebaut werden. Selbst bei Stromübergängen
von den Stromleitern über die Verbinder zur Erde, welche durch Blitzschlag verursacht sind, bietet die Anordnung Schutz,
weil der Blitz über den Nulleiter durch Funkenstrecken usw. zur Erde geleitet werden
kann, während die Leiterspannung nicht folgt, weil sie nicht durch die Erde, sondern nur
durch die isolierte Nulleitung Ausgleich findet, wobei der Blitz aber von den Spannungsteilern
durch Drosselspulen, Schutzkabel usw. ferngehalten werden kann. Der Nulleiter
kann deshalb bei Freileitungen auch als Blitzschutzleitung für die Stromleiter verlegt werden.
Bei Kabeln spielen sich die Vorgänge in ähnlicher Weise ab.
Die Leitungsanordnung gibt nicht nur die Möglichkeit, Stromübergänge von den Stromleitern
über deren Isolatoren, unter sich ohne u0
Inanspruchnahme der Erde als Leiter durch die isolierten Verbinder und den Nulleiter
auszugleichen, sondern auch Erdströme von der Erdfortleitung abzuziehen und durch die
Nulleitung gegebenenfalls in Verbindung mit den Spannungsteilern zum Ausgleich zu bringen.
Die für die Anordnung aufzuwendenden Kosten sind im Vergleich zu dem technischen
und wirtschaftlichen Nutzen, den sie bringt, sehr gering. Diese können durch Verwendung
von billigem Eisen zu den Verbindern und dem Nulleiter sehr niedrig gehalten werden.
Bei Freileitungen kann man durch die Anwendung des Nulleiters einen besonderen
Blitzschutz für die Stromleitungen, ersparen, wodurch die Kosten für den Nulleiter aufgehoben
werden. Bei Kabeln kann der Nulleiter als Strahlungsschutz dienen, wodurch
seine Kosten ebenfalls größtenteils oder ganz ausgeglichen werden. Die Anordnung kann
auch dazu dienen, von Leitungen, z.B. ίο Schwachstromleitungen, Erdströme fernzuhalten.
Bei der Anwendung von Kabeln kann dabei der Nulleiter (Verbinder) auch gemeinsam
um die Hin- und Rückleitung des Schwachstromes oder um mehrere Stromlaufe (z. B. mehrere Doppeladern) gemeinsam
gelegt werden, wonach auf diesen noch eine (gemeinsame) Gürtelhülle aufgebracht werden kann.
Beiliegende Zeichnung gibt einige Ausführungsmöglichkeiten der Leitungsanordnung
wieder.
Abb. ι zeigt eine ungeerdete Wechselstrom-(oder
Gleichstrom-) Zweileiter-Freileitung der neuen Anordnung mit dynamischer Spannungsteilung,
bestehend aus zwei Stromleitungen ι und 2, einer Nulleitung ο (die als
Blitzschutzleitung dienen kann) auf Glockenisolatoren/ und einem von der Erde durch
eine Grundisolierung Ig isolierten, eisernen Isolatorenträger als Verbinder V. Eine Funkenstrecke
F (oder ei» Durchschlagskondensator) kann Überspannungen (oder Blitzschläge)
von der Nulleitung und den Verbindern zur Erde ableiten. Durch das Meßgerät M und den Widerstand R kann die Erdstromstärke
angezeigt und geregelt werden. Abb. 2 zeigt eine ungeerdete Drehstrom-Dreileiter-Freileitung
mit statischer Spannungsteilung, bestehend aus drei Stromleitungen
1, 2, 3 an Kettenisolatoren / und Verbinderdrähten V (punktiert), die an den
ersten Isolatorgliedem Ig als Grundisolierung befestigt sind. Eine Funkenstrecke F kann
Überspannungen (oder Blitzschläge) von dem Spannungsteiler zur Erde ableiten. Der Nullpunkt
des Stromerzeugers kann geerdet werden, wodurch die Funkenstrecke auch bei einem einzelnen Stromleitererdschluß in Tätigkeit
treten kann.
Claims (5)
1. Leitungsanordnung zur Erdstromregelung elektrischer Anlagen mit geerdetem
oder nicht geerdetem Spannungsteiler, gekennzeichnet durch Zusammenschaltung gleicher Spannungspunkte der Isolierungen
der Stromleiter durch stromlei-. tende, gegenüber Erde isolierte Verbinder.
2. Leitungsanordnung zur Erdstromregelung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet,
daß man die isolierten Verbinder durch besonders isolierte Nulleiter elektrisch zusammenschließt.
3. Leitungsanordnung zur Erdstromregelung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß man den isolierten Nullleiter mit dem isolierten Nullpunkt eines.
Spannungsteilers verbindet.
4. Leitungsanordnung zur Erdstromregelung nach Anspruch 3, dadurch ge-·
kennzeichnet, daß man eine isolierte Einfachleitung als Nulleiter in die Erde verlegt
und mit dem Nullpunkt eines Spannungsteilers verbindet.
5. Leitungsanordnung zur Erdstromregelung nach den Ansprüchen 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß besonders schwache Isolierungsstellen oder Spannungsübergangswege
zur Erde, wie Funkenstrecken, Kondensatoren oder mit letzteren nintereinandergeschaltete oder
selbst als Funkenstrecken ausgebildete Drosselspulen o. dgl., am Nulleiter angebracht
sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEW78428D DE577460C (de) | 1928-02-08 | 1928-02-08 | Leitungsanordnung zur Erdstromregelung elektrischer Anlagen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEW78428D DE577460C (de) | 1928-02-08 | 1928-02-08 | Leitungsanordnung zur Erdstromregelung elektrischer Anlagen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE577460C true DE577460C (de) | 1933-05-31 |
Family
ID=7610580
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEW78428D Expired DE577460C (de) | 1928-02-08 | 1928-02-08 | Leitungsanordnung zur Erdstromregelung elektrischer Anlagen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE577460C (de) |
-
1928
- 1928-02-08 DE DEW78428D patent/DE577460C/de not_active Expired
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