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Anordnung zur Heizung von elektrischen Ubertragungsleitungen während
des Betriebes Um .die Seile der Hochspannungsleitungen von Rauhreif und Eislast
zu befreien und sie dämit vor Bruchgefahr zu schützen, wendet man seit Jahren mit
Erfolg ein Verfahren an, bei,dem dieSeile vorübergehend elektrisch beheizt werden.
Man betreibt zu diesem Zweck auf den durch Eislast gefährdeten Strecken die Leitungen
im Kurzschluß, also mit kleinen Spannungen, aber großen Strömen, bis sie unter dem
Einfluß der Stromwärme ihre Eislast abwerfen. Das Verfahren hat jedoch den Nachteil,
d aß hierfür die Leitung vorübergehend aus dem Betrieb genommen werden muß, was
sich oft nur bei Vorhandensein von zwei Übertragungssystemen auf einem Gestänge
(Doppelleitung) und nur zu Zeiten geringer Last machen läßt. Die Erfindung betrifft
nun eine Anordnung zur Heizung von elektrischen Übertragungsleitungen zwecks Enteisung
der Leitung, die eine Heizung auch während des Betriebes gestattet. Erfindungsgemäß
bestehen die einzelnen Phasen der Übertragungsleitung aus zwei oder mehreren Einzelleitern,
die als Hin- und Rückleitung einen Heizstromkreis bilden, in den eine besondere
Heizspannung eingeschaltet ist. Für die übertragung der Nutzleistung,der Hochspannungsleitung
sind die Einzelleiter -der betreffenden Leitungsphase also parallel geschaltet,
während sie für die Heizung der Übertragungsleitung in Hintereinanderschaltung den
Heizstromkreis bilden. Es findet also eine Überlagerung von Heizstrom und Betriebs-
Strom
statt. Um nun zu verhindern, daß infolge dieser Überlagerung der Betriebsstrom in
dem einen Teil des Heizstromkreises den resultierenden Heizstrom vergrößert, während
er ihn in dem zweiten Teil des Heizstromkreises entsprechend verkleinert, kann man
der den Heizstrom erzeugenden Heizspannung eine derartigePhasenlage geben, daß sie
mit der Betriebsspannung einen Phasenwinkel von annähernd 9o° einschließt. Einen
ähnlichen Phasenwinkel schließen dann auch Heizstrom und Betriebsstrom an der Hin-
und an der Rückleitung eines Heizstromkreises ein, so :daß die resultierenden Heizströme
sowohl an der Hin- als auch an der Rückleitung annähernd gleich groß sind. Ebenso
ist es für die gleichmäßige L@lufteilung des resultierenden Heizstromes günstig,
wenn die erzeugende Heizspannung :aus zwei Teilspannungen besteht, die auf die Hin-
und auf die Rückleitung des Heizstromkreises aufgeteilt sind.
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Bei der praktischen Ausführung :der Erfindung könnte man beispielsweise
jedes Phasenseil der Übertragungsleitung als ein Hohlseil ausbilden, das einen davon
isolierten Innenleiter umschließt. Hohlse,il und Innenleiter biild--n -dann die
Hin- und die Rückleitung des Heizstromkreises. Beispielsweise könnte man bei den
bekannten Stahl-Aluminium-Seilen ,das Tragorgan (Stahlseil von den umgebenden Aluminiumleitern
zu diesem Zweck isolieren. Besonders zweckmäßig erweist sich die Anordnung zur Heizung
von Übertragungsleitungen jedoch dann, wenn man, wie dies insbesondere für Übertragungsleitungen
sehr hoher Spannung bereits vorgeschlagen wurde, die einzelnen Phasen als Bündelleiter
ausführt. Bei diesem Bündelleiter sind Birne Anzahl von parallel :geschalteten und
eine Phase bildenden .Seilen in -einem gegenseitigen Luftabstand in der Größenordnung
von 3o bis 40 cm angeordnet, um auf diese Weise die Koronav erluste der Übertragungsleitung
herabzudrücken und deren induktiven Widerstand zu vermindern. Für die Heizung kann
man nun die Einzelleiter eines solchen Leiterbündels auf zwei Gruppen aufteilen,
von denen die eine die Hinleitung, die andere die Rückleitung des Heizstromkreises
bildet. Man muß dann allerdings dafür sorgen, daß diese beiden Leitergruppen längs
der Übertragungsleitung voneinander isoliert sind, was durch entsprechende Ausgestaltung
der Distanzstücke erzielt werden kann. Bei einem solchen Bündelleiter !kann man
also ohne viel Mehraufwand eine Betreizung gemäß der Erfindung während des Betriebes
verwirklichen. Besteht beispielsweise das Leiterbündel aus vier Einzelleitern, die
an den v ier Ecken eines Quadrates liegen, wie dies in Fig. i der Zeichnung veranschaulicht
ist, so kann man die Leiter i und 3 als Hinleiturig und die Leiter 2 und .4 als
Rückleitung des Heizstromkreises benutzen. Trotz großer Heizströme treten dabei
geringe magnetische Streufelder auf.
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Für die Erzeugung der den Heizstromkreis speisenden Heizspannungen
kann man eine Vielzahl von Schaltungen und Kombinationen verwenden. Im folgenden
sind an Hand der Fig. 2 und 3 der Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele derartiger
Schaltungen erläutert. Blei der Anordnung nach Fig.2 sind I und II die beiden Transformatorstationen
am Anfang und am Ende einer Hochspannungsübertragungsleitung, die im mittleren Teil
strichliert angedeutet ist. Die drei Phasen R, S, T der Übertragungsleitung bestehen
je aus zwei für den Betriebsstromkreis parallel geschalteten Einzelleitungen. Jeder
dieser Einzelleiter kann natürlich, wie dies an Hand :der Fig: i erläutert ist,
für sich wieder unterteilt sein. Bei der Anordnung der Fig. 2 sind für die Erzeugung
der die einzelnen Heizstromkreise speisenden Heizspannungen an dem Transformator
der Station I mit den drei Wicklungsphasen U, V und W zusätzliche
Wicklungsteile u, v und w vorgesehen. Bei der Darstellung der Fig.
2 sind die einzelnen Wicklungen nur als Linien dargestellt, die in ihrer Länge die
Größe der (Spannung und in ihrer Stärke ihre Belastbarkeit veranschaulichen sollen.
Zugleich zeigen sie die vektorielle Lage der Spannungen. Wie ersichtlich, sind in
jedem Heizstromkreis immer zwei Hilfswicklungen eingeschaltet, die der Phase des
Transformators angehören, die die betreffende Übertragungsphase nicht speist. Außerdem
sind diese beiden Wicklungsteile auf :die Hin-und auf die Rückleitung -des ;betreffenden
Heizstromkreises aufgeteilt, und sie schließen mit ihren erzeugten Spannungen in
der Hintereinanderschaltung im Heizstromkreis einen Phasenwinkel von 6o° ein. Dadurch
wird erreicht, @daß die resultierende Heizspannung mit der Betriebsspannung der
betreffenden Phase einen Phasenwinkel von 9o° einschließt. Dasselbe gilt dann auch
für Betriebsstrom und Heizstrom.
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Würde man die Hin- und Rückleitung der einzelnen Heizstromkreise in
der (Station II unmittelbar miteinander verbinden bzw. an den Transformator- der
Station anschließen, so würden die Zusatzwicklungen in der Station I eine Dauerbeheizung
der Übertragungsleitung bewirken: Um dies zu vermeiden, sind in der Station II für
jeden Heizstromkreis die Hin- und die Rückleitung an den Anfang und an das Ende
der Drosselspulen 5, 6 und 7 angeschlossen. Diese Drosselspulen sind also für den
Heizstrom, der sie vor und hinter der Mittelanzapfung in. gleichem Sinn durchfließt,
voll wirksam, während sie für den Betriebsstrom, der sie vom unteren und vom oberen
Ende nach der Mitte zu mit Differenzenwirkung durchfließt, fast unwirksam sind.
Bei geeigneter Bemessung der Drosselspulen kann man also erreichen> daß der Heizstrom
während der Zeit, in der er nicht gewünscht wird, für den Betrieb der Fernleitung
vernachlässigbar klein ist. Will man nun, um eine Enteisung der Übertragungsleitung
durchzuführen, den Heizstrom einschalten, so genügt es, die zu den einzelnen Drosselspulen
parallel geschalteten Kurzschlußschalter 8, 9 und io zu schließen; dadurch wird
der Heizstrom an der Drosselspule vorbeigeleitet und kann sich in voller !Stärke
ausbilden.
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Fig. 3 der Zeichnung zeigt eine Stellung, bei der für ,die Erzeugung
der Heizspannungen ein besonderer
Heiztransformator i i dient.
Die (Sekundärwicklungen dieses Heiztransformators sind elektrisch voneinander getrennt,
und jede Sekundärwicklung ist mit ihrem Anfang und mit ihrem Ende an die Hin- und
an die Rückleitung des Heizstromkreises angeschlossen, während die Mitte der Sekundärwicklung
mit der zugehörigen Phase des Stationstransformators verbunden ist. ;Dieser Stationstransformator
weist Stern-Stern-Schaltunseiner Primär- und .Sekundärwicklung auf. Damit nun die
Heizspannung mit -der Betriebsspannung in dem betreffenden Heizstromkreis wieder
einen Phasenwinkel von 9o° einschließt, ist die Primärwicklung des Heiztransformators
in Dreieck geschaltet, und es sind entweder die drei Anschlüsse dieser Primärwicklung
an dem ,Stationstransformator zyklisch vertauscht, oder die Sekundärwicklungen des
Heiztransformators sind zyklisch vertauscht und den einzelnen Phasen der übertragungsleitung
zugeordnet. An Stelle einer Dreieckschaltung könnte der Heiztransformator auch eine
Zickzackschaltung seiner Primärwicklung aufweisen. Sofern der Stationstransformator
eine Dreieckschaltung oder Zickzackschaltung aufweist, muß natürlich auch die Schaltung
der Primärwicklung -des Heiztransformators abgeändert werden bzw. man muß dann diese
Wicklung in Sternschalten. Die Anordnung der Fig. 3, die allerdings einen Mehraufwand
bezüglich des Heiztransformators erfordert, hat den Vorteil, daß der Haupttransformator
eine normale Schaltung ohne Zusatzwicklungen aufweisen kann. Ferner ergibt sich
der Vorteil, daß man die in Fig.2 dargestellten Drosselspulen 5 bis 7 und ihre Kurzschließer
8 bis io weglassen kann, indem man für die Ein- und Ausschaltung der Heizung den
Heiztransformator i i mit Hilfe des Schalters 12 primärseitig ein- oder ausschaltet.
Da die !Sekundärwicklungen des Heiztransformators vom Betriebsstrom wiederum in
Differenzschaltung durchflossen werden, so stellen sie keinen wesentlichen induktiven
Widerstand für den Betriebsstrom dar, auch wenn der Heiztransformator primärseitig
abgeschaltet ist. Man könnte ihn aber auch in diesem Fall noch primärseitig kurzschließen,
wodurch der induktive Widerstand des Heiztransformators für den Betriebsstrom weiterhin
vermindert wird. Die Anordnung nach Fig.3 hat ferner infolge der Uniabhängigkeit
des Heiztransformators den Vorteil, auch eine beliebige Regelung der Heizspannungen
je nach Bedarf (je nach Länge der zuheizendenLeitung)zuermöglichen.
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Bei der Anordnung nach Fig. 3 könnte man ferner den Heiztransformator,
statt ihn, wie dargestellt, als normalen Dreiphasentransformator auszubilden, aus,drei
voneinander getrennten Ednphasentransformatoren zusammensetzen. Dies hätte den Vorteil,
daß die Isolierung am Heiztransformator gegen die von der Übertragungsleitung aus
dem Transformator zugeführten Hochspannungen leichter durchgeführt werden kann.
Die Schaltung kann aber dabei der Fig.3 entsprechen.
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,Sofern die Hochspannungsübertragungsleitung aus zwei vollständigen
Leitungssystemen besteht (Doppelleitung), kann man die Anordnung nach der Erfindung
auch derart ausbilden, daß man beide Leitungssysteme in Betrieb hält und die gleichphasigen
Leiter dieser Doppelleitung zu Heizstromkreisen in der angegebenen Weise zusammenschaltet.