DE4100070C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wechselstrom- Hochstromleiter der Energieverteilung oder Energieübertragung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Solche Wechselstromleiter sind z. B. Sammelschienen sowie Sammelschienenabzweige von Schaltanlagen, Ausleitungen bzw. Einleitungen zu Schaltanlagen bzw. elektrischen Geräten, Verbindungsleitungen zwischen elektrischen Geräten, Generatorausleitungen, Rohrgasleiter, Kabel usw.

Das magnetische Feld elektrischer Wechselströme induziert in Leitern elektrische Feldstärken, die zu einer ungleichmäßigen Stromverteilung in den Leitern führen. Die ungleichmäßige Stromverteilung in Leitern hat einen erhöhten elektrischen Widerstand im Vergleich zu Gleichstrom zur Folge. Dadurch ist bei gleichen Leitern die Stromtragfähigkeit bei Wechselstrom kleiner als bei Gleichstrom.

Leiter, die höhere Stromstärken führen, werden oft in mehrere Teilleiter unterteilt. Als Hauptleiter wird ein einzelner Leiter oder eine zusammengesetzte Anordnung einer Anzahl von Leitern, die den gesamten Strom eines Stranges führen, bezeichnet. Als Teilleiter wird ein Leiter, der einen bestimmten Teil des gesamten Stromes eines Stranges führt und Teil des Hauptleiters ist, bezeichnet.

Prägnant ist die verminderte Stromtragfähigkeit von Wechselstrom-Hauptleitern, bei denen rechteckige Teilleiter in Paketen angeordnet sind (siehe DIN 43 670 und DIN 43 671).

Die verminderte Stromtragfähigkeit folgt aus:

• - der Stromverdrängung innerhalb der Teilleiter, sowie aus
• - der ungleichmäßigen Stromverteilung zwischen den Teilleitern.

Bei rechteckigen Teilleitern, die in Paketen angeordnet sind, werden die äußeren Teilleiter stärker belastet als die weiter innen gelegenen. Noch ausgeprägter ist die ungleiche Stromverteilung bei konzentrischen Teilleitern, bei denen das äußerste Rohr fast den ganzen Strom führt. Bei parallellaufenden rechteckigen Stromschienen ist eine Lösung bekannt, bei der die Teilleiter in Leitungsrichtung versetzt angeordnet werden. (CH-PS 2 19 274).

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Auslegung für starre Hochstromleiter, mit konzentrischer oder konzentrisch-ähnlicher Teilleiteranordnung von Schaltanlagen und von Energieübertragungsleitungen zu finden, die die Stromverteilung vergleichmäßigt und entsprechende Lösungsmöglichkeiten aufzuzeigen. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist in Anspruch 1 aufgezeigt.

Eine Vergleichmäßigung der Stromverteilung kann realisiert werden, wenn die Position der Teilleiter entlang des Hauptleiters verändert wird. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Teilleiter entlang des Hauptleiters anteilmäßig alle typischen Magnetfeldbereiche durchlaufen. Dadurch werden die in den einzelnen Teilleitern induzierten Spannungen vergleichmäßigt und somit die Teilleiter mit etwa gleichen Strömen belastet.

Bei konzentrischen Leitern, wie beispielsweise in Fig. 2 dargestellt, oder bei Anordnungen die konzentrischen Leitergebilden ähnlich sind (wie beispielsweise in Fig. 5 gezeigt), sind die ungleichmäßigen Stromverteilungen besonders bedeutend.

Da in diesen Anordnungen das Hüllrohr bzw. die äußeren Teilleiter fast den ganzen Strom des Hauptleiters tragen, werden solche Ausführungen äußerst selten angewendet. Durch eine Positionsänderung der Teilleiterabschnitte im Verlaufe des Haupleiters kann aber eine fast gleiche Stromverteilung realisiert werden. Eine solche Lösung ist vor allem bei den Ausführungen von Bedeutung, bei denen eine größere Stromtragfähigkeit gefordert wird, jedoch die Abmessungen des Hauptleiters nicht vergrößert werden können (z. B. bei gasisolierten Schaltanlagen mit Rohrsammelschienen).

Bei konzentrischen Teilleitern kann eine Lösung gemäß Fig. 1 ausgeführt werden. Dabei sind das Hüllrohr und der Innenleiter gegenläufig geschlitzt und durch leitende Zwischenstücke so verbunden, daß im Verlaufe des Hauptleiters ein Stromübergang vom ersten Abschnitt des Außenleiters zum zweiten Abschnitt des Innenleiters und (fast) gleichzeitig ein Stromübergang vom ersten Abschnitt des Innenleiter zum zweiten Abschnitt des Außenleiters gewährleistet ist (siehe Fig. 1). Dadurch wird jeder der zwei Teilleiter des Hauptleiters in einem Abschnitt als Außenleiter, in einem zweiten Abschnitt als Innenleiter realisiert und so - bei gleich langen Abschnitten - die Stromverteilung zwischen den Teilleitern vergleichmäßigt.

Da bei dieser Anordnung die Kühlverhältnisse des Innenleiters bedeutend schlechter sind als die des Hüllrohres, können Maßnahmen zur Verbesserung der Wärmeabgabe (Spalten im Hüllrohr o. ä.) vorgesehen werden. Bei einer angemessenen Wahl der Querschnitte des Hüllrohres und des Innenleiters und bei entsprechenden Maßnahmen zur Kühlung kann bei einer solchen Anordnung die Stromtragfähikeit eines Rohrleiters bedeutend erhöht werden.

In Weiterentwicklung dieses Gedankens kann z, B. auch eine Anordnung nach Fig. 4 gewählt werden, wobei die Kühlung verbessert wurde und der gleichmäßigen Stromverteilung zwischen den Teilleitern Rechnung getragen wurde. Bei senkrechter Anordnung der Spalten kann zusätzlich durch den thermischen Auftrieb des die Leiter umgebenden Gases ein Kühleffekt erzielt werden.

Durch leitende Zwischenstücke (in den Figuren mit Z bezeichnet) wird eine Stromführung gemäß Fig. 6 gewährleistet. Durch isolierende Zwischenstücke (in den Figuren mit P bezeichnet) wird eine hohe mechanische Festigkeit erzielt. Der Stromübergang über die leitenden Zwischenstücke kann durch Hartlötung oder durch Verschraubung gewährleistet werden (in den Fig. 7 bis 9 sind beispielsweise Verschraubungen angedeutet).

Bei Verschraubungen ist darauf zu achten, daß kein relevanter Nebenschluß des Stromflußes durch den Schraubenschaft entsteht (ggf. sind entsprechende Abstände und isolierende Beilagen vorzusehen).

In Weiterentwicklung der angegebenen Lösung zur Vergleichmäßigung der Stromverteilung scheint es sinnvoll, die Hauptleiter in eine größere Anzahl von Teilleitern zu unterteilen, wobei die Positionen der Teilleiter im Hauptleiter verändert werden. Dadurch wird der Skin-Effekt in den Teilleitern selbst (Stromverdrängung in den einzelnen Teilleitern) vermindert und zwischen den Teilleitern eine gleichmäßige Stromverteilung realisiert. Wichtig ist dieser Lösungsvorschlag auch bei runden oder semirunden Leiterbündeln (wie ansatzweise in Fig. 5 dargestellt), die für gasisolierte Schaltanlagen Verwendung finden können.

Bezugszeichen

Kn . . . Kn Kreuzungsstelle in Variante n
Pn1 . . . Pn4 Isolierende Zwischenstücke in Variante n, Nr. 1 . . . 4
In1 . . . In4 Strom in Variante n, Nr. 1 . . . 4
Tn1 . . . Tn4 Teilleiter in Variante n, Nr. 1 . . . 4
Zn1 . . . Zn6 Leitende Zwischenstücke in Variante n, Nr. 1 . . . 6

Claims (3)

1. Wechselstrom-Hochstromleiter der Energieverteilung oder Energieübertragung, der in starre Teilleiter aufgeteilt ist, die ihre Position so ändern, daß eine Vergleichmäßigung der Stromverteilung zwischen den Teilleitern, bzw. eine Erhöhung der Stromtragfähigkeit des Hochstromleiters erzielt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilleiter konzentrisch oder konzentrisch­ ähnlich angeordnet sind und ihre Position im Hauptleiter von innen gelegenen Teilleitern in außen gelegene, bzw. von außen gelegenen in innen gelegene, ändern.

2. Wechselstrom-Hochstromleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilleiter als konzentrische Rohre ausgebildet sind, wobei das äußere Hüllrohr an den Positionsänderungsstellen schräg geschlitzt oder Z-förmig geschlitzt ist und die Stromübergänge von und zu dem geschlitzten Innenleiter seitlich versetzt und/oder entlang des Leiters versetzt vom Außenleiter zu dem Innenleiter und vom Innenleiter zu dem Außenleiter erfolgen.

3. Wechselstrom-Hochstromleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilleiter als Segmente von Rohren, oder ähnlich diesen, ausgebildet sind, wobei an den Positionsänderungsstellen die äußeren Segmente schräg geschlitzt oder Z-förmig geschlitzt sind und die Stromübergänge von und zu den geschlitzten Innenleitern seitlich versetzt und/oder entlang des Leiters versetzt von den Außenleitern zu den Innenleitern und von den Innenleitern zu den Außenleitern erfolgen.