SE507231C2 - Kopplingsanordning för reduktion av magnetfält kring flerfasiga kraftledningar - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 507231 Detta syfte uppnås enligt uppfinningen genom att kompensa- tionsanordningen ingår i en separat krets, vilken är ansluten till den slutna slingan via en transformator inrättad att huvudsakligen överföra nämnda cirkulationsström men däremot ej nämnda delfasströmmar till kompensationsanordningen. Genom denna indirekta inkoppling av kompensationsanordningen kan denna, t.ex. i form av ett filter, i synnerhet en kondensator, göras väsentligt mindre och lättare. En eventuell kortslutning eller ett avbrott i den separata kretsen påverkar ej själva kraftöverföringen, utan endast magnetfältreduktionen. Sålunda blir kraftledningens tillgänglighet opåverkad.

Dessa fördelar överväger mer än väl den komplikation som själva transformatorn innebär. fLämpligen innefattar den slutna slingans båda grenar inbördes motriktade lindningar kring en i transformatorn ingående transformatorkärna, som genom en tredje lindning är kopplad till den separata kretsen. Denna tredje lindning kan härvid bestå av en betydligt klenare kabel än de båda fasgrenled- ningarna, i synnerhet om de motriktade lindningarna dimensione- ras så, att magnetiseringen i transformatorkärnan, härrörande från de primära delfasströmmarna, blir försumbar. Härvid överför således transformatorn endast den i den slutna slingan inducerade cirkulationsströmmen till den separata kretsen med tillhörande kompensationsanordning. Ingående komponenter kan följaktligen dimensioneras för lägre strömmar.

Dimensioneringen är företrädesvis sådan, att den inducerade cirkulationsströmmen i den slutna slingan utgör 15-25% av respektive fasström i ett trefasarrangemang, vilket liksom vid den tidigare kända kopplingsanordningen kan ge en total magnet- fältreduktion till ca en sjättedel jämfört med en konventionell kraftledning med tre fasledare.

Vid luftburna kraftledningar kan kopplingsanordningen, dvs. transformatorn med tillhörande separata krets och kompensa- 10 15 20 25 30 35 507231 tionsanordning, likaledes upphängas ovan mark Jämför patent- kraven 6 - 10.

Uppfinningen förklaras närmare nedan i anslutning till ett föredraget utföringsexempel med hänvisning till bifogade ritning.

På ritningen visas schematiskt ett trefasledningsarrangemang med en kopplingsanordning enligt uppfinningen.

Upptill och nedtill på ritningen visas sålunda tre fasledningar R, S, T, vilka i utföringsexemplet antages bilda en kraft- ledning för överföring av högspänd (t.ex. 220 kV) trefas växel- ström.

-Fasledningarna antages vidare vara upphängda parallellt med varandra på inbördes lika avstånd i ledningsstolpar, t.ex. av portaltyp med två stolpar och en tvärgående överliggare, såsom beskrives i den ovannämnda SE-patentskriften 501657.

Utmed ett ledningsavsnitt L är en fasledning R uppdelad i två parallella grenar Rl och R2. Ledningsavsnittet L motsvarar ett antal, t.ex. 1-10, normala stolpavstånd.

De parallella grenarna Rl, R2 är medelst tvärgàende ledningar, i form av slackar R2l, R22, hopkopplade till en sluten slinga, vilken sålunda är utsträckt i kraftledningens längsriktning utmed ledningsavsnittet L.

Fasledningarna S och T överför var sin (i) av de tre fas- strömmarna, medan de omgivande fasgrenledningarna Rl och R2 vardera överför hälften (i/2) av den tredje, i fasledningen R flytande fasströmmen (i). Genom denna fasuppdelning minskas magnetfältet (på marken i närheten av ledningen) till ca en tredjedel.

En ytterligare magnetfältreduktion erhålles genom att det osymmetriska ledningsarrangemanget utmed ledningsavsnittet L 10 15 20 25 30 35 507231 ger upphov till en inducerad cirkulationsström ic, som över- lagras de primära delströmmarna i/2 i den slutna slingan Rl, Rll, R2l, R2, R22. Storleken på denna cirkulationsström ic beror dels på den av geometrin givna induktionen, dels på den slutna slingans egenreaktans.

Genom optimal anpassning av den slutna slingans egenreaktans kan magnetfältet reduceras till ett minimum, i synnerhet genom ytterligare en halvering, dvs. till totalt ca en sjättedel av magnetfältet vid ett konventionellt trefasledningsarrangemang.

Enligt föreliggande uppfinning kan denna ytterligare magnet- fältreduktion åstadkommas med hjälp av en kopplingsanordning 1, som innefattar en transformator 2 med vars hjälp den slutna slingan Rl, Rll, R2l, R2, R22 kopplas till en separat krets ll -med en kompensationsanordning, i synnerhet bestående av en kondensator 12.

Transformatorn 2 har en sluten, ferromagnetisk kärna 3. En del (Rll) av fasgrenledningen Rl bildar en första lindning 4, och en del av fasgrenledningen R2, nämligen den tvärgående förb;n:- ningsledningen R21, bildar en andra lindning 5. Lindningarna 4,5 är så orienterade, nämligen motriktade i förhållande t;L- kärnan 3, att de parallella delströmmarna i/2 ger motriktai magnetisering i kärnan 3. Om antalet lindningsvarv är desarst _ lindningarna 4 och 5 kommer de inbördes lika stora delstromxez- na i/2 att ge en försumbar magnetisering och sålunda ej hel;¿: någon induktiv koppling till den i den separata kretsen ll ingående tredje lindningen 10.

Cirkulationsströmmen ic ger däremot samverkande magnetiserings- bidrag via lindningarna 4 och 5, varför en induktiv koppling erhålles via lindningen 10 till den separata kretsen ll med kondensatorn 12. Sålunda blir den slutna slingans egenreaktans beroende av kondensatorns 12 kapacitans, vilken därför kan utnyttjas som kompensationsanordning, oberoende av de parallellt flytande delsfasströmmarna i/2. 10 15 20 507231 I utföringsexemplet antages hela kopplingsanordningen 1 och tvärförbindningsledningen R2l vara upphängd i en och samma ledningsstolpe vid ena änden av ledningsavsnittet L, medan tvärförbindningsledningen R22 är upphängd som en slackledning i en annan ledningsstolpe vid andra änden av ledningsavsnittet L.

Ett flertal modifikationer kan genomföras av fackmannen i förhållande till det visade utföringsexemplet.

Kraftledningen kan ha fler faser än tre, och den behöver ej vara luftburen.

Eventuellt kan den slutna transformatorkärnan 3 utformas rör- formig för att erhålla lägre vikt och mindre förluster. Dock skall transformatorn dimensioneras så, att den klarar åsk- och -felströmmar och att kondensatorn skyddas mot överspänningar.

I princip kan kondensatorn 12 ersättas av något annat krets- element eller en elementkombination, som påverkar den separata kretsens 11 och därmed även den slutna slingans Rl, Rll, R2l, R2, R22 egenreaktans.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 507231 PATENTKRAV

1. Kopplingsanordning avsedd att reducera magnetfältet kring en flerfasig kraftledning för överföring av elektrisk ström, varvid minst en av faserna (R) är uppdelad i två grenar (Rl, R2), som överför var sin delfasström (i/2) och som utmed ett ledningsavsnitt (L) bildar en sluten slinga (Rl, Rll, R2l, R2, R22), i vilken induceras en magnetfältreducerande cirkulations- ström (ic) och till vilken är ansluten en kompensationsanord- ning (l2) för anpassning av den slutna slingans egenreaktans på så sätt, att magnetfältet kring kraftledningen minimeras, k ä n n e t e c k n a d a v att kompensationsanordningen (12) ingår i en separat krets (ll), vilken är ansluten till nämnda slutna slinga via en transformator (2) inrättad att huvudsakligen överföra nämnda cirkulationsström (ic) men där- I emot ej nämnda delfasströmmar (i/2) till kompensationsanord- ningen (12).

2. Kopplingsanordning enligt krav l, k ä n n e t e c k - n a d a v att den slutna slingans båda grenar (R1, R2) innefattar inbördes motriktade lindningar (4,5) kring en i transformatorn (2) ingående transformatorkärna (3), som genom en tredje lindning (10) är kopplad till nämnda separata krets (ll).

3. Kopplingsanordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k - n a d a v att nämnda motriktade lindningar (4,5) är så dimensionerade, att magnetiseringen i transformatorkärnan (3), härrörande från nämnda delfasströmmar (i/2), blir försumbar.

4. Kopplingsanordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k - n a d a v att dimensioneringen är sådan, att den inducerade 0 cirkulationsströmmen (ic) i den slutna slingan utgör 15-25 6 av respektive fasström (i) i ett trefasarrangemang.

5. Kopplingsanordning enligt något av kraven 1 - 4, k ä n n e t e c k n a d a v att kompensationsanordningen innefattar ett filter. 10 15 20 25 30 35 507231

6. Kopplingsanordning enligt krav 5, k ä n n e t e c k - n a d a v att filtret innefattar minst en kondensator (12).

7. Kopplingsanordning enligt något av kraven l - 6, varvid kraftledningen är uppburen ovan mark av ledningsstolpar och består av minst fyra, väsentligen parallellt och åtskilt anordnade fasledare (Rl, S, T, R2), av vilka mint två utgörs av nämnda grenar (Rl, R2), k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda transformator (2) med tillhörande separata krets (ll) och kompensationsanordning (12) likaledes är upphängda ovan mark.

8. Kopplingsanordning enligt krav 7, k ä n n e t e c k - att ett avsnitt (Rll, R2l) innefattande nämnda lindningar (4,5) utgörs av en slackledning. n a d a v av vardera grenen

9. Kopplingsanordning enligt krav 8, varvid kraftledningen omfattar fyra fasledare, varvid två yttre fasledare (Rl, R2) .bildar nämnda grenar i nämnda slutna slinga, medan två inre, osplittrade fasledare (S, T) ligger på inbördes lika avstånd innanför de båda yttre fasledarna i ett väsentligen rakt arrangemang, sett i tvärsektion, k ä n n e t e c k n a d a " att nämnda transformator (2) med tillhörande separata krets (ll) och kompensationsanordning (12) är upphängda i en led- ningsstolpe, som uppbär de båda slackledningarna (Rll, R2l), varvid åtminstone den ena slackledningen utgörs av en tvärfcr- bindningsledning (R2l).

10. Kopplingsanordning enligt krav 9, k ä n n e t e c k - a v att de båda slackledningarna (Rll, R2l) är placerade vid ena änden av nämnda slutna slinga, varvid den ena n a d slackledningen utgörs av en tvärförbindningsledning (R2l) medan den andra slackledningen (Rll) är upphängd i två närbelägna upphängningspunkter i ledningsstolpen.