142024. lajstromszámú szabadalom • Váltakozóáramu villamos energia-átvitel a földnek, mint vezetőnek felhasználásával
2 - , . 142.024 A fent közöít képletek bizonyítását az alábbiak ban közöljük: Carson és Clem elmélete szerint egy vezető és föld által alkotott húrok impedanciája Zg=R vez -f'9.4 f . 10-4 _|_ j 0.0029 f log ~ ohm/km 1, és két. földvisszavezetéses húrok kölcsönös impedanciája Zgm = 9.4 f 10-4 + j 0.0029 f Jog—ohm/km 2. ahol D = -tr a vezetőnek a földtől való elmé-71 *2 f x leti távolsága. • , R = 0.779 r a vezető redukált sugara cm, i = a föld fajlagos vezetőképessége c . g . s egységben, f = a frekvencia, a log 10-es alapú. Ezen képletek segítségével tetszőleges fázisterhelésre kiszámíthatjuk a vezetéken fellépő feszültságesést, ill. rövidzárás esetében a vezeték elején mérhető feszültséget. Legyen a vezetőkben folyó áramerősség Is és 1 t tehát a földbe folyó áram — (Is + I t ).I B é&I t tetszőleges. A vezetékrendszert két húroknak képzelhetjük. Az s vezető és föld által alkotott húrok ban Is, at —• föld húrokban It áram folyik. így a föld és s veziető eleje között az Is áramerősség Is . Z g feszültséget, az l t áramerősség 11 z gm feszültséget hoz létre, tehát az Hasonlóan: ü r = \ z s + *„ z gm 4' A vezetők, közt fellépő feszültség: U U U / I I \ (Z z \ st= rt — re—\ t — sj • V g — g.n/ • (Ez ellenérzésül szolgálhat. Ugyanis, ha a földben nem folyik áram, K = - \ V O I / z Z \ st =á t \ g — tim) 1. és 2. behelyettesítésével U8t =2 \ [R ve Z + i °-0029 f lo s -i.1 Volt/km R " . a két párhuzamos vezetőre ismert képlet.) Kérdés az, hogyan helyettesíthető a földvisszavezetéses rendszer egyes vezetékeknek megfelelő impedanciákkal. Meghatározandó z £ , z 9 , z t . ü IZ_I_1Z_I/Z. I Z \ i I Z r n — — r r + » s = 8 l r + s )-j- t r t> U I Z i I Z _ 1 / Z j_ Z \ , I z , rt = — r r + t t = t \ r + t ;+ s r 6 A jobboldalt — Ir = I s -j- I t útján kaptuk. Á behelyettesítés helyes, ha 3. és 5. egyenlet, valamint 4. és 6. egyenlet bármilyen Ig és í t -re azonos. Ez bekövetkezik, ha IB és l t együtthatói a megfelelő egyenletekben egyenlők, vagyis 3.) és 5.)-bó'l zr + z g . == z g • • z z . r — gíli 4.) és 6.)-ból zr + z t = z g z• _ z r — gtu Ezekből a behelyettesíthető impedanciák: Z _ Z Z _ Z Z 2 _ Z Z r — gm? 8 — g — gm» t — g — gm-1. és 2. felhasználásával . Zve,e«« = Z 8 = Z t •= R vez -f í °-<>029 f log ,«L K zföld =Z r =9 .4 f 10-* + j 0.0029 f log." • _D_= -. = f . 10-3 + j . 0.0029 f log JL d A .fenti számítások és kísérletek azt bizonyították, hogy a találmány értelmében a földvisszavezetéses rendszer alkalmazása .különösen akkor mutatkozik előnyösnek, ha az üzemi feszültségek 10 kV és 35 kV névleges feszültségek között vannak, a. vezetékeken keletkező feszültségesés 10% alatt van, a terhelés szimmetrikus, mert ekkor a háromfázisú rendszer feszültségeinek asszimmetriája olyan, hogy a negatív sorrendű összetevő nem haladja meg a pozitív sorrendű összetevő 5%-át. Ez a találmánybeli felismerés lehetőséget ad arra, hogy három- fázisú földvisszavezetéses rendszereket mely feszültséghatárok között és a vezetékek milyen terhelése mellett a legelőnyösebb alkalmazni, mi mellett a fémes vezetők és a földvisszavezetés alkalmazásából előálló asszimmetria az összes nemzetközileg elfogadott előírások értékhatára alatt, azaz ,5% alatt marad. A kísérletek során azt is megállapítottuk, hogy a találmánybeli rendszer alkalmazása esetén oly berendezést, ill. megszakítókat kell alkalmazni, hogy az áramtápláló transzformátorok háromvezetékes áramhozzávezetési oldalukon csak háromsarkulag, az áramelvezetési kétvezetékes oldalukon pedig csak kétsarkuan szakíthatok meg, ill. a vezetékek csak kétsarkuan kapcsolhatók. Ebből az következik, hogy nem szabad a háromfázisú rendszer két fémes ve' zetékét csak egysarkulag megszakítani, vagy visszakapcsolni, tehát csak az egyik vezetéket kapcsolgatni, mert ebből egyrészt nem kívánatos feszültségemelkedések, másrészt forgásirány megváltozások keletkezhetnek. A kísérletek azt is bebizonyították, hogy ezek a jelenségek teljes biztonsággal elkerülhetők, ha a háromfázisú rendszer két fémes vezetékét egyidejűleg kétsarkulag kapcsoljuk, azaz kétsarkulag szakítjuk meg, vagy kétsarkulag kapcsoljuk vissza. A találmány szerinti rendszabályok betartásával a háromfázisú földvisszavezetéses rendszernek csak nagy előnyei mutatkoznak, amik között nemcsak a harmadik vezeték megtakarítását, hanem földzárlatok esetén a csekélymértékü feszültségemelkedést is fel kell említeni, minden hátrány nélkül, mert a háromfázisú háromvezetékes rendszerrel szemben műszaki szempontból az előnyökön kívül semmiféle hátrányt tapasztalni nem lehet. Szabadalmi igénypontok: 1. Háromfázisú villamosenergia átvitelére való és ebből egyfázisú egyvezetékes leágazások létesítésére alkalmas földelt vezetékrendszer, amelynél a háromfázisú vezetékrendszernek csupán két vezetéke fémes vezető, harmadik fázisvezetékül viszont a föld van felhasznáílva, melyre jellemző, hogy szimmetrikus terhelés esetén az aszimmetriák elkerülése, illetőleg megengedett határok között való tartása végett a vezetékek úgy vannak méretezve, tá« voiságuk egymáshoz és a földhöz képest úgy van meghatározva, valamint a vezetékeken átvitt telje* sitmény feszültségesésé oly érték alatt van tartva, hogy a zvez = R vez + j 0,0029 f lo É r-r Í---ohm/km törvényszerűség szerint kiadódó vezetékimpedancia és a ' zfö id=f, 10-3 +j 0.0029 f log-§-ohm/km :
