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Anordnung zur Messung der Spannung in Hochspannungsnetzen.
Das Hauptpatent betrifft eine Anordnung zur Messung der Spannung in Hochspannungsnetzen, bei der für an besondere Kaskadenschaltungen von Kondensatoren oder an in den Leitungen bereits vorhandene Einrichtungen, die wie derart in Reihe geschaltete Kondensatoren wirken, z. B. Durchführungen, ein auf Strom ansprechendes Messgerät angeschlossen ist.
Gemäss der Erfindung wird nun diese Anordnung weiter ausgebildet. Jede der Kondensatoranordnungen wird mit einem Ende an eine Netzleitung und mit dem anderen Ende an ein konstantes Potential, z. B. einen an Erde gelegten Leiter angeschlossen. Ferner werden aus den Kondensator- anordnungen geeignete Zwischenbelegungen ausgewählt und mit dem auf Strom ansprechenden Messgerät verbunden. Die Messeinrichtung kann entweder unmittelbar an diese Zwischenbelegungen angelegt werden oder aber mittelbar mit Hilfe von Messwandlern, die als Stromwandler geschaltet sind. In Drehstromnetzen ist ausser der Spannungsmessung eine sehr bequeme Leistungsmessung möglich. Es wird in diesem Falle zweckmässig ein dynamometrisches Instrument benutzt. Schliesslich ist ein einfacher Aufbau der Apparate ermöglicht.
Die Einzelheiten der Erfindung sollen an Hand der Figuren, die Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellen, erläutert werden.
Fig. 1 zeigt eine Schaltung für Spannungsmessung, bei der die Messeinrichtung an Hochspannungdurchführungen angelegtist. Fig. 2 zeigt eine Schaltung für Spannungsmessung, bei der die Messeinrichtung an von den Netzleitungen abgezweigte Kaskadenschaltungen von Kondensatoren angeschlossen ist.
Fig. 3 zeigt eine Schaltung für Leistungsmessung in Drehstromnetzen unter Benutzung zweier Durchführungen und eines in einer Netz] eitung liegenden Stromwandlers. In Fig. 4 ist eine Schaltung zur Leistungsmessung in Drehstromnetzen dargestellt, bei der von den Netzleitungen abgezweigte Kaskadenschaltungen von Kondensatoren und ein in einer Netzleitung angeordneter Stromtransformator zum Anschluss der Messeinrichtung dienen. In Fig. 5 ist die Schaltung für gleichzeitige Blind-und Wirkleistungsmessung in einer Drehstroman. 1age dargesteJIt. Die Fig. 6 zeigt eine Schaltung zur Prüfung der Leistungsaufnahme eines Spannungswandlers zwecks Überwachung des Wandlers auf Windungsschluss, der durch Anzeigen der aufgenommenen Leistung sich kenntlich macht.
In Fig. 7 ist die Ausbildung der Hochspannungsleitung und der Kondensatorklemmen als Träger des Messgerätes dargestellt. Fig. 8 zeigt eine Anordnung für Leistungsmessungen, bei der der an die Belegungen angeschlossene Messwandler an der äusseren Bandage der Kondensatorklemme befestigt ist. Fig. 9,10 und 11 zeigen besondere Ausführungsformen der Anordnung des Messwandlers nach Fig. 8.
In Fig. 1 sind 4, 4'zwei Durchführungen für die Hochspannungsleitungen 1, 2. Ihre äusseren
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geschlossen werden. Stehen die Schalthebel 11 und 12 auf den Kontakten 14 und dz so sind beide Wandler 10 und 10'gegeneinander auf das Messgerät 13 geschaltet. Bei Einstellung des Schalthebels 11 auf Kontakt 15'ist der Wandler 10 oder bei Einstellung des Schalthebels 12 auf Kontakt 15 ist der Wandler 10' kurzgeschlossen. Im erstgenannten Falle wird die verkettete Spannung der Leitungen 1 und 2 und im zweiten Falle die Spannung der Leitung 2 oder der Leitung 1 gegen Erde gemessen.
In Fig. 2 sind die in Reihe geschalteten Kondensatoren 16, 16'mit ihrem einen Ende an die Netzleitungen 1, 2 und mit ihre anderen Endem an den Leiter 8, der bei 9 an Erde liegt, angeschlossen. Die Zwischenbelegungen 17, 17' sind mittels Leitungen 7, 7'an die Primärspule 10a des Messwandlers 10 gelegt. Das Voltmeter 13 ist mit der Sekundärwicklung 10 b des Messwandlers verbunden.
In Fig. 3 ist eine Wirkleistungsschaltung in Drehstromnetzen dargestellt. In der Netzleitung 1 liegt die Primärspule 27 des Stromtransformators 20, dessen Sekundärspule 28 die Stromspule 19 des dynamometrischen Instrumentes speist. In den Netzleitungen 2 und J sind die äusseren Belegungen 5' und 5" der Durchführungen 4', 4" an den Leiter 8 gelegt, der mit seinem anderen Ende bei 9 geerdet ist.
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In Fig. 4 stellen 1, 2,3 Drehstromleitungen dar. In der Netzleitung 1 liegt die Primärspule 27 eines Stromtransformators 20, dessen Sekundärspule 28 mit den beiden Polen der Stromspule 19 des dynamometrischen Instrumentes 13 verbunden ist. Die in Reihe geschalteten Kondensatorgruppen 16, 16', 161 {liegen mit einem Ende an den Netzleitungen 1, 2, 3 mit ihren anderen sind sie an die bei 9 an Erde liegende Leitung S angeschlossen. Diejenigen Zwischenbelegungen, die der Erdung am nächsten liegen, sind mit 22', 22", 22''' bezeichnet, Die Belegungen 22" und 22111 sind durch die Leitung 21 kurzgeschlossen.
Die Belegung 22'ist durch die Leitung 7 mit dem einen Pol der Primärspule 10a eines Messwandlers 10 verbunden, deren anderer Pol mit der Leitung 7'an die Leitung 21 angeschlossen ist. An die Sekundärspule 10 b des Messwandlers 10 ist die Spannungsspule18 des dynamometrischen Instrumentes 13' angeschlossen. Bei Anwendung dieser Schaltung sind die Angaben des Messgerätes 13'unabhängig von Erdschlüssen in den Netzleitungen. Dies wird dadurch erreicht, dass die Spannungsspule des Kreuzspuleninstrumentes, deren Strom der Nullpunktspannung z.
B. der Leitung 1 proportional sein soll, vorzugsweise über einen Messwandler, nicht an Zwischenbelegungen der Durchführung dieser Leitung allein, sondern an die der Erde nächst gelegenen, untereinander in Reihe geschaltete Zwischenbelegungen aus allen drei Durchführungen angelegtist ; so ergibt sich, dass der von der Spule aufgenommene Ladestrom dieser Zwischenbelegungen den beim Auftreten von Erdschluss in einer Leitung unveränderten Spannungen
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annähernd symmetrisch belasteten Drehstromnetzen geeignet.
Bei Leistungsmessungen kann gegebenenfalls die Spannungsspule an die innersten Belegungen, die ganz oder nahezu gleiches Potential wie die Leitung des Hauptstromes haben, angeschlossen werden.
Dadurch wird jede stärkere Isolation in dem Messgerät vermieden. Es kann dann, je nach der Stärke des Stromes entweder die Stromspule des Leistungszeigers vom Leitungsstrom selbst durchflossen oder mittels eines Stromwandlers schwacher Isolation mit der Leitung gekoppelt werden, während die Spannungsteile im allgemeinen nicht unmittelbar, sondern zur Erhöhung der Stromstärke über einen schwach isolierenden Stromwandler an die innersten Belegungen angeschlossen ist. Der Fortfall starker Isolation ermöglicht es auch, die Schaltungsteile in einfacher Weise konstruktiv miteinander zu verbinden. Man kann bequem die Hauptleitung sowohl wie die Kondensatorklemme, im besonderen die Seliellen, mit denen die Spannungsspule an die Belegungen angeschlossen ist, als tragenden Teil des Messgerätes und der Wandler ausbilden.
Als Wandler eignen sich zum zentrischen Aufsetzen besonders Ringwandler. Die Schaltung ist freilich
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Die Fig. 6 und 7 zeigen als Ausführungsbeispiel eine Schaltung zur Prüfung der Leistungsaufnahme eines Spannungswandlers behufs Überwachung des Wandlers auf Windungsschluss, der durch Anzeigen
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Sekundärwicklung nicht dargestellt ist. 4 und 4'sind die als Kondensatorklemmen ausgebildeten Durchführungen der primären Anschlüsse. 28, 28', 29 und 30 sind die innersten Belegungen der Kondensator-
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würde.
Die Schaltung kann insofern noch vereinfacht werden, als die Ausführung der Kondensatorklemme keine Abänderung behufs Anschlusses der Spannungsspule zu erfahren braucht, wie in Fig. 7 dargestellt ist, wo zugleich die Ausbildung der Hochspannungsleitung und der Kondensatorklemmen als Träger des Messgerätes angedeutet ist. Zum Anschluss der Spannungsspule ist die Kapazität zwischen der Leitung und der innersten Belegung benutzt, die natürlich in diesem Fall nicht mit der Leitung wie gewöhnlich kurz geschlossen ist. Man kann auch sagen, dass in diesem Fall die innerste Belegung über die Spannungsspule an die Leitung angeschlossen ist. Dieser Schaltung liegt die Überlegung zugrunde, dass die Teilkapazität bei Parallelschaltung der Messspule (Fig. 6) durch diese kurzgeschlossen ist.
Weil nun die Grösse der Teilkapazität wegen dieses Kurzschlusses durch die Spule keine Rolle mehr spielt, kann man die Kapazität zwischen den ersten beiden Belegungen durch die noch geringere der Leitung gegen die der ersten Belegung ersetzen. Gegebenenfalls kann auch der zu der Spannungsspule gehörige Wandler von Hochspannungsleitung und Kondensator getragen werden. Im allgemeinen werden bei allen Anordnungen Stromwandler zur Erhöhung der Stromstärke zwischen Kondensator und Messgerät eingeschaltet werden müssen.
Der Aufbau der Apparate in Schaltungen, wie sie in den Fig. 1-6 dargestellt sind, kann nun dadurch noch vereinfacht werden, dass der an die Belegungen einer Kondensatorklemme angeschlossene Mess- wandler an der äusseren Bandage dieser Klemme unmittelbar oder an deren Träger befestigt wird. Dieser Träger ist in vielen Fällen das Gehäuse eines Messwandlers, für dessen Hochspannungsleitungen die Kondensatorklemme die Ausführung bildet. Ein deraitiger. Messwandler, nämlich Stromwandler, wird
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Ein Beispiel der Schaltung für eine solche Messung gibt Fig. 8. 13'ist ein Leistungsmesser mit der Siromspule 19 und der Spannungsspule 18.
Die Stromspule liegt an einem Stromwandler 20, dessen Primärleistungen 31 durch den Deckel 32 des Transformatorgehäuses mittels der Kondensatorklemme 4 hindurchgeführt sind. Zwischen der äussersten Belegung 5 der Kondensatorklemme, die über das Gehäuse an Erde liegt, und der nächsten Belegung 33 liegt ein Stromwandler 10, der den schwachen Ladestrom des Kondensators auf eine für die Spannungsspule 18 brauchbare Stärke hinauftransformiert. Die gezeichnete Schaltung misst die Blindleistung ; doch sind die Unterschiede der Wirk-und Blindleistungsmessung für den Aufbau der Apparate belanglos.
Die Fig. 9,10 und 11 zeigen in schematischer Darstellung Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung. Fig. 9 veranschaulicht die Befestigung eines Ringwandlers 10 mittels eines Winkeleisenringes 35 an der äussersten Belegung 5 der Kondensatorklemme 4 nach Fig. 8 und an deren Träger 32.
Seine Primärwicklung ist an diese Belegung 5 und die nächstfolgende 33 angeschlossen. 36 ist ein Schutzdeckel für den Ringwandler.
In den Fig. 10 und 11 ist im besonderen für die Vereinigung des Wandlers 10 und des Wandlers 20 nach Fig. 8 die Befestigung des Wandlers 10 an dem Gehäuse von 20 dargestellt. Die Befestigung. geschieht zum Schutze des Wandlers 10 und gegebenenfalls auch zur Ausnutzung der Ölfüllung des Wandlers 20 für die Isolation von 10 im Innern des Gehäuses. In Fig. 10 ist ein Wandler 10 mit rechteckig geformtem Kern angenommen. Dieser Kern ist in bekannter Weise durch Verschraubung an dem Deckel 32 des Gehäuses unmittelbar neben der Klemme befestigt. Die Befestigung selbst ist nicht dargestellt. In Fig. 11 ist wieder wie in Fig. 9 die besonders zweckmässige Ringform für den Wandler 10 angenommen.
Er ist mittels Schellen 34 an der Innenseite des Gehäusedeckels 32 befestigt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Anordnung zur Messung der Spannung in Hochspannungsnetzen nach Patent Nr. 85696, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Kondensatoranordnungen benutzt werden, die mit einem Ende an eine Netzleitung, mit dem anderen Ende an ein konstantes Potential (z. B. Erde) angeschlossen sind, und das Strom verb-auchende Messgerät mit Zwichenbelegungen dieser Kondensatoranordnungen unmittelbar oder über Stromwandler verbunden ist.
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Arrangement for measuring the voltage in high-voltage networks.
The main patent relates to an arrangement for measuring the voltage in high-voltage networks, in which for special cascade connections of capacitors or in the lines already existing facilities that act like capacitors connected in series, z. B. bushings, a current-responsive measuring device is connected.
According to the invention, this arrangement is now further developed. Each of the capacitor arrays is connected at one end to a power line and at the other end to a constant potential, e.g. B. connected to a ground conductor. Furthermore, suitable intermediate assignments are selected from the capacitor arrangements and connected to the measuring device that responds to current. The measuring device can either be applied directly to these intermediate assignments or indirectly with the aid of measuring transformers that are connected as current transformers. In three-phase networks, besides voltage measurement, a very convenient power measurement is possible. In this case, a dynamometric instrument is expediently used. Finally, a simple structure of the apparatus is made possible.
The details of the invention will be explained with reference to the figures, which represent exemplary embodiments of the invention.
Fig. 1 shows a circuit for voltage measurement in which the measuring device is applied to high voltage bushings. FIG. 2 shows a circuit for voltage measurement in which the measuring device is connected to cascade circuits of capacitors branched off from the power lines.
3 shows a circuit for power measurement in three-phase networks using two bushings and a current transformer located in a network line. 4 shows a circuit for power measurement in three-phase networks, in which cascade circuits of capacitors branched off from the network lines and a current transformer arranged in a network line are used to connect the measuring device. 5 shows the circuit for simultaneous reactive and active power measurement in a three-phase current. 1 days shown. FIG. 6 shows a circuit for checking the power consumption of a voltage converter for the purpose of monitoring the converter for shorted turns, which can be identified by displaying the power consumed.
In Fig. 7, the design of the high-voltage line and the capacitor terminals is shown as a carrier of the measuring device. 8 shows an arrangement for power measurements in which the measuring transducer connected to the assignments is fastened to the outer band of the capacitor terminal. FIGS. 9, 10 and 11 show particular embodiments of the arrangement of the measuring transducer according to FIG. 8.
In Fig. 1, 4, 4 'are two bushings for the high-voltage lines 1, 2. Their outer ones
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getting closed. If the switching levers 11 and 12 are on the contacts 14 and dz, both transducers 10 and 10 ′ are connected to the measuring device 13 against one another. When the switch lever 11 is set to contact 15 ′, the converter 10 is short-circuited, or when the switch lever 12 is set to contact 15, the converter 10 ′ is short-circuited. In the former case, the line-to-line voltage of lines 1 and 2 and in the second case the voltage of line 2 or line 1 to earth is measured.
In FIG. 2, the capacitors 16, 16 ′ connected in series are connected at one end to the power lines 1, 2 and at their other end to the conductor 8, which is connected to ground at 9. The intermediate assignments 17, 17 'are connected to the primary coil 10a of the transducer 10 by means of lines 7, 7'. The voltmeter 13 is connected to the secondary winding 10 b of the transducer.
In Fig. 3, an active power circuit is shown in three-phase networks. In the power line 1 is the primary coil 27 of the current transformer 20, the secondary coil 28 of which feeds the current coil 19 of the dynamometric instrument. In the power lines 2 and J, the outer assignments 5 'and 5 "of the bushings 4', 4" are placed on the conductor 8, which is grounded at 9 at its other end.
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4, 1, 2, 3 represent three-phase current lines. The primary coil 27 of a current transformer 20, whose secondary coil 28 is connected to the two poles of the current coil 19 of the dynamometric instrument 13, is located in the power line 1. The series-connected capacitor groups 16, 16 ', 161 {are connected with one end to the power lines 1, 2, 3 with their other end to the line S lying at 9 to earth. Those intermediate assignments that are closest to the ground are designated by 22 ', 22 ", 22"'. The assignments 22 "and 22111 are short-circuited by the line 21.
The assignment 22 'is connected by the line 7 to one pole of the primary coil 10a of a measuring transducer 10, the other pole of which is connected to the line 21 by the line 7'. The voltage coil 18 of the dynamometric instrument 13 ′ is connected to the secondary coil 10 b of the transducer 10. When this circuit is used, the specifications of the measuring device 13 'are independent of earth faults in the power lines. This is achieved in that the voltage coil of the cross-coil instrument whose current corresponds to the zero point voltage z.
B. is to be proportional to line 1, preferably via a transducer, is not applied to the intermediate connections of the lead-through of this line alone, but to the intermediate connections from all three lead-throughs which are closest to earth and are connected in series with one another; This means that the charging current of these intermediate assignments absorbed by the coil corresponds to the voltages unchanged in the event of an earth fault in a line
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three-phase networks with approximately symmetrical loads.
In the case of power measurements, the voltage coil can, if necessary, be connected to the innermost assignments that have completely or almost the same potential as the line of the main current.
This avoids any thicker insulation in the measuring device. Depending on the strength of the current, the line current itself can flow through the coil of the power indicator or it can be coupled to the line by means of a current transformer with weak insulation, while the voltage components are generally not connected directly, but to increase the current strength via a weakly insulating current transformer the innermost assignments are connected. The elimination of strong insulation also makes it possible to constructively connect the circuit parts to one another in a simple manner. The main line as well as the capacitor terminal, in particular the selenium with which the voltage coil is connected to the assignments, can be conveniently designed as a supporting part of the measuring device and the transducer.
Ring converters are particularly suitable as converters for centric placement. The circuit is of course
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FIGS. 6 and 7 show, as an exemplary embodiment, a circuit for checking the power consumption of a voltage converter for the purpose of monitoring the converter for shorted turns, which is caused by displays
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Secondary winding is not shown. 4 and 4 'are the condenser terminals for the primary connections. 28, 28 ', 29 and 30 are the innermost assignments of the capacitor
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would.
The circuit can be simplified insofar as the design of the capacitor terminal does not need to be modified for connecting the voltage coil, as is shown in FIG. 7, where the design of the high-voltage line and the capacitor terminals as the carrier of the measuring device is indicated at the same time. To connect the voltage coil, the capacitance between the line and the innermost assignment is used, which is of course not short-circuited with the line as usual in this case. You can also say that in this case the innermost assignment is connected to the line via the voltage coil. This circuit is based on the consideration that the partial capacitance is short-circuited by the measuring coil (FIG. 6) when connected in parallel.
Because the size of the partial capacitance no longer plays a role because of this short circuit through the coil, the capacitance between the first two assignments can be replaced by the even smaller one of the line with that of the first assignment. If necessary, the converter belonging to the voltage coil can also be carried by the high-voltage line and capacitor. In general, in all arrangements, current transformers will have to be switched on to increase the current strength between the capacitor and the measuring device.
The construction of the apparatus in circuits as shown in FIGS. 1-6 can now be simplified by the fact that the transducer connected to the assignments of a capacitor terminal is attached directly to the outer band of this terminal or to its support . In many cases, this carrier is the housing of a measuring transducer, for whose high-voltage lines the capacitor terminal forms the design. One of those. Instrument transformers, namely current transformers
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An example of the circuit for such a measurement is shown in FIG. 8. 13 ′ is a power meter with the Sirom coil 19 and the voltage coil 18.
The current coil lies on a current transformer 20, the primary powers 31 of which are passed through the cover 32 of the transformer housing by means of the capacitor terminal 4. Between the outermost assignment 5 of the capacitor terminal, which is connected to earth via the housing, and the next assignment 33, there is a current transformer 10, which transforms the weak charging current of the capacitor to a level that can be used for the voltage coil 18. The circuit shown measures the reactive power; however, the differences between the active and reactive power measurements are irrelevant for the construction of the apparatus.
9, 10 and 11 show a schematic representation of exemplary embodiments of the subject matter of the invention. FIG. 9 illustrates the fastening of a ring converter 10 by means of an angled iron ring 35 on the outermost occupancy 5 of the capacitor terminal 4 according to FIG. 8 and on its carrier 32.
Its primary winding is connected to this assignment 5 and the next 33. 36 is a protective cover for the ring converter.
In FIGS. 10 and 11, the fastening of the converter 10 to the housing of 20 is shown in particular for the combination of the converter 10 and the converter 20 according to FIG. The attachment. takes place to protect the converter 10 and possibly also to utilize the oil filling of the converter 20 for the insulation of 10 inside the housing. In Fig. 10, a transducer 10 with a rectangular shaped core is assumed. This core is fastened in a known manner by screwing to the cover 32 of the housing directly next to the clamp. The attachment itself is not shown. In FIG. 11, as in FIG. 9, the particularly useful ring shape for the transducer 10 is assumed.
It is fastened to the inside of the housing cover 32 by means of clamps 34.
PATENT CLAIMS:
1. Arrangement for measuring the voltage in high-voltage networks according to Patent No. 85696, characterized in that several capacitor arrangements are used, one end of which is connected to a power line and the other end to a constant potential (e.g. earth), and the current verb-including measuring device is connected with intermediate assignments of these capacitor arrangements directly or via current transformers.