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Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrphasen-Messwandleranordnung mit jeweils einem Strom- wandler je Phase und mit einem einzigen Giessharzkörper, in den die Stromwandler oder Teile von ihnen eingebettet sind, insbesondere Messwandleranordnung für Mittelspannungs-Schaltanlagen.
Auf dem Gebiete der Mittelspannungs-Schaltanlagen geht die Entwicklung zu immer kleineren, raumsparenden Schaltzellen bzw. Schaltwarten. Daher erscheint es wünschenswert, Messwandler zu schaffen, die dieser Entwicklung Rechnung tragen und sie weiter fördern.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Mehrphasen-Messwandleranordnung zu schaffen, die insbesondere im Zusammenhang mit Mittelspannungs-Schaltanlagen in raumsparender
Bauweise Verwendung finden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Mehrphasen-Messwandleranordnung der eingangs beschriebe- nen Art erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass je Phase ein kapazitiver Teiler vorhanden ist und jeweils der Hochspannungsmesskondensator des kapazitiven Teilers in an sich bekannter
Weise mit dem Giessharz als Dielektrikum von jeweils der Primärwicklung des Stromwandlers als
Hochspannungselektrode und dem Sekundärsystem bzw. sich auf Niederspannungspotential einstellen- den Leitbelegen oder Steuerelektroden als Niederspannungselektrode gebildet ist.
Dadurch, dass die Koppelkapazitäten zwischen den Primärwicklungen und den Sekundärsyste- men der Stromwandler und Leitbelägen oder Steuerelektroden zur Spannungsmessung ausgenutzt wer- den, erreicht man einen dreiphasigen kombinierten Strom- und Spannungswandler mit kleinen Abmes- sungen, bei dem eine einfache Ankopplungsmöglichkeit für eine Spannungsmesseinrichtung gegeben ist. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Mehrphasen-Messwandleranordnung ist darin zu sehen, dass ihre Herstellung vor allem hinsichtlich der Koppelkapazitäten mit relativ geringem
Aufwand durchführbar ist.
Es ist zwar bereits aus der GB-PS Nr. 905,425 eine mehrphasige Messwandleranordnung in Giessharzausführung bekannt, jedoch handelt es sich hiebei um einen Mehrphasen-Stromwandler, der keine Einrichtungen zur Messung der Spannungen an den einzelnen Phasen aufweist.
Ferner ist in der US-PS Nr. 3, 355, 686 eine mehrphasige Stromwandler-Einrichtung beschrieben, die Stromwandler für mehrere Phasen in einem Giessharzblock enthält. Aussen auf der Oberfläche des Giessharzblockes sind Klemmen für die Abnahme des Sekundärstromes angeordnet sowie weitere Klemmen, an denen jeweils die Primärspannung abgenommen werden kann. Die letztgenannten Klemmen sind dabei galvanisch unmittelbar mit den durch die einzelnen Stromwandler hindurchgeführten Primärleitern verbunden. Die bekannte Stromwandler-Einrichtung ist-sofern an ihr auch die Spannungen abgegriffen werden sollen-daher nur für Niederspannung einsetzbar. Für höhere Spannungen ist die bekannte Einrichtung nicht verwendbar, weil freiliegende Hochspannungsklemmen eine erhebliche Gefährdung des Bedienungspersonals darstellen.
Eine Koppelkapazität zur Spannungsmessung weist die bekannte Einrichtung nicht auf.
Es ist auch ein kombinierter Strom- und Spannungswandler bekannt (CH-PS Nr. 380235), bei dem das Giessharz als Dielektrikum für eine Koppelkapazität ausgenutzt wird. Die Hochspannungelektrode wird von einem Leitbelag gebildet, der entweder von dem Giessharzkörper oder von der Primärwicklung getragen wird. In Abweichung davon wird bei der erfindungsgemässen Messwandleranordnung die Hochspannungselektrode der Koppelkapazität von der Primärwicklung selbst gebildet, wodurch der Herstellungsaufwand vermindert wird. Ausserdem handelt es sich bei dem bekannten kombinierten Wandler um einen einphasigen Aufbau, während die erfindungsgemässe Wandleranordnung in einem einzigen Giessharzkörper mehrere Stromwandler enthält.
Es ist zwar bereits aus der DE-AS 1261951 ein dreiphasiger Wandler bekannt, dessen Hochspannungswicklungen in Stern geschaltet und auf verschiedenen Schenkeln eines gemeinsamen Eisenkerns aufgebracht sind, jedoch handelt es sich bei diesem Wandler nicht um einen kombinierten Strom- und Spannungswandler, und es sind bei diesem Wandler der Eisenkern und die übrigen Teile dieser bekannten Wandleranordnung nicht in einem Giessharzkörper untergebracht, sondern dieser bekannte Wandler ist in Topfbauweise ausgeführt, wobei der Kern mit den Wicklungen in einem mit Öl gefüllten Gehäuse untergebracht ist.
Ferner ist in der DE-OS 1940810 ein mehrphasiger Stromwandler beschrieben, bei dem ein einziger allen Phasen gemeinsamer Eisenkern mit mindestens zwei Fenstern verwendet wird ; die Windungen der Primär- und der Sekundärwicklungen einer Phase durchsetzen nur ein Fenster. Auch dieser mehrphasige Stromwandler ist jedoch nicht in einem einzigen Giessharzkörper eingebettet, sondern in einem aus mehreren Teilen bestehenden Gehäuse untergebracht. Im übrigen ist dieser
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Wandler ebenso wie der oben beschriebene bekannte Spannunswandler nach der DE-AS 1261951 inso- fern nachteilig, als er auf Grund des gemeinsamen Eisenkernes einen relativ grossen Übersetzungs- fehler aufweist. Es tritt nämlich eine gegenseitige Beeinflussung zwischen den einzelnen Phasen auf.
Im Vergleich dazu ist mittels der erfindungsgemässen Mehrphasen-Messwandleranordnung ein
Wandlersatz mit geringem Messfehler geschaffen, indem für jede Phase ein Stromwandler mit eigener
Primärwicklung und eigenem Sekundärsystem verwendet wird ; eine gegenseitige Beeinflussung der einzelnen Stromwandler untereinander ist daher weitgehend ausgeschlossen. Der mechanische Zusam- menhalt wird bei der erfindungsgemässen Mehrphasen-Messwandleranordnung durch das Giessharz bewerkstelligt, das einen einzigen Giessharzkörper bildet. Die erfindungsgemässe Messwandleranord- nung ist daher mit dem mehrphasigen Stromwandler nach der DE-OS 1940810 nicht vergleichbar.
Entsprechendes gilt hinsichtlich des kombinierten Hochspannungs-Messwandlers in Stützerbau- art mit Giessharzisolation, wie er in der DE-AS 1061892 beschrieben ist. Dieser bekannte kombinier- te Messwandler enthält nämlich für jede einzelne Phase mehrere Einzelwandler, beispielsweise drei
Einzelwandler, die zur Erzielung eines mechanischen Zusammenhaltes von einer gemeinsamen Giess- harzhülle umgeben sind. Sollen Ströme und Spannungen in einem mehrphasigen System ermittelt werden, dann müssen eine der Phasenzahl entsprechende Anzahl von kombinierten Messwandlern nebeneinander angeordnet werden. Dies führt im Vergleich zu der erfindungsgemässen Messwandler- anordnung zu einem Wandlersystem, das nicht nur eine geringere mechanische Festigkeit aufweist, sondern auch mit einem höheren Gesamtgewicht behaftet ist.
Ausserdem ist die Herstellung eines derartigen Wandlersatzes verhältnismässig kostspielig.
Auch vom Durchführungswandler für ein Mehrphasensystem nach der DE-PS Nr. 701383 unterscheidet sich die erfindungsgemässe Mehrphasen-Messwandleranordnung wesentlich, da beim bekannten Durchführungswandler es sich um einen Stromwandler handelt, bei dem die Leiter sämtlicher Phasen durch einen gemeinsamen Eisenkörper hindurchgeführt sind, welcher die Niederspannungswicklungen aller Phasen trägt.
Die Primärwicklungen der Stromwandler der erfindungsgemässen Mehrphasen-Messwandleranordnung können in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Primärwicklung der Stromwandler aus einem einzigen gestreckten Leiter bestehen. Bei einer solchen Ausführung würde sich zwar unter Umständen nur eine verhältnismässig geringe Durchflutung ergeben, der Vorteil wäre aber, dass derartige Messphasen-Messwandleranordnungen in geringer Variationsbreite mit grosser Stückzahl und damit besonders wirtschaftlich hergestellt werden könnten. Wird mit einem festen Übersetzungsverhältnis in einem grossen Nennstrombereich gearbeitet, dann muss die Anpassung in den gegebenenfalls an die Messwandleranordnung angeschlossenen Schutzanordnungen erfolgen.
Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Mehrphasen-Messwandleranordnung mit Stromwandlern mit gestrecktem Primärleiter kann der Giessharzkörper Ansätze aufweisen, in denen die gestreckten Leiter verlaufen und auf denen die Eisenkerne der Stromwandler mit den Sekundärwicklungen aufgebracht sind. Die beispielsweise als Ringkerne oder als Schachtelkerne ausgebildeten Eisenkerne der Stromwandler lassen sich bei einer derartigen Ausbildung des Giessharzkörpers in einfacher Weise montieren, indem sie beispielsweise auf die Ansätze aufgeschoben werden oder als Schnittbandkerne aufmontiert werden. Die Eisenkerne lassen sich später auch leicht auswechseln und damit leicht bezüglich Übersetzungsverhältnis, Leistungsgenauigkeit und Oberstromziffer den gegebenen Verhältnissen anpassen.
Die Ansätze können am Giessharzkörper in unterschiedlicher Weise angeordnet sein ; beispielsweise können sie sich auf verschiedenen Seiten des Giessharzkörpers befinden und gegebenenfalls auf beiden Seiten des Giessharzkörpers vorgesehen sein. Im allgemeinen dürfte es jedoch zweckmässig sein, wenn für jede Phase am Giessharzkörper nur ein einziger Ansatz vorgesehen ist. Dabei erscheint es aus Platzgründen zweckmässig, wenn die Ansätze auf ein und derselben Seite des Giess- harzkörpers nebeneinander liegen.
Bei besonders grosser räumlicher Enge sind die Kerne der Stromwandler mit den Sekundärwicklungen gegeneinander versetzt auf den Ansätzen des Giessharzkörpers aufgebracht. Einer Beeinflussung durch die jeweilige Nachbarphase kann durch Verwendung von Sektorenwicklungen begegnet werden.
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Es kann auch vorteilhaft sein, die Primärwicklungen der Stromwandler in an sich bekannter
Weise aus jeweils mehreren Windungen aufzubauen und die Enden der Primärwicklungen mit aus dem Giessharzkörper herausgeführten Anschlüssen zu verbinden, die sich auf einer Seite oder auf einander gegenüberliegenden Seiten des Giessharzkörpers befinden können.
Bei einer Mehrphasen-Messwandleranordnung mit einem Giessharzkörper mit Ansätzen zur Aufbringung der Eisenkerne der Stromwandler ist die Niederspannungselektrode der Koppelkapazitäten vorteilhafterweise von jeweils auf den Ansätzen zur Potentialsteuerung vorgesehenen Leitbelägen gebildet.
Bei der erfindungsgemässen Messwandleranordnung kann die Spannungsmesseinrichtung vorteilhafterweise aus einem Niederspannungskondensator mit nachgeordnetem induktivem Teil und diesem nachgeordneten Mess- und/oder Schutzgerät bestehen ; der Niederspannungskondensator und der induktive Teil bilden dann mit der Koppelkapazität jeweils einen kapazitiven Spannungswandlerteil.
Gegebenenfalls kann es auch vorteilhaft sein, die Spannungsmesseinrichtung als Verstärker mit nachgeordnetem Mess-und/oder Schutzgerät auszubilden ; der Verstärker ist beispielsweise unmittelbar an das jeweilige Sekundärsystem der Stromwandler angeschlossen, wenn seine Eingangskapazität genügend gross ist, oder über einen Hilfskondensator, der dann den Niederspannungskondensator eines kapazitiven Teilers bildet, dessen Hochspannungskondensator die Koppelkapazität ist.
Zur Erläuterung der Erfindung ist in Fig. 1 teilweise im Schnitt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Mehrphasen-Messwandleranordnung mit Ausnutzung von Koppelkapazitäten gezeigt, und in Fig. 2 ist ebenfalls im Schnitt eine andere Ausführungsform der erfindungsgemässen Messwandleranordnung mit eingegossener Steuerelektrode dargestellt. In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel mit einem mit Ansätzen versehenen Giessharzkörper wiedergegeben.
Die in Fig. 1 dargestellte Ausführung der erfindungsgemässen Messwandleranordnung enthält für jede Phase jeweils einen Stromwandler --Wi21, Wi22 und Wi23-, der aus jeweils einer Primärwicklung --wp21, wp22 und wp23-und aus jeweils einem Sekundärsystem --521, s22 und s23-- besteht. Die Primärwicklungen --wp21 bis wp23-- können aus mehreren Windungen bestehen oder aus nur einem einzigen Leiter gebildet sein.
Die Enden der Sekundärwicklungen der Stromwandler --Wi21 bis Wi23-- sind in einem Klemmenkasten herausgeführt. In Fig. 1 sind der besseren Übersichtlichkeit halber die Ausleitungen nur einer Sekundärwicklung des Stromwandlers -- gezeigt ; die Sekundärwicklungen der andern Stromwandler --Wi22 und Wi23-- sind in entsprechender Weise mit Anschlüssen im Klemmenkasten --Ki2-- verbunden.
Wie beispielhaft am Stromwandler --Wi23-- dargestellt ist, ist ein das Sekundärsystem - dieses Stromwandlers umgebender Leitbelag an eine Anschlussleitung-A1231-- angeschlossen, die mit einem Anschluss -A231-- in einem Klemmenkasten --Ku2-- verbunden ist. Durch die Anschluss-
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wirdklemme -A232-- ist über eine weitere Anschlussleitung-A1232-- mit einem Erdbelag --B2-- verbunden-ein Niederspannungskondensator mit nachgeordnetem induktivem Teil angeschlossen wird, dann wird vom Stromwandler --Wi23-- und dem zusätzlichen Kondensator mit dem nachgeordneten induktiven Teil ein kombinierter Strom-Spannungswandler geschaffen.
In gleicher Weise lassen sich die Koppelkapazitäten zwischen den Primärwicklungen --wp21 und wp22-- und den Sekundärsystemen - s21 und s22- der andern Stromwandler -Wi21 und Wi22-- zu Messzwecken nutzbar machen, indem die Sekundärsysteme-Wi21 und s22-dieser Stromwandler ebenfalls über Anschlussleitungen an aussenliegende Anschlüsse angeschlossen sind. Der besseren Übersicht halber ist in Fig. 1 auf eine Darstellung dieser Verhältnisse verzichtet worden. Der Kondensator-C - der in der Fig. 1 bei jedem Stromwandler eingezeichnet ist, bildet kein Bauelement sondern stellt das Ersatzschaltbild der Koppelkapazität dar.
Bei dem in Fig. 2 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Messwandler-
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der im Punkt P mit einem weiteren Belag --B32-- galvanisch verbunden ist, der eine in den Giess- harzkörper--G3--eingebettete Steuerelektrode bildet. Diese Steuerelektrode bildet die Niederspan- nungselektrode einer Koppelkapazität Ck3, deren Hochspannungselektrode von der Primärwicklung --wp31-- des Stromwandlers-Wi31-- gebildet wird.
Ober eine Anschlussleitung --A13-- ist die
Steuerelektrode mit einer Anschlussklemme --A3-- verbunden, an die beispielsweise-wie bereits im Zusammenhang mit der Beschreibung der Fig. 1 ausführlich erläutert- ein niederspannungsseitiger Kondensator mit nachgeordnetem induktivem Teil zur Bildung eines kapazitiven Spannungs- wandlers angeschlossen werden kann. Zu diesem Zwecke liegt die Anschlussklemme --A3-- und damit auch die Steuerelektrode --B32-- auf einem Potential, das über dem Potential des Erdbelages - B33-- liegt.
Es dürfte verständlich sein, dass in einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene noch weitere Stromwandler mit Steuerelektroden im Giessharzkörper --G3-- eingebettet sind, u.zw. in einer Anzahl, die der Zahl der Phasen entspricht.
Die in Fig. 3 dargestellte erfindungsgemässe Mehrphasen-Messwandleranordnung ist mittels vorzugsweise feststoffisolierten Leitungen-L7, L8 und L8-- bzw. mittels der Leitungen --L10, Lll und L12-in die Stromkreise der Phasen R, S und T eingebracht. Die erfindungsgemässe Mehr- phasen-Messwandleranordnung weist einen einzigen Giessharzkörper --G4-- auf, der auf seiner in Fig. 3 unteren Seite mit jeweils einem Ansatz-Asl, As2 und As3-- versehen ist.
In den An- sätzen --As1 bis As3-- sind jeweils gestreckte Primärleiter geführt, so dass die in Fig. 3 dargestellte Messwandleranordnung einen dreiphasigen Durchführungsstromwandler bildet, der mittels eines Flansches einer an einer Wand --W-- befestigt sein kann ; die Wand --W-- weist zur Aufnahme der Mehrphasen-Messwandleranordnung eine Öffnung-Ö-auf.
Auf die Ansätze --As1 bis As3-- des Giessharzkörpers --G4-- mit den gestreckten Primärleitern ist jeweils ein Kern --K1, K2 und K3-- mit entsprechender Sekundärwicklung aufgebracht, beispielsweise aufgeschoben. Um eine besonders gedrängte Bauform zu erhalten, sind die Kerne-Kl bis K3-- mit den Sekundärwicklungen in Richtung der Primärleiter gegeneinander versetzt angeordnet.
Auf den Ansätzen-Asi bis As3-- befindet sich, wie auf dem Ansatz-Asi- der Fig. 3 beispielsweise angedeutet ist, jeweils ein Belag --B4-- aus leitendem oder halbleitendem Material, der beispielsweise durch Aussengraphitierung der Ansätze gebildet sein kann. Jeder Leitbelag - kann in einem Ringabschluss --R-- enden, der in einer umlaufenden Nut --N-- der Ansätze
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tialsteuerung. Diese Anordnung kann jedoch auch von einem eingegossenen Metallkorb gebildet sein.
Die zur Potentialsteuerung vorgesehenen Mittel, insbesondere die Beläge --B4--, können - wie dies bereits im Zusammenhang mit der Beschreibung der Fig. l und 2 erläutert worden ist - auch mit einer Anschlussleitung versehen sein, um jeweils die Koppelkapazität zwischen dem gestreckten Primärleiter und den Potentialsteuerungsmitteln zu Messzwecken nutzbar zu machen.
An diese Anschlussleitung kann ein Niederspannungskondensator mit nachgeordnetem induktivem Teil oder ein elektronischer Verstärker angeschlossen sein.
Mit der Erfindung ist eine Mehrphasen-Messwandleranordnung geschaffen, die insbesondere zum Einbau in Mittelspannungs-Schaltanlagen kleiner Bauform geeignet ist.
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