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Stromwandleranlage für Höchstspannungsanlagen Die Erfindung betrifft eine Stromwandleranlage für Mehrphasen-Höchstspannungsanlagen. Diese Anlage ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei nebeneinander angeordnete, je einen Ring bildende und als magnetische Spannungsmesser gebaute Mess- spulen vorgesehen sind, wobei durch jede Ring- öffnung je ein Leiter einer Mehrphasenleitung geführt ist.
Das Prinzip dieser als magnetische Spannungsmesser gebauten Messspule besteht darin, dass der magnetische Wirkungsquerschnitt der Spule sowie die Permeabilität des Spulenkernes und die Windungs- dichte an jeder Stelle entlang der Spule konstant ist. Eine so gewickelte Messspule kann jede Form annehmen, wenn nur dabei der stromführende Leiter umschlossen ist. Ein Vorteil eines solchen magnetischen Spannungsmessers besteht darin, dass in der Spule durch das magnetische Feld eines ausserhalb liegenden Stromleiters keine störende Spannung induziert wird.
Der Erfindung liegt somit der Gedanke zu Grunde, die Spule eines magnetischen Spannungsmessers für die störungsfreie Strommessung in einer Mehrphasenhöchstspannungsanlage zu verwenden.
Eine Messspule, wie sie der Stromwandleranord- nung zu Grunde gelegt werden kann, ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Eine solche Messspule 2, welche einen Leiter 1 der Höchstspannungsanlage umschlingt, besteht aus einem Ringkern 3 aus Isoliermaterial, auf welchem die Wicklung 4 angeordnet ist. Im einfachsten Falle kann die Messspule Kreisform haben, die durch drei Isolatorabstützungen 5 gegen den Leiter 1 gehalten ist. An ihren beiden Klemmen tritt eine induzierte Spannung auf, welche verhältnisgleich dem von der Spule umschlungenen Strom ist.
Die Messspulen lassen sich an äussere konstruktive Gegebenheiten in weiten Grenzen ohne weiteres anpassen. Es ist einzig darauf zu achten, dass der Abstand der Spulenteile gegenüber dem stromführenden Stromleiter mit Rücksicht auf die überschlags- gefahr genügend gross ist. Es lassen sich gemäss Fig. 2 zusätzliche Isolierkörper 12 z. B. in Röhrenform anwenden, wodurch die Abmessungen reduziert werden können. Raum- und kostenmässige Überlegungen sind dafür massgebend, wie klein die Spule und wie stark die sie vom Leiter trennende Isolation werden soll.
Im Sinne der Erfindung werden bei Ausführungsbeispielen des Erfindungsgegenstandes zwei oder mehr solche Messspulen nebeneinander angeordnet, wobei durch jede Messspule je einer der Leiter einer Mehrphasenleitung geführt ist. Dabei wird jeweils nur die um den betreffenden Leiter gelegte Spule induziert. Die beiden übrigen Leiter induzieren in der Spule keine störende Spannung. Jede Spule ist also in der Lage, den Strom in den betreffenden Leitern einwandfrei zu messen, ohne Rücksicht darauf, dass unmittelbar benachbarte stromführende Leiter vorhanden sind.
Die Messspulen können an die Leitertragbauten angepasst werden. Fig. 3 zeigt eine solche Ausführungsform der Stromwandleranlage mit Anordnung in einem Rahmengestell 6, in welchem die Leiter 1 einer Dreiphasenübertragungsleitung isoliert aufgehängt sind. Die Messspulen 2 sind dabei rechteck- förmig ausgeführt und nebeneinander angeordnet.
Die Wicklung selber kann auf einen biegsamen, beispielsweise schlauchartigen Tragkörper gewickelt sein, der leicht in die gewünschte Lage gebracht werden kann. In jeder Krümmung wird die Form des Spulenquerschnittes sich etwas deformieren, der Querschnitt selber jedoch praktisch kaum ändern. Diese schlauchartige Spule lässt sich im Innern einer U-förmigen Schiene einlegen und erhält so neben
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dem festen Halt eine Abschirmung gegen überschläge von Nachbarleitern.
Die Messspule 2 kann durch einen sie teilweise umschliessenden äussern Metallmantel 13 (Fig. 2) abgeschirmt und so gegen allfällige Spannungsüberschläge von benachbarten Phasenleitern geschützt werden. Diese Abschirmung hat mit Ausnahme kapa- zitiver Wirkungen, die aber bei Netzfrequenzen praktisch nicht in Erscheinung treten, keinen Einfluss auf die Messspulen. Auch innerhalb des von der Spule umschlungenen Raumes kann z. B. ein Metallring zur vollständigen Abschirmung verwendet werden.
Es muss nur darauf geachtet werden, dass zu den Windungen der Messspulen keine sekundären Kurzschlussstromwege entstehen, da sonst eine Fälschung der Messspannung eintritt, und die Messspule von den benachbarten Phasenleitern nicht unbeeinflusst bleibt.
Für das einwandfreie Arbeiten der Messspule ist es erforderlich, dass sie nicht, oder nur gering, belastet ist. Es können an sie keine Messgeräte angeschlossen werden, die einen merklichen Strom entnehmen. Deshalb müssen die Spulenenden an einen Messverstärker mit möglichst hohem Eingangswiderstand gelegt werden.
Um eine höhere Eingangsspannung am Verstärker zu erhalten, kann der Ringkern der Messspule auch aus einem magnetisch leitenden Material bestehen. Damit Linearität zwischen Leitungsstrom und Messspannung erreicht wird, muss die Permeabi- lität unabhängig von der Amplitude sein. Ein geschlossener Eisenkern kann deshalb nicht verwendet werden.
Ein Eisenkern muss vielmehr zahlreiche zwischengeschaltete Luftspalte aufweisen, welche über die ganze Spulenlänge gleichmässig verteilt sind, so dass unkonstante Permeabilitätseinflüsse des Eisens gegenüber dem Einfluss der Luftspalte vernachlässig- bar werden, und die resultierende Permeabilität über die ganze Kernlänge an jeder Stelle praktisch konstant ist. Die Anwendung von Presseisenkernen kommt wegen den vorkommenden Messspulendurch- messern von 2 bis 5 m kaum in Frage.
Dagegen kann der Messspulenkern aus durchwegs gleich langen Blechstreifen in der Weise zusammengesetzt sein, dass diese Blechstreifen unter einem geringen durchwegs konstanten Winkel von weniger als 6 zur Kernachse angeordnet sind und gegeneinander durch elektrisch und magnetisch nichtleitende Zwischenlagen gleichmässig distanziert sind. Die Bleche und Zwischenlagen können durch Zusammenkleben oder Eingiessen zu einem kompakten geschlossenen Ringkern geformt sein.
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Current converter system for extra high voltage systems The invention relates to a current converter system for multi-phase extra high voltage systems. This system is characterized in that at least two measuring coils, which are arranged next to one another, each form a ring and are constructed as magnetic voltmeters, are provided, with a conductor of a multiphase line being passed through each ring opening.
The principle of this measuring coil, built as a magnetic voltmeter, is that the magnetic cross section of the coil as well as the permeability of the coil core and the number of turns is constant at every point along the coil. A measuring coil wound in this way can take any shape, provided that the current-carrying conductor is enclosed. One advantage of such a magnetic voltmeter is that no interfering voltage is induced in the coil by the magnetic field of an external conductor.
The invention is thus based on the idea of using the coil of a magnetic voltmeter for the interference-free current measurement in a multi-phase extra-high voltage system.
A measuring coil, as can be used as a basis for the current transformer arrangement, is shown schematically in FIG. Such a measuring coil 2, which loops around a conductor 1 of the extra-high voltage installation, consists of a toroidal core 3 made of insulating material, on which the winding 4 is arranged. In the simplest case, the measuring coil can have a circular shape, which is held against the conductor 1 by three insulator supports 5. An induced voltage occurs at its two terminals, which is proportional to the current looped by the coil.
The measuring coils can be easily adapted to external structural conditions within wide limits. The only thing to ensure is that the distance between the coil parts and the current-carrying conductor is sufficiently large, taking into account the risk of flashover. It can be shown in Fig. 2 additional insulating body 12 z. B. use in tubular form, whereby the dimensions can be reduced. Space and cost considerations are decisive for how small the coil and how strong the insulation separating it from the conductor should be.
For the purposes of the invention, in embodiments of the subject matter of the invention, two or more such measuring coils are arranged next to one another, one of the conductors of a multiphase line being passed through each measuring coil. Only the coil placed around the conductor in question is induced. The other two conductors do not induce any disturbing voltage in the coil. Each coil is therefore able to measure the current in the relevant conductors correctly, regardless of whether there are directly adjacent current-carrying conductors.
The measuring coils can be adapted to the ladder support structures. Fig. 3 shows such an embodiment of the current transformer system arranged in a frame 6, in which the conductors 1 of a three-phase transmission line are suspended in an insulated manner. The measuring coils 2 are rectangular in shape and arranged next to one another.
The winding itself can be wound on a flexible, for example hose-like support body, which can easily be brought into the desired position. The shape of the coil cross-section will deform somewhat in every bend, but the cross-section itself hardly changes. This hose-like coil can be inserted inside a U-shaped rail and thus receives next
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the secure hold a screen against flashovers from neighboring conductors.
The measuring coil 2 can be shielded by an outer metal jacket 13 (FIG. 2) that partially surrounds it and thus protected against any voltage flashovers from adjacent phase conductors. With the exception of capacitive effects, which practically do not appear at mains frequencies, this shielding has no influence on the measuring coils. Also within the space wrapped around by the coil z. B. a metal ring can be used for complete shielding.
It is only necessary to ensure that there are no secondary short-circuit current paths to the windings of the measuring coils, otherwise the measuring voltage will be falsified and the measuring coil will not remain uninfluenced by the neighboring phase conductors.
For the measuring coil to work properly, it is necessary that it is not, or only slightly, loaded. No measuring devices can be connected to them that draw a noticeable current. Therefore, the coil ends must be connected to a measuring amplifier with the highest possible input resistance.
In order to obtain a higher input voltage at the amplifier, the ring core of the measuring coil can also consist of a magnetically conductive material. In order to achieve linearity between line current and measurement voltage, the permeability must be independent of the amplitude. A closed iron core can therefore not be used.
Rather, an iron core must have numerous interposed air gaps, which are evenly distributed over the entire length of the coil, so that the inconsistent permeability effects of the iron are negligible compared to the influence of the air gaps, and the resulting permeability is practically constant over the entire core length at every point. The use of press iron cores is hardly an option because of the measuring coil diameters of 2 to 5 m.
In contrast, the measuring coil core can be composed of sheet metal strips of the same length throughout in such a way that these sheet metal strips are arranged at a small, consistently constant angle of less than 6 to the core axis and are evenly spaced from one another by electrically and magnetically non-conductive intermediate layers. The sheets and intermediate layers can be formed into a compact, closed toroidal core by gluing or casting.