CH343522A - Current transformer system for high voltage systems - Google Patents

Current transformer system for high voltage systems

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CH343522A
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CH
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current transformer
transformer system
coil
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German (de)
Inventor
Paul Dr Ing Waldvogel
Baebler Justus
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Bbc Brown Boveri & Cie
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/20Instruments transformers
    • H01F38/38Instruments transformers for polyphase ac

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
  • Transformers For Measuring Instruments (AREA)

Description

  

   <Desc/Clms Page number 1> 
    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.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Stromwandleranlage für Mehrphasen-Höchst- spannungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei nebeneinander angeordnete, je einen Ring bildende und als magnetische Spannungsmesser gebaute Messspulen vorgesehen sind, wobei durch jede Ringöffnung je ein Leiter einer Mehrphasenleitung geführt ist. PATENT CLAIM Current transformer system for multi-phase extra-high voltage systems, characterized in that at least two measuring coils arranged next to one another, each forming a ring and constructed as a magnetic voltmeter, are provided, with a conductor of a multi-phase line being passed through each ring opening. UNTERANSPRÜCHE 1. Stromwandleranlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass drei nebeneinander angeordnete und in Metallrahmen gehaltene Messspulen in einen Leitertragbau eingebaut sind, und dass durch die Ringöffnung jede dieser Spulen ein Leiter einer Dreiphasenleitung geführt ist. 2. Stromwandleranlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, d'ass die Messspulen auf biegsame Tragkörper gewickelt sind. 3. Stromwandleranlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jede Messspule in einen diese teilweise umschliessenden Metallmantel eingebaut ist. 4. SUBClaims 1. Current transformer system according to claim, characterized in that three measuring coils arranged next to one another and held in metal frames are built into a conductor support structure, and that a conductor of a three-phase line is passed through the ring opening of each of these coils. 2. Current transformer system according to claim, characterized in that the measuring coils are wound on flexible support bodies. 3. Current transformer system according to claim, characterized in that each measuring coil is built into a metal jacket that partially surrounds it. 4th Stromwandleranlage nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallmantel einen Spulenträger bildet und den Leitertragbauten angepasst ist. 5. Stromwandleranlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Messspulen einen Eisenkern aufweisen, der durch gleichmässig verteilte Luftspalte unterteilt ist. 6. Stromwandleranlage nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern unter sich gleiche Blechstreifen aufweist, die unter einem durchwegs konstanten Winkel kleiner als 10 schräg zur Kernachse angeordnet sind und gegeneinander durch elektrisch und magnetisch nichtleitende Zwischenlagen distanziert sind. Current transformer installation according to dependent claim 3, characterized in that the metal jacket forms a coil carrier and is adapted to the conductor support structures. 5. Current transformer system according to claim, characterized in that the measuring coils have an iron core which is divided by evenly distributed air gaps. 6. Current transformer system according to dependent claim 3, characterized in that the core has the same sheet metal strips which are arranged obliquely to the core axis at a constant angle less than 10 and are spaced from one another by electrically and magnetically non-conductive intermediate layers.
CH343522D 1956-11-09 1955-12-28 Current transformer system for high voltage systems CH343522A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1281545B (en) * 1963-05-29 1968-10-31 Siemens Ag Iron core converter with air gap for current measurement

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1281545B (en) * 1963-05-29 1968-10-31 Siemens Ag Iron core converter with air gap for current measurement

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