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Stromwandler für Höchstspannungsanlagen Es ist bekannt, den magnetischen Spannungsmesser für die Strommessung anzuwenden. Er eignet sich besonders bei Höchstspannungsanlagen, z. B. mit Betriebsspannungen über 150 000 kV, weil dort für die normalen Stromwandler das Isolationsproblem im Vordergrund steht. Der magnetische Spannungsmesser als Toroidspule ausgeführt, kann dann mit einem so grossen Durchmesser ausgeführt werden, dass eine besondere Isolation nicht mehr notwendig wird oder aber mindestens stark vereinfacht und somit verbilligt werden kann.
Auf der Grundlage des magnetischen Spannungsmessers lassen sich also Strommesswandl.er mit bedeutend verringerten Kosten herstellen. Die prinzipielle Anordnung dieses Stromwandlers ist in der Fig. 1 dargestellt. Eine Messspule 2 umschliesst einen Leiter 1 einer Hochspannungsanlage. Die Messspule bekannter Art besteht aus einem Ringkern 3 aus isolierendem Material, auf welchem die Wicklung 4 angeordnet ist. Im nachstehenden Fall kann die Messspule Kreisform haben, die durch die drei Isolatorabstützungen 5 gegen den Leiter 1 gehalten ist. An ihren beiden Klemmen tritt eine induzierte Spannung auf, welche verhältnisgleich dem Strom in dem von der Spule umschlossenen Leiter ist.
Die Messspule selbst ist so gebaut, dass der Querschnitt über ihre ganze Länge konstant und die Wicklung über die ganze Länge mit gleichmässigem Windungsabstand ausgeführt ist. Eine so bewickelte Messspule kann bekanntlich von der Kreisform abweichen und jede Form annehmen, wenn nur dabei der stromführende Leiter ganz umschlossen ist.
Für das einwandfreie Arbeiten der Messspule ist es erforderlich, dass sie nicht oder nur gering belastet ist. Die Spannung an den Klemmen ist für den direkten Gebrauch an Messgeräten mit geringem Stromverbrauch meistens nicht ausreichend. Dem Stromwandler ist deshalb ein Messverstärker nachzuschalten. Die Ausgangsleistung ist dem Verbrauch der nachfolgenden Mess- und Schutzeinrichtungen anzupassen.
Bei einem solchen Messwandler ist es immer erwünscht, eine möglichst grosse Spannung entnehmen zu können. Eine Steigerung dieser Spannung ist möglich durch Anwendung eines magnetisch leitenden Materials für den Messspulenkern. Die Anwendung eines geschlossenen Eisenkernes, wie bei einem normalen Stromwandler, der sekundärseitig praktisch im Kurzschluss arbeitet, ist nicht möglich. Durch einen solchen Eisenkern würde der Stromwandler, weil er praktisch im Leerlauf betrieben wird, keine dem Strom proportionale Spannung abgeben.
Die Spannung ist hinsichtlich Amplitude und Form infolge der nichtkonstanten Permeabilität des Eisens stark verzerrt und für Messzwecke unbrauchbar.
Die Erfindung betrifft einen Stromwandler für Höchstspannungsanlagen, dessen Sekundärwicklung die Messspule eines magnetischen Spannungsmessers ist.
Gemäss der Erfindung ist in der Messspule ein Eisenkern angeordnet, der durch unter sich gleiche und über die ganze Spulenlänge gleichmässig verteilte Luftspalte unterteilt ist.
Durch diese Massnahme wird die Permeabilität des Spulenkernes vergleichmässigt. Die Unkonstanz der Permeabilität des Eisens kann unter dem Einfluss der an sich gleichen und gleichmässig verteilten Luftspalte vernachlässigt werden. Die resultierende Permeabilität ist über die ganze Kernlänge an jeder Stelle praktisch konstant. Sie ist unabhängig vom pri- mäTen Strom bzw. der magnetischen Induktion des Kernes. Dementsprechend ist die vom Strom induzierte sekundäre Spannung proportional dem Betriebsstrom im Leiter.
Die sich ergebende Phasen-
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drehung von 90 kann durch phasenverschiebende Mittel, z. B. im Verstärker, korrigiert werden.
Für den Spulenkern könnten Presskerne verwendet werden. Bei Messspulendurchmessern von 2 bis 5 Meter, wie sie bei Anlagen über 150 kV nötig sind, sind solche Kerne wenig geeignet.
Ein geeigneter Kern kann in der Weise gebaut sein, dass dieser unter sich durchwegs gleiche Blechstreifen aufweist und dass diese mit kleinem, durchwegs konstantem Winkel von weniger als 10 schräg zur Kernachse angeordnet sind und gegeneinander durch elektrisch nichtleitende und nicht magnetisier- bare Zwischenlagen gleichmässig distanziert sind. Die Bleche und Zwischenlagen können durch Zusammenkleben oder Umgiessen mit einer Vergussmasse zu einem kompakten geschlossenen Ring beliebiger Form geformt sein.
Das Zusammenhalten kann auch in der Weise erfolgen, dass die Bleche und die Zwischenlagen in ihrer Längsrichtung und zur Mitte symmetrisch liegende Löcher mit gleichverteiltem Abstand aufweisen, durch welche zusammenhaltende Stifte gesteckt sind. In der Fig. 2 ist ein gerade gestrecktes Teilstück eines solchen Kernes dargestellt. 6 sind die Bleche, die gegen die Achse X -X den Winkel a bilden; zwischen den Blechen befinden sich die Zwischenlagen 7. Die Bleche und die Zwischenlagen weisen Löcher 8a und 8b auf, deren Verteilung aus der Fig. 2a hervorgeht. Beidseitig der Mittellinie im Abstand a/2 sind Rundlöcher 8a vorhanden. Die übrigen in gleichen Abständen a liegenden Löcher 8b sind Längslöcher.
Die Blechstreifen mit ihren Zwischenlagen sind durch Nieten 9 mit mässigem Druck zusammengehalten. Ein solcher Kern lässt.sich in der Zeichnungsebene biegen, wobei die Nieten in den Rundlöchern 8a festgehalten und in den Längslöchern 8b sich etwas verschieben können, ohne dass dadurch ein gegenseitiges Sperren der Bleche eintritt. Der Kern lässt sich so zu einem magnetisch homogenen Ring zusammenfügen. Dabei kann dieser Ring ohne weiteres eine vom Kreis abweichende Form annehmen und gegebenen Raumverhältnissen angepasst werden. Die Nieten 9 durch die Löcher 8a halten die Bleche in gleichmässigem Abstand, wodurch eine Gewähr für genau gleiche Verteilung der Bleche und der Zwischenlagen erreicht wird.
Die Forderung gleichen Kernquerschnittes und gleichen magnetischen Widerstandes längs dem Kern bei vielfach unterbrochenem Eisenweg wird damit erreicht, bei einer an sich .einfachen Herstellungsweise. Dabei ist es zweckmässig, relativ lange Streifen (Länge: Schichthöhe grösser als 10) anzuwenden. Dadurch wird erreicht, dass die sich über die Fläche bildenden Kurzschlussströme einen langen Weg und damit einen grossen Widerstand finden und so zusätzliche Eisenverluste kleiner bleiben.
Immerhin bringen diese Ströme eine weitere Vergleichmässigung der magnetischen Verhältnisse, indem über die Bleche eine grosse Zahl Strombahnen nicht nur allein in Querschnittsflächen, sondern auch über eine beträchtliche Länge des Kernes hin verlaufen.