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Einrichtung zur Messung des Stromes in einem Primärleiter Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Messung des Stromes in einem Primärleiter, welcher in einer rohrförmigen Kapselung angeordnet ist, mit zentrisch eine diesen Leiter biegenden Ringbandkernen, welche Sekundärwicklungen aufweisen und in einem Isolierkörper aus Giessharz eingebettet sind.
Derartige Stromwandler dienen dem Zweck, niedergespannte Ströme in Kabeln oder Stromschienen zu messen oder sie laufend zu überwachen, wobei ein vorteilhaftes Übersetzungsverhältnis zwischen der Stromstärke im Primärleiter und der in der Sekundärwicklung zugrunde gelegt ist, um Ablesegeräte normaler Ausführung und Bemessung verwenden zu können, sowie auch um die Primärleiter für die Messung nicht auftrennen zu müssen. In Anpassung an die äussere Form der Primärleiter baut man die Wandler üblicherweise ringförmig oder man gibt ihnen die Form eines viereckigen Rahmens.
Ein solcher Wandler wird über ein Kabel oder einen runden oder irgendwie profilierten Primärleiter geschoben, wo er entweder mit seiner Innenwandung unmittelbar anliegt oder mit Hilfe verstellbarer Klemmvorrichtungen befestigt wird.
Eine bekannte Ausführung eines Niederspannungs- Aufsteckstromwandlers ist beispielsweise der Druckschrift T III/B-Stromwandler zu entnehmen, die die Firma Koch & Sterzel im April 1958 veröffentlicht hat. Der auf Seite B 20 wiedergegebene Aufsteckstromwand- ler CJ 130 ist für Innenraum-Kabel vorgesehen. Bei ihm sind Eisenkern und Sekundärwicklung allseits in Giess- harz eingegossen. Einen rahmenartigen NiederspannungSstromwandler der Type Q zeigt dieselbe Veröffentlichung auf Seite B 14.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Aufsteckstromwandler der bekannten Art zu schaffen, der auch bei Hochspannungsanlagen, insbeson- dere bei gekapselten Generatorableitungen, verwendet werden kann. Die Lösung besteht darin, dass der Innendurchmesser des Isolierkörpers mindestens fünfmal grösser ist als seine radiale Abmessung und dass der Isolierkörper mit Befestigungsmitteln an der Kapselung befestigt ist. Eine solche Anordnung bietet neben anderen Vorteilen vor allem den Vorzug, dass der zwischen dem Wandler und dem Primärleiter verbleibende Zwischenraum einen ausreichenden Durchlass für den zur Kühlung des Leiters in der Kapselung dienenden Luftstrom bietet.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der als Ring oder Rahmen ausgebildete Wandler derart beschaffen, dass er bei Anwendung einer um den Primärleiter angeordneten Kapselung, wie sie bei Generatorableitun- gen üblich ist, als Zwischenstück zwischen zwei aufeinander folgende Rohrschüsse eingesetzt werden kann. Ebenfalls können hierfür in der äusseren Zone beiderseits des Wandlerkörpers rohr- oder rahmenartige Ansätze vorgesehen sein, die mit den Kapselungsrohrenden aussen oder innen oder aussen und innen in Eingriff stehen und dabei eine Führung für die Rohre bilden.
Die Befestigung der Rohrenden an dem Wandler geschieht vorzugsweise derart, dass auf beiden Seiten des Wand- lers gegen die Stirnseiten der rohr- oder rahmenartigen Ansätze Spannringe gezogen werden, wodurch Dichtungen verformt werden, die sich dabei nach Art einer Stopfbuchsendichtung gegen die äussere Rohrwandung und gegen die Ansätze des Wandlers pressen und somit die Rohrenden festhalten und gleichzeitig gegen das Entweichen von Kühlluft oder das Eindringen von Feuchtigkeit schützen. Dabei ist ausserdem die Möglichkeit einer durch Erwärmung hervorgerufenen Ausdehnung der Kapselungsrohre in Längsrichtung gegeben.
Der zwischen dem Primärleiter mit Hochspannungs-
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potential und dem Stromwandler vorhandene, mit Luft durchsetzte Raum ist in seiner Bemessung derart gewählt, dass der Isolation der Hochspannung im wesentlichen Rechnung getragen ist und überdies der durchströmende kühlende Luftstrom kaum behindert wird, d. h., es werden Luftwirbel vermieden. Weiterhin unterbindet die grosse zwischen dem Wandler und dem Primärleiter bestehende Luftstrecke die Bildung von Kriechströmen, woraus sich eine grössere elektrische Sicherheit ergibt. Ferner kann bei der Anordnung des neuen Stromwandlers in einer Kapselung auf die erforderlichen, durch Metallisierung erzielbare Steuerungsbeläge verzichtet und damit eine Kostenersparnis herbeigeführt werden.
Die erfindungsgemässe Einrichtung ist aufgrund ihrer günstigen Eigenschaften insbesondere auch zur Anwendung als Hoch- und Höchststromwandler geeignet.
Eine leichtere Montage und eine günstigere Längenaufteilung der Kapselungsrohre ergeben sich, wenn der Wandler an der Aussenseite der durchgehenden Leiter- kapselung angeordnet, d. h. über die Kapselung geschoben wird. In manchen Fällen wird es auch möglich sein, den Wandler in die Kapselung hineinzuschieben und dort, d. h. an deren Innenseite, zu befestigen. Diese Einbauart wird man insbesondere dann wählen, wenn der Stromwandler nur einen schmalen Ring bildet und somit kein grosses Hindernis für den Kühlluftstrom darstellt oder wenn überhaupt keine Kühlluft erforderlich ist.
Bei dieser Einbauart des Wandlers ist es also nicht notwendig, die Kapselung des Primärleiters an einer bestimmten Stelle aufzutrennen. Das befestigen des Wandlers an der Aussen- oder Innenwand der Kapse- lung geschieht in einfacher Weise mittels elastischer Klemmstücke, die gegen die dem Wandler zugekehrte Wand gepresst werden und ein Verschieben verhindern.
Die Anordnung des Stromwandlers an der Kapse- lungswand hat weiterhin den Vorteil, den Wandler leicht gegen den Einfluss fremder Felder schützen zu können, indem man das System des Wandlers mit einem Metallmantel umgibt, der ebenfalls im Giessharz eingebettet ist und der sich in der Nähe des Wandlers-Aussendurch- messers befindet.
In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes wird der Stromwandler auf seinen Umfang bezogen in zwei oder mehr Segmente unterteilt. Diese Massnah- me bei Niederspannungs-Stromwandlern anzuwenden, ist bekannt. Sie wird hiermit auch für Hochspannung vorgeschlagen, da der Wandler gerade in ausammen- hang mit einem gekapselten Hochspannungs-Primärleiter mancherlei Vorteile bietet. So z.
B. besteht nicht nur die Möglichkeit, den zusammensetzbaren Wandler jederzeit nachträglich aussen um die bereits fertige Leiterkapse- lung herumzuhauen und dabei die Montagekosten weiter zu verringern, auch die Werkzeuge zum Vergiessen des Stromwandlers können wesentlich kleiner bemessen werden und verursachen damit geringere Gestehungskosten. Ausserdem können die an den Stosstellen der Segmente entstehenden Fugen aufgrund der Hintereinanderschal- tung der grossen Luftstrecke mit der Kapselung, insbe- sonders wenn diese z.
B. aus glasfaserverstärktem Polyester besteht, und der dadurch gegebenen geringen elektrischen Beanspruchung des Wandlers unberücksichtigt bleiben, denn Kriechströme sind dabei nicht zu erwarten.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandees wiedergegeben, und zwar zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen in eine Generatorableitung eingebauten, in Giessharz eingegossenen Stromwandler und Fig. 2 in einem Teilschnitt die Draufsicht auf diesen Wandler.
Fig. 3 und 4 einen Längsschnitt bzw. Seitenschnitt eines an der Aussenwand der Kapselung angebrachten Ringbandkernes, Fig. 5 und 6 einen Längsschnitt und eine Draufsicht eines an der Innenwand der Kapselung angebrachten Ringbandkernes.
Der Isolierkörper 1 des Wandlers umschliesst die beiden Sekundärwicklungen 2 mit ihren zugehörigen Ringbandkernen 3. Durch den ringartigen Hohlraum 4 des Wandlers greift der Primärleiter 5 hindurch, der beispielsweise aus zwei U-Profilen zusammengesetzt ist und durch nicht gezeichnete Befestigungsmittel in einer zentralen Lage innerhalb des den Primärleiter 5 umgebenden Kapselungsrohres 6 gehalten ist. An der Einbaustelle des Wandlers in die Kapselung 6, die einen eine Kühlung für den sich erwärmenden Primärleiter 5 bezweckenden Luftstrom führt, umfasst der Isolierkör- per 1 des Wandlers die beiden Rohrenden der Kapselung 6 mit seinen rohrartigen Ansätzen 7 und B.
Die Ansätze 7 sind an ihrer Innenfläche mit Aussparungen versehen, in denen sich Dichtungsringe 9 befinden. Sobald die Druckringe 10 beispielsweise mit Schrauben gegen die Stirnflächen der Ansätze 7 gezogen werden, pressen sie die Dichtungsringe 9 gleichzeitig gegen die Ansätze 7 des Isolierkörpers 1 und gegen die äussere Rohrwandung der Kapselung 6 und bewirken somit die Befestigung der Rohrenden an dem Wandler und gleichzeitig deren Abdichtung. Diese Anordnung ermöglicht ausserdem eine Längsverschiebung der Kapselungsrohre.
In den Figuren 3 und 4 ist der von zwei U-Profilen gebildete Primärleiter mit 5 bezeichnet. Dieser ist mit grossem Luftabstand 20 von einer rohrförmigen Kapse- lung 16 umgeben, die beispielsweise aus Aluminium oder Kunststoff bestehen kann. über die Aussenseite der Kapselung 16 ist der ringförmige Stromwandler 14 geschoben, der mittels elastischer Klemmleisten 15, beispielsweise aus synthetischem Kautschuk, dort fixiert ist. Die Klemmleisten 15 liegen mit Vorspannung an der Aussenfläche der Kapselung 16 auf und sind lösbar, z.
B. mittels Schraubbolzen und Muttern 18 an den Augen 19 des Wandlers 14 befestigt. Die Ringbandkerne 3 sind von den Sekundärwicklungen 2 umgeben und in den Giessharzkörper 17 eingebettet. Als Schutz gegen den Einfluss fremder Felder ist in der Nähe der äusseren Begrenzungsfläche 11 des Giessharzkörpers 17 der Metallmantel 12 eingegossen, der mit Rücksicht auf kleine Wirbelströme mit einem oder mehreren Längs- spalten versehen ist.
Der in den Figuren 5 und 6 dargestellte Stromwandler befindet sich in dem Luftspalt 20 zwischen dem Primärleiter 5 und der Kapselung 16 an deren Innenwand der Wandler 14 ebenfalls mittels elastischer Klemmleisten 15 befestigt ist, die in diesem Falle von innen nach aussengerichtet sind.
Der Wandler 14 ist als besonders schmaler Ring ausgeführt, so dass er bei 30 nicht sehr weit gegen den Primärleiter 5 vorspringt und daher den Kühlluftstrom nicht merklich hemmt. Diese Anordnung des Wandlers 14 innerhalb der Kapselung 16 empfiehlt sich im besonderen für Leiter, die keiner zusätzlichen Luftkühlung bedürfen.
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In Fig. 4 ist an den gestrichelten Stellen angedeutet, wo der Wandler 14 beispielsweise getrennt sein kann, um ihn nachträglich von aussen auf eine bereits bestehende Kapselung montieren zu können.
Die durch die Trennung des Wandlers entstehenden einzelnen Segmente werden dann zum Zwecke ihrer vollen elektrischen Wirkung und ihrer Fixierung auf der Kapselung in bekannter Weise, z. B. mittels schellenartiger Spannbänder und Verschraubungen, fest gegeneinander gepresst, womit wieder ein geschlossener Ring entsteht.
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Device for measuring the current in a primary conductor The invention relates to a device for measuring the current in a primary conductor, which is arranged in a tubular encapsulation, with a toroidal cores bending this conductor centrally, which have secondary windings and are embedded in an insulating body made of cast resin .
Current transformers of this type are used to measure low-voltage currents in cables or busbars or to monitor them continuously, with an advantageous transformation ratio between the current strength in the primary conductor and that in the secondary winding, in order to be able to use reading devices of normal design and dimensioning, as well in order not to have to cut the primary conductor for the measurement. To adapt to the external shape of the primary conductor, the transducers are usually built in a ring shape or they are given the shape of a square frame.
Such a transducer is pushed over a cable or a round or somehow profiled primary conductor, where it either rests directly with its inner wall or is fastened with the help of adjustable clamping devices.
A known version of a low-voltage plug-in current transformer can be found, for example, in the publication T III / B current transformer published by Koch & Sterzel in April 1958. The plug-in current transformer CJ 130 shown on page B 20 is intended for indoor cables. The iron core and secondary winding are cast in resin on all sides. The same publication on page B 14 shows a frame-like low-voltage current transformer of type Q.
The invention is based on the object of creating a plug-in current transformer of the known type which can also be used in high-voltage systems, in particular in the case of encapsulated generator leads. The solution is that the inside diameter of the insulating body is at least five times larger than its radial dimension and that the insulating body is fastened to the encapsulation with fastening means. In addition to other advantages, such an arrangement offers the advantage that the space remaining between the transducer and the primary conductor offers a sufficient passage for the air flow serving to cool the conductor in the encapsulation.
In a further embodiment of the invention, the transducer designed as a ring or frame is designed so that it can be used as an intermediate piece between two successive pipe sections when using an encapsulation arranged around the primary conductor, as is usual with generator leads. For this purpose, tube-like or frame-like attachments can also be provided in the outer zone on both sides of the transducer body, which are in engagement with the encapsulating tube ends on the outside or inside or outside and inside and thereby form a guide for the tubes.
The fastening of the pipe ends to the transducer is preferably done in such a way that clamping rings are pulled on both sides of the transducer against the end faces of the pipe-like or frame-like attachments, whereby seals are deformed, which are like a stuffing box seal against the outer pipe wall and against press the approaches of the converter and thus hold the pipe ends and at the same time protect against the escape of cooling air or the ingress of moisture. There is also the possibility of expansion of the encapsulating tubes in the longitudinal direction caused by heating.
The one between the primary conductor with high voltage
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potential and the space permeated with air present in the current transformer is selected in its dimensioning such that the insulation of the high voltage is essentially taken into account and, moreover, the cooling air flow flowing through is hardly hindered, i.e. that is, air eddies are avoided. Furthermore, the large air gap between the transducer and the primary conductor prevents the formation of leakage currents, which results in greater electrical safety. Furthermore, with the arrangement of the new current transformer in an encapsulation, the necessary control coatings that can be achieved by metallization can be dispensed with and thus a cost saving can be brought about.
Due to its favorable properties, the device according to the invention is also particularly suitable for use as a high and maximum current converter.
Easier assembly and a more favorable length distribution of the encapsulation tubes result if the transducer is arranged on the outside of the continuous conductor encapsulation, ie. H. is pushed over the enclosure. In some cases it will also be possible to push the transducer into the encapsulation and there, i. H. on the inside to attach. This type of installation will be chosen in particular if the current transformer only forms a narrow ring and therefore does not represent a major obstacle to the flow of cooling air or if no cooling air is required at all.
With this type of converter installation, it is therefore not necessary to open the encapsulation of the primary conductor at a specific point. The transducer is attached to the outer or inner wall of the enclosure in a simple manner by means of elastic clamping pieces which are pressed against the wall facing the transducer and prevent displacement.
The arrangement of the current transformer on the enclosure wall also has the advantage of being able to easily protect the transformer against the influence of external fields by surrounding the system of the transformer with a metal jacket that is also embedded in the cast resin and located near the Converter outside diameter.
In a further embodiment of the subject matter of the invention, the current transformer is divided into two or more segments based on its scope. It is known to apply this measure to low-voltage current transformers. It is hereby also proposed for high voltage, since the converter offers various advantages, especially in connection with an encapsulated high voltage primary conductor. So z.
B. It is not only possible to knock the composite transformer around the outside of the already finished conductor encapsulation at any time and further reduce the assembly costs, the tools for potting the current transformer can also be made much smaller and thus cause lower production costs. In addition, the joints that arise at the joints between the segments can be caused by the series connection of the large air gap with the encapsulation, especially when these are e.g.
B. consists of fiberglass-reinforced polyester, and the resulting low electrical stress on the converter are not taken into account, because leakage currents are not to be expected.
In the drawing, exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown, namely: FIG. 1 shows a longitudinal section through a current transformer incorporated in a generator outlet and cast in resin, and FIG. 2 shows a partial section of the top view of this transformer.
3 and 4 show a longitudinal section and a side section of a toroidal tape core attached to the outer wall of the encapsulation; FIGS. 5 and 6 show a longitudinal section and a plan view of an annular tape core attached to the inner wall of the encapsulation.
The insulating body 1 of the transducer encloses the two secondary windings 2 with their associated toroidal cores 3. The primary conductor 5 extends through the ring-like cavity 4 of the transducer, which is composed, for example, of two U-profiles and is in a central position within the Primary conductor 5 surrounding encapsulating tube 6 is held. At the installation point of the transducer in the encapsulation 6, which conducts an air flow intended to cool the heating primary conductor 5, the insulating body 1 of the transducer encompasses the two pipe ends of the encapsulation 6 with its tubular extensions 7 and B.
The lugs 7 are provided on their inner surface with recesses in which sealing rings 9 are located. As soon as the pressure rings 10 are pulled against the end faces of the lugs 7, for example with screws, they press the sealing rings 9 simultaneously against the lugs 7 of the insulating body 1 and against the outer pipe wall of the encapsulation 6 and thus fix the pipe ends to the transducer and at the same time Seal. This arrangement also enables longitudinal displacement of the encapsulation tubes.
In FIGS. 3 and 4, the primary conductor formed by two U-profiles is denoted by 5. This is surrounded with a large air gap 20 by a tubular encapsulation 16, which can consist of aluminum or plastic, for example. The ring-shaped current transformer 14, which is fixed there by means of elastic terminal strips 15, for example made of synthetic rubber, is pushed over the outside of the encapsulation 16. The terminal strips 15 rest with bias on the outer surface of the encapsulation 16 and are releasable, e.g.
B. attached to the eyes 19 of the converter 14 by means of bolts and nuts 18. The toroidal tape cores 3 are surrounded by the secondary windings 2 and embedded in the cast resin body 17. To protect against the influence of external fields, the metal jacket 12 is cast in the vicinity of the outer boundary surface 11 of the cast resin body 17, which is provided with one or more longitudinal gaps in consideration of small eddy currents.
The current transformer shown in Figures 5 and 6 is located in the air gap 20 between the primary conductor 5 and the encapsulation 16, on the inner wall of which the transformer 14 is also attached by means of elastic terminal strips 15, which in this case are directed from the inside out.
The converter 14 is designed as a particularly narrow ring so that at 30 it does not protrude very far against the primary conductor 5 and therefore does not noticeably inhibit the flow of cooling air. This arrangement of the transducer 14 within the encapsulation 16 is particularly recommended for conductors that do not require additional air cooling.
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In FIG. 4, the dashed points indicate where the converter 14 can be separated, for example, in order to be able to subsequently mount it from the outside onto an already existing encapsulation.
The individual segments resulting from the separation of the transducer are then used for the purpose of their full electrical effect and their fixation on the enclosure in a known manner, e.g. B. by means of clamp-like straps and screw connections, firmly pressed against each other, which again creates a closed ring.