CH662215A5

CH662215A5 - Metallgekapselte, gasisolierte schaltanlage.

Info

Publication number: CH662215A5
Application number: CH490083A
Authority: CH
Inventors: Piet Vis; Vladimir Gutalj
Original assignee: Sprecher Energie Ag
Priority date: 1983-09-08
Filing date: 1983-09-08
Publication date: 1987-09-15
Also published as: DE3414366A1; JPS6062104A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft metallgekapselte, gasisolierte Schaltanlagen gemäss Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei der aus der EP-OS 0 011 590 bekannten Schaltanlage dieser Art liegen sich die Stromwandler mit der Aussenseite ihrer Abschirmungen so gegenüber, dass deren Stirnseiten miteinander fluchten. Der Innendurchmesser der die Stromwandler umgebenden Kapselung muss daher dem Aussendurchmesser der Stromwandler entsprechend genügend gross gewählt werden. Das bedeutet, dass die Kapselung in denjenigen Abschnitten, in denen keine Stromwandler vorhanden sind, die Anlageteile in einem Abstand umgibt, der grösser als zwingend erforderlich ist, oder dass für das Unterbringen der Stromwandler ein Gehäuse mit grösserem Durchmesser eingesetzt werden muss. Eine solche Anlage beansprucht demzufolge mehr Platz als dies an und für sich nötig ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Schaltanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei möglichst einfachem Aufbau weniger Raum benötigt, als vergleichbare Anlagen herkömmlicher Art, ohne dass jedoch die Betriebssicherheit und die Funktionsweise beeinträchtig werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 gelöst.

Die Versetzung eines oder mehrerer Stromwandler gegenüber den übrigen Stromwandlern in Richtung der Stromleiter um ein Mass, das wenigstens der Gesamtlänge des bzw. der Stromwandler entspricht, ergibt die Möglichkeit, durch entsprechendes Anordnen der Stromleiter die Stromwandler näher an die benachbarten Stromleiter heranzurücken, als dies bei nebeneinander angeordneten Stromwandlern möglich ist. Dadurch kann die Querschnittsabmessung der Kapselung entsprechend vermindert werden, was eine platzsparendere Bauweise ermöglicht. Die versetzten Stromwandler werden jedoch nur so nahe am nächstgelegenen Stromleiter angeordnet, dass der erforderliche Isolationsabstand eingehalten ist. Durch die die Stromwandlerkerne umgebende Abschirmung wird trotz des verhältnismässig kleinen Abstandes zwischen Stromleiter und Stromwandlern eine Beeinflussung der Stromwandler und eine damit verbundene Herabsetzung deren Messgenauigkeit vermieden.

Bestehen die Abschirmungen wenigstens teilweise und vorzugsweise mindestens im aussenliegenden Randbereich aus einem ferromagnetischen Werkstoff, so kann die Abschirmwir-kung noch erhöht werden. Bei aus einem ferromagnetischen Werkstoff bestehenden Abschirmungen werden diese vorzugsweise als Hülse mit einem durchgehenden Längsschlitz ausgebildet. Eine solche Massnahme trägt ebenfalls weiter dazu bei, Fremdeinflüsse von der Sekundärwicklung des Stromwandlers fernzuhalten. Demselben Zwecke dient das Vorsehen eines nach einwärts gerichteten Randes an den Stirnseiten der Abschirmungen.

Um bei aus einem ferromagnetischen Werkstoff bestehenden Abschirmungen das Auftreten von Wirbelströmen zumindest einzuschränken und die schädlichen Auswirkungen solcher Wirbelströme möglichst gering zu halten, werden die Abschirmungen vorzugsweise mehrschichtig aufgebaut.

Sollte es durch entsprechende Ausbildung der Abschirmungen trotz allem nicht möglich sein, die Sekundärwicklung der Stromwandler ausreichend abzuschirmen, so können die Stromwandler mit sekundärseitigen Ausgleichswicklungen versehen werden.

Im folgenden wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes näher erläutert. Es zeigt rein schematisch:

Fig. 1 einen Stromwandler enthaltenden Abschnitt einer metallgekapselten Schaltanlage im Längsschnitt,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Schaltanlage entlang der Linie II-II in Fig. 1, und

Fig. 3 den prinzipiellen Aufbau eines Stromwandlers mit Ausgleichs Wicklungen.

In den Figuren 1 und 2 ist von einer metallgekapselten, gasisolierten Schaltanlage 1 ein Teil einer Metallkapselung 2 gezeigt, die auf nicht näher dargestellte und an sich bekannte Weise geerdet ist. Der gezeigte Bereich der Kapselung 2 wird durch drei Kapselungsabschnitte 2a, 2b und 2c gebildet, welche

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Zwischen dem entsprechenden Stromleiter 5, 6, 7 und jedem Ringkern 11 ist eine innere Abschirmung 12 angeordnet, die hülsenförmig ausgebildet ist und deren stirnseitige Ränder 12a nach auswärts aufgebogen sind, wie das insbesondere die Fig. 1 zeigt, in der der Stromwandler 9 im Schnitt dargestellt ist. Die innere Abschirmung 12, welche geerdet ist, verläuft in einem Abstand vom zugeordneten Stromleiter 5, 6, 7. Zwischen der Innenabschirmung und dem diese umgebenden Ringkern 11 kann wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt ebenfalls ein Zwischenraum vorhanden sein, der jedoch nicht zwingend erforderlich ist. Um den Ringkern 11 und die auf diesem aufgebrachte Sekundärwicklung herum verläuft eine ebenfalls hülsenförmig ausgebildete und geerdete äussere Abschirmung 13, die auf beiden Seiten über den Ringkern 11 vorsteht, wie das aus Fig. 1 anhand des im Schnitt dargestellten Stromwandlers 9 ersichtlich ist. Wie aus dieser Darstellung ebenfalls hervorgeht, sind die stirnseitigen Ränder 13a der äusseren Abschirmung 13 nach einwärts gebogen. Durch das Umbiegen der Ränder 12a bzw. 13a der Abschirmungen 12 und 13 wird die Weite der durch die beiden Abschirmungen 12 und 13 gebildeten stirnseitigen Öffnungen verringert. Wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt, verläuft die äussere Abschirmung 13 ebenfalls in einem Abstand vom Ringkern 11, was jedoch nicht zwingend erforderlich ist.

Die äussere Abschirmung 13 besteht beim gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem ferromagnetischen Material. Um das Entstehen von unerwünschten Wirbelströmen möglichst weitgehend zu unterdrücken, besteht die äussere Abschirmung aus zwei Schichten 14 und 15. Es versteht sich jedoch, dass die Abschirmung 13 auch aus mehr als zwei Schichten aufgebaut sein kann. Jede Abschirmung 13 ist weiter mit einem durchgehenden und parallel zu deren Längsachse verlaufenden Längsschlitz 16 versehen, der sich jeweils an der von den beiden den andern Stromwandlern zugehörigen Stromleitern abgewandten Seite befindet, wie das aus Fig. 2 hervorgeht. Durch diese Anordnung der Längsschlitze 16 wird eine Beeinträchtigung der Abschirm-wirkung der äusseren Abschirmungen 13 vermieden.

Wie aus den Figuren 1 und 2 hervorgeht, sind die drei Stromwandler 8, 9 und 10, die dieselben Aussenabmessungen und dieselbe Querschnittsform aufweisen, in Längsrichtung der Stromleiter 5, 6, 7 gegeneinander versetzt und zwar mindestens um ihre Länge L. Dies bedeutet, dass keiner der Stromwandler 8, 9 und 10 in radialer Richtung gesehen einem andern Stromwandler gegenüberliegt. Wie Fig. 1 zeigt, sind die beiden Stromwandler 9 und 10 im Innern des Kapselungsabschnittes 2b angeordnet und an den sich zugekehrten Seiten der Trennwände 3 bzw. 4 befestigt. Der dritte Stromwandler 8 befindet sich im Innern des Kapselungsabschnittes 2c und ist dem Stromwandler 9 gegenüberliegend ebenfalls an der Zwischenwand 4 befestigt. Dieses Versetzten der Stromwandler 8, 9, 10 erlaubt es nun, jeden Stromwandler näher an die zu den beiden andern Stromwandlern gehörigen Stromleiter heranzurücken, als dies möglich ist, wenn die Stromwandler wie in der EP-OS 0 011 590 gezeigt nebeneinander angeordnet sind. Die Stromleiter 5, 6 und 7 und damit auch die zugehörigen Stromwandler 8, 9 und 10 sind nun derart angeordnet, dass der Abstand a (Fig. 1) zwischen jedem Stromwandler 8, 9, 10 und dem nächstliegenden Stromleiter bzw. den nächstliegenden Stromleitern 5, 6, 7 kleiner ist als die Hälfte des Aussendurchmessers D der Stromwandler, jedoch zumindest dem minimalen Isolationsabstand entspricht, der zur Aufrechterhaltung des Isoliervermögens unbedingt einzuhalten ist. Etwas verallgemeinert ausgedrückt verlaufen die Stromleiter 5, 6, 7 in einem gegebseitigen Abstand a + b (Fig. 2), der gemessen in einer rechtwinklig zu den Stromleitern 5,6, 7 stehenden Ebene, d.h. bezüglich der Fig. 2 in der Zeichenebene, kleiner ist als die Aussenabmessung D der Stromwandler 8, 9, 10 in Richtung der in der genannten Ebene, d.h. der Zeichenebene, verlaufenden Verbindungslinie zwischen den beiden entsprechenden Stromleitern, wie das in Fig. 2 anhand der Stromleiter 6 und 7 dargestellt ist. Wie aus Fig. 2 ebenfalls hervorgeht, verdecken sich in Richtung der Stromleiter 5, 6, 7 gesehen die Stromwandler 8, 9, 10 gegenseitig teilweise.

Durch das beschriebene und gezeigte Versetzen der Stromwandler 8, 9, 10 und deren Zusammenrücken in radialer Richtung ist es nun möglich, die Querschnittsabmessung, d.h. den Durchmesser der Kapselung 2 entsprechend zu reduzieren, was unter anderem eine Verminderung des Platzbedarfes mit sich bringt. Durch die äussern Abschirmungen 13 wird die Gefahr einer Beeinflussung der Ringkerne 11 und der Sekundärwicklungen der Stromwandler 8, 9, 10, die durch die gedrängtere Bauweise und die geringeren Abstände zwischen den Stromleitern 5, 6, 7 und den Stromwandlern 8, 9, 10 an sich erhöht wird, vermieden. Sollte in gewissen Fällen und unter gewissen Bedingungen die Abschirmwirkung der Abschirmungen 13 auch bei optimaler Ausbildung nicht genügen, so könnten die Stromwandler 8, 9, 10 auf an sich bekannte Weise mit Ausgleichswicklungen versehen werden. Anhand der Fig. 3 wird nun im folgenden eine derartige Ausbildung der Stromwandler erläutert.

Die Sekundärwicklung S des Stromwandlers, dessen Primärleiter P durch die Stromleiter 5, 6 bzw. 7 gebildet ist, besteht aus einer Anzahl von Teilwicklungen Si, S2, S3 und S4, die zueinander parallel geschaltet sind und zu diesem Zwecke mit gemeinsamen Verbindungsleitern 17 bzw. 18 verbunden sind. Jede dieser Teil Wicklungen S1-S4 weist jeweils eine der Übersetzung des Stromwandlers entsprechende Windungszahl auf und führt neben dem Nutzstrom auch Ausgleichsströme. Es ist jedoch auch möglich und in gewissen Fällen sogar zweckmässig, neben den Ausgleichs Wicklungen S1-S4 eine von diesen getrennte Sekundärwicklung auf den Ringkern 11 aufzubringen, die in Fig. 3 gestrichelt angedeutet und mit S' bezeichnet ist.

Im folgenden wird noch auf einige der verschiedenen möglichen weiteren Varianten eingegangen.

Obwohl mit Abschirmungen aus ferromagnetischem und auch elektrisch leitendem Material eine besonders gute Abschirmwirkung erzielt werden kann, ist es auch möglich, die äusseren Abschirmungen 13 nur teilweise aus einem ferromagnetischen Werkstoff oder gar nur aus einem elektrisch leitenden Material herzustellen. Besteht die äussere Abschirmung 13 nur teilweise aus einem ferromagnetischen Werkstoff, so wird vorteilhafterweise der äussere Randbereich der Abschirmung 13 aus diesem Material hergestellt. Auf das in den Figuren 1 und 2 gezeigte Ausführungsbeispiel bezogen würde dies bedeuten,

dass die äussere Schicht 14 aus ferromagnetischem Material besteht, während für die innenliegende Schicht 15 nur ein elektrisch leitendes Material verwendet wird.

Wird die äussere Abschirmung 13 aus nicht ferromagnetischem, jedoch elektrisch leitendem Material gebildet, so kann die Abschirmung als geschlossene Hülse, d.h. ohne einen durchgehenden Längsschlitz, ausgebildet werden.

Die beschriebene Reduktion der Querschnittsabmessungen der Kapselung 2 kann auch dann erreicht werden, wenn nur einer der Strom wandler 8, 9 oder 10 gegenüber den beiden andern, nebeneinander angeordneten Stromwandlern auf die beschriebene Weise sowohl in Richtung der Stromleiter 5, 6, 7, wie auch in Querrichtung dazu versetzt wird.

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1 Blatt Zeichnungen

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1. Metallgekapselte, gasisolierte Schaltanlage mit mehreren in der Metallkapselung nebeneinander verlaufenden Stromleitern, die zusammen mit Ringkernen und Sekundärwicklungen Einleiterstromwandler bilden, die eine äussere Abschirmung aus elektrisch leitendem Material aufweisen, die den Ringkern und die Sekundärwicklung umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Stromwandler (8, 9, 10) gegenüber den andern Stromwandlern in Längsrichtung der Stromleiter (5, 6, 7) wenigstens um seine Länge (L) versetzt ist und der zu diesem versetzten Stromwandler (9) zugehörige Stromleiter (6) unter Wahrung der für die Aufrechterhaltung des Isoliervermögens notwendigen Abstände bezüglich der übrigen Stromleiter (5, 7) derart angeordnet ist, dass in Richtung der Stromleiter (5, 6, 7) gesehen sich dieser versetzte Stromwandler (9) und wenigstens einer der andern Stromwandler (8, 10) gegenseitig teilweise verdecken.

2. Schaltanlage gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils der zu einem derart versetzten Stromwandler (9) gehörige Stromleiter (6) in einem Abstand (a + b) zum nächstliegenden Stromleiter (5, 7) angeordnet ist, der gemessen in einer rechtwinklig zu den Stromleitern (5, 6, 7) stehenden Ebene kleiner ist als die Aussenabmessung (D) des versetzten Stromwandlers (9) in Richtung der in der genannten Ebene verlaufenden Verbindungslinie zwischen diesen Stromleitern (6; 5, 7).

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PATENTANSPRÜCHE

3. Schaltanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, das bei zylindrisch ausgebildeten Stromwandlern (8, 9, 10) der Abstand (a) zwischen jedem versetzten Stromwandler (8, 9, 10) und dem nächstgelegenen Stromleiter (5, 6, 7) kleiner als die Hälfte des Aussendurchmessers (D) dieses Stromwandlers (8, 9, 10) ist.

4. Schaltanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass alle Stromwandler (8, 9, 10) gegeneinander in Richtung der Stromleiter (5, 6, 7) wenigstens um ihre Länge (L) versetzt sind.

5. Schaltanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die aus elektrisch leitendem Material bestehenden Abschirmungen (13) als geschlossene Hülsen ausgebildet sind.

6. Schaltanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmungen (13) wenigstens teilweise und vorzugsweise mindestens im aussenliegenden Randbereich (14) aus einem ferromagnetischen Werkstoff bestehen.

7. Schaltanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der aus einem ferromagnetischen Werkstoff bestehende Bereich der Abschirmungen (13) aus wenigstens zwei Schichten (14, 15) besteht.

8. Schaltanlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die aus einem ferromagnetischen Werkstoff bestehenden Abschirmungen (13) als Hülse mit einem durchgehenden Längsschlitz (16) ausgebildet sind.

9. Schaltanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die vorzugsweise beidseitig über den Ringkern (11) vorstehenden Abschirmungen (13) stirnseitig mit einem nach einwärts gerichteten Rand (13a) versehen sind.

10. Schaltanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromwandler (8, 9, 10) auf ihrer Sekundärseite Ausgleichswicklungen (Si bis S4) aufweisen.