CN114270649A - 交流设备的保护 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及对与交流导线(5)电连接的交流设备、特别是感应式电压转换器(11)的保护，保护其免于由于在交流导线(5)流动的直流电流而损坏。在此，使至少一个电流导出线圈(19)利用交流导线(5)与交流设备并联连接，电流导出线圈(19)围绕磁芯(21)的磁芯部分(21.1)延伸。

Description

交流设备的保护
技术领域
本发明涉及一种保护装置和用于保护与交流导线电连接的交流设备的方法、用于测量交流导线上的交流电压的测量装置以及能量传输系统和其用途。
背景技术
下面，将引导交流电流和交流电压的电线称为交流导线，将引导直流电流和直流电压的电线称为直流导线。直流导线特别是用于利用所谓的高压直流传输
Figure BDA0003497089810000011
以大的直流电压在远距离上进行能量传输。为了高效地铺设电网的交流导线和直流导线，可以作为架空线至少分段地在相同的电线杆之间悬挂交流导线和直流导线，并且交流导线和直流导线对应地在这些电线杆之间彼此平行地延伸。特别是在引导大直流电压的直流导线上，可能发生直流导线周围的空气的电离。当交流导线与直流导线相邻地延伸时，这种电离可能导致流向交流导线的离子电流，这些离子电流导致在交流导线中流动的直流电流。交流导线中的这种直流电流可能达到一般大约100mA的电流强度。在交流电压系统正常运行时，这些直流电流例如可能经由与交流导线连接的电力变压器流出。然而，当交流导线与感应式电压转换器的初级绕组连接并且在没有接地的情况下被释放，或者不存在电力变压器，或者电力变压器关闭时，直流电流经由电压转换器的初级绕组流动，由此使电压转换器进入磁饱和，由此使电压转换器热过载并且损坏。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，给出一种保护装置和方法，用于保护与交流导线电连接的交流设备、特别是感应式电压转换器免于由于在交流导线中流动的直流电流而损坏，特别是当直流导线、例如
Figure BDA0003497089810000012
线路与交流导线相邻地延伸时。
根据本发明，上述技术问题通过具有权利要求1的特征的保护装置、具有权利要求5的特征的方法、具有权利要求6的特征的测量装置、具有权利要求9的特征的能量传输系统以及具有权利要求12的特征的其使用来解决。
本发明的有利的设计方案是从属权利要求的主题。
根据本发明的用于与交流导线电连接的交流设备的保护装置包括：至少一个电流导出线圈，电流导出线圈与连接到交流导线的交流设备并联，以及对于每一个电流导出线圈，保护装置具有磁芯，磁芯具有第一磁芯部分，电流导出线圈围绕第一磁芯部分延伸。
保护装置的至少一个电流导出线圈和要保护的交流设备的并联电路，使得电流分布到至少一个电流导出线圈和交流设备上。由此，较小的电流流过交流设备。特别是使流过交流设备的直流电流减小，这些直流电流可能影响交流设备或者使交流设备损坏。每一个磁芯优选被设计为，不在相对小的直流电流下就已经使其进入磁饱和。保护装置特别是可以具有多个电流导出线圈，这些电流导出线圈分别与交流设备并联连接并且围绕磁芯的一个磁芯部分延伸。
保护装置的一个设计方案设置为，至少一个磁芯具有至少一个气隙。特别是，至少一个磁芯的第一磁芯部分可以具有至少一个气隙。此外，至少一个磁芯可以具有第二磁芯部分，第二磁芯部分不被电流导出线圈包围并且具有至少一个气隙。具有至少一个气隙的至少一个磁芯的实施方式有利地使得与在没有气隙的其它相同的磁芯的情况下相比，在显著更高的磁场强度下才发生磁芯的磁饱和。为了利用没有气隙的磁芯实现相同的效果，必须显著增大磁芯的横截面，这将使测量装置的材料成本和空间需求增加。特别是，可以有利地设置为，至少一个磁芯在被电流导出线圈包围的第一磁芯部分中具有至少一个气隙，并且在第二磁芯部分中具有至少一个气隙。由此可以访问第二磁芯部分中的气隙，以优化磁芯的磁特性。
相应地，在根据本发明的用于保护与交流导线电连接的交流设备的方法中，根据本发明的保护装置的每一个电流导出线圈利用交流导线与交流设备并联电连接。
根据本发明的用于测量交流导线上的交流电压的测量装置包括：具有初级绕组的感应式电压转换器，初级绕组具有第一初级绕组端，第一初级绕组端能够与交流导线电连接；以及至少一个根据本发明的保护装置，其中，保护装置的每个电流导出线圈与电压转换器的初级绕组并联连接，以及保护装置具有比电压转换器的初级绕组小的有效电阻。例如，保护装置的有效电阻最大是电压转换器的初级绕组的有效电阻的一半大。由于保护装置具有比电压转换器的初级绕组小的有效电阻，因此大部分电流流过保护装置，并且特别好地针对由于直流电流引起的损坏对电压转换器的初级绕组进行保护。
测量装置的一个设计方案设置为，电压转换器的初级绕组的第二初级绕组端连接到地。由此使第二初级绕组端处于定义的参考电位。
根据本发明的能量传输系统包括：直流导线；交流导线，交流导线与直流导线相邻地延伸；以及根据本发明的测量装置，其第一初级绕组端与交流导线连接。直流导线和交流导线例如是架空线，和/或其至少分段地悬挂在相同的电线杆之间。
这种能量传输系统特别是使得能够经由直流导线进行高压直流传输，而由直流导线造成的离子电流不对与交流导线连接的电压转换器产生上面提到的威胁，因为否则将经由电压转换器流动的直流电流基本上经由测量装置的电流导出线圈流动，并且不使电压转换器进入磁饱和。
对应地，本发明特别是提供根据本发明的能量传输系统用于经由直流导线进行高压直流传输的用途。
附图说明
上面描述的本发明的特性、特征和优点以及其实现方式，结合下面对结合附图详细说明的实施例的描述，将变得更清楚并且更容易理解。在此：
图1示出了能量传输系统的实施例的框图，
图2示出了保护装置的实施例的分解透视图。
在附图中，彼此对应的部分设置有相同的附图标记。
具体实施方式
图1(图1)示出了根据本发明的能量传输系统1的实施例的框图。能量传输系统1包括直流导线3、交流导线5和用于测量交流导线5上的交流电压的根据本发明的测量装置7的实施例。
直流导线3和交流导线5至少分段地悬挂在相同的电线杆9、10之间。在图1中，仅示例性地示出了直流导线3和交流导线5的一个片段，其中，这些片段以彼此平行并且相邻的方式作为架空线在两个电线杆9、10之间延伸。直流导线3例如是
Figure BDA0003497089810000041
线路，交流导线5是交流电网的线路。
测量装置7包括感应式电压转换器11和根据本发明的保护装置13。电压转换器11具有初级绕组15和次级绕组17。初级绕组15的第一初级绕组端15.1与交流导线5电连接。初级绕组15的第二初级绕组端15.2连接到地电位。在次级绕组17处分接次级电压，由该次级电压来确定在交流导线5上相对于地电位存在的交流电压。
保护装置13包括电流导出线圈19和磁芯21。电流导出线圈19与电压转换器11的初级绕组15并联连接，并且具有比初级绕组15低得多的有效电阻。例如，初级绕组15的有效电阻至少是电流导出线圈19的有效电阻的十倍大。
电流导出线圈19围绕磁芯21的第一磁芯部分21.1延伸，该第一磁芯部分21.1具有气隙23。磁芯21在未被电流导出线圈19包围的第二磁芯部分21.2中具有另一个气隙24。气隙23、24例如分别填充有例如层压纸或纸板(未示出)。保护装置13的其它实施例特别是可以包括具有多于仅两个的气隙23、24的磁芯21。
图2(图2)示出了保护装置13的实施例的分解透视图。电流导出线圈19和磁芯21布置在壳体25中。用于针对壳体25屏蔽电场的屏蔽电极27布置在电流导出线圈19周围。电导体29从壳体25引出，其在壳体25外部被中空绝缘体31包围，并且可以经由电流导出线圈19从外部接触。
虽然进一步通过优选示例性实施例对本发明进行了详细的说明和描述，但是本发明不受所公开的示例限制，本领域技术人员可以从中推导出其它变形方案，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种用于与交流导线(5)电连接的交流设备的保护装置(13)，所述保护装置(13)包括：
-至少一个电流导出线圈(19)，所述电流导出线圈与连接到所述交流导线(5)的所述交流设备并联，以及
-对于每一个电流导出线圈(19)，所述保护装置具有磁芯(21)，所述磁芯具有第一磁芯部分(21.1)，电流导出线圈(19)围绕所述第一磁芯部分延伸。
2.根据权利要求1所述的保护装置(13)，其中，至少一个磁芯(21)具有至少一个气隙(23、24)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的保护装置(13)，其中，至少一个磁芯(21)的第一磁芯部分(21.1)具有至少一个气隙(23)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的保护装置(13)，其中，至少一个磁芯(21)具有第二磁芯部分(21.2)，所述第二磁芯部分不被电流导出线圈(19)包围并且具有至少一个气隙(24)。
5.一种用于保护与交流导线(5)电连接的交流设备免于由于在所述交流导线(5)流动的直流电流而损坏的方法，其中，根据前述权利要求中任一项所述的保护装置(13)的每一个电流导出线圈(19)利用所述交流导线(5)与所述交流设备并联电连接。
6.一种用于测量交流导线(5)上的交流电压的测量装置(7)，所述测量装置(7)包括：
-具有初级绕组(15)的感应式电压转换器(11)，所述初级绕组具有第一初级绕组端(15.1)，所述第一初级绕组端能够与所述交流导线(5)电连接，以及
-至少一个根据权利要求1至4中任一项所述的保护装置(13)，其中，
-所述保护装置(13)的每个电流导出线圈(19)与所述电压转换器(11)的所述初级绕组(15)并联连接，以及
-所述保护装置(13)具有比所述电压转换器(11)的初级绕组(15)小的有效电阻。
7.根据权利要求6所述的测量装置(7)，其中，所述电压转换器(11)的初级绕组(15)的有效电阻至少是所述保护装置(13)的有效电阻的两倍大。
8.根据权利要求6或7所述的测量装置(7)，其中，所述电压转换器(11)的初级绕组(15)的第二初级绕组端(15.2)连接到地。
9.一种能量传输系统(1)，所述能量传输系统包括：
-直流导线(3)，
-交流导线(5)，所述交流导线与所述直流导线(3)相邻地延伸，以及
-根据权利要求6至8中任一项所述的测量装置(7)，其第一初级绕组端(15.1)与所述交流导线(5)连接。
10.根据权利要求9所述的能量传输系统(1)，其中，所述直流导线(3)和所述交流导线(5)至少分段地悬挂在相同的电线杆(9、10)之间。
11.根据权利要求9或10所述的能量传输系统(1)，其中，所述直流导线(3)和所述交流导线(5)是架空线。
12.一种根据权利要求9至11中任一项所述的能量传输系统(1)用于经由直流导线(3)进行高压直流传输的用途。
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