DE1281022B - Kombinierter Messwandler - Google Patents

Kombinierter Messwandler

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DE1281022B
DE1281022B DE1964L0049596 DEL0049596A DE1281022B DE 1281022 B DE1281022 B DE 1281022B DE 1964L0049596 DE1964L0049596 DE 1964L0049596 DE L0049596 A DEL0049596 A DE L0049596A DE 1281022 B DE1281022 B DE 1281022B
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DE
Germany
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current transformer
voltage converter
barrier
voltage
insulation
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Pending
Application number
DE1964L0049596
Other languages
English (en)
Inventor
Karl Allmendinger
Hans Buchbauer
Karl Schnitzler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • H01F38/22Instruments transformers for single phase ac
    • H01F38/34Combined voltage and current transformers
    • H01F38/36Constructions

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transformers For Measuring Instruments (AREA)

Description

  • Kombinierter Meßwandler Die Erfindung bezieht sich auf einen aus einem induktiven Spannungswandler mit einem im gleichen Gehäuse, das aus einem Metallgefäß und aus einem daran angeflanschten Porzellanüberwurf besteht, untergebrachten, als eigene Baueinheit hergestellten, aufsetzbaren induktiven Schleifenstromwandler bestehenden kombinierten Meßwandler.
  • Derartige, in einem Gehäuse untergebrachte kombinierte Strom- und Spannungswandler bringen in vielerlei Hinsicht Probleme mit sich. Aus Gründen ihrer Aufstellungsmöglichkeiten in einem Hochspannungsfeld, beispielsweise in einer Umspannstation, ist es wünschenswert, Bauhöhe und Durchmesser eines solchen kombinierten Wandlers möglichst denjenigen eines Einzelwandlers anzugleichen. Diese Forderung läßt sich aus verschiedenen Gründen nicht immer ermöglichen. Bei den kombinierten Meßwandlern üblicher Bauart ist stets eine größere Grundfläche notwendig als für diejenige eines Einzelwandlers, da ein kombinierter Wandler entweder zwei Einzelwandler nebeneinander enthält und somit ohnehin einen größeren Grundflächenbedarf als ein Einzelwandler besitzt, oder zwei übereinander angeordnete Einzelwandler, die es erforderlich machen, Ausleitungen des einen Wandlers am anderen Wandler vorbeizuführen. Ferner müssen diese Ausleitungen zum Zweck der Potentialsteuerung in der Längsrichtung nach Art von Durchführungen aufgebaut sein.
  • Die dynamische Kurzschlußfestigkeit ist ein weiteres Problem, das insbesondere in den modernen engvermaschten Netzen mit hohen Kurzschlußleistungen immer mehr an Bedeutung gewinnt. Die Herstellung eines Schleifenstromwandlers ist aber in dieser Hinsicht besonders schwierig, da im allgemeinen der Primärleiter aus einer Litze besteht, damit er in die fertig vorbereitete Isolation eingelegt werden kann. Eine befriedigende Kurzschlußfestigkeit ist naturgemäß bei einem solchen Gebilde kaum zu erreichen.
  • Schließlich ist ein kombinierter Meßwandler, der in konventioneller Weise aus einem induktiven Stromwandler und einem induktiven Spannungswandler besteht, besonders schwierig herzustellen. Dies betrifft unter anderem die Zusammenfügung der beiden Wandler bzw. die Vorbeiführung der Ausleitungen mit dem damit verbunden Aufwand an Arbeitszeit. Es werden dafür Konstruktionen notwendig, die im Grundsatz einen anderen Aufbau aufweisen als die jeweils einzelnen Strom- und Spannungswandler. Diese Konstruktionen lassen keine rationelle Fertigungsmethode zu, da sie stets nur mit viel Handarbeit verwirklicht werden können. Es sind bereits verschiedene Ausführungsformen für derartige kombinierte Meßwandler bekannt. So ist beispielsweise ein Kombinationswandler angegeben worden, bei dem ein ölloser Stromwandler mit seinem die Primärwicklung aufnehmenden Isolierkörper über die Flanschfläche eines die Form einer Garnrolle besitzenden Isolierkörpers eines öllosen Spannungswandlers gesetzt ist. Bei diesem Wandler ergeben sich jedoch die bereits beschriebenen Schwierigkeiten. Die Teilwandler sind isolationsmäßig vollkommen getrennte Einheiten mit allen Nachteilen hinsichtlich Bauhöhe und Platzbedarf.
  • Ferner ist ein Stromwandler bekannt, der aus zwei Teilstromwandlern besteht, die mit den ihren Schaft spannungssteuernd umgebenden Teilspannungsteilern von zusammengesetzten Teilisolatoren umgeben sind. Auch hier sind zwei an sich baulich völlig getrennte Teilwandler in ihrer vollen Länge aneinandergereiht, so daß sich ebenfalls eine große Baulänge ergibt.
  • Bei einer weiteren bekannten Lösung handelt es sich um einen kapazitiven Spannungswandler, dessen kapazitiver Spannungsteiler und dessen induktiver Mittelspannungsteil in getrennten Behältern untergebracht sind. Dadurch ergibt sich ebenfalls ein umfangreicher Platzbedarf, den zu vermeiden Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist.
  • Durch einen aus Strom- und Spannungswandler kombinierten Stützerwandler ist es bekannt, die galvanische Verbindungsstelle zwischen dem als Schleifenwandler ausgeführten Stromwandler und dem Spannungswandler, der unter dem Stromwandler angeordnet ist, an die unterste Stelle der Stromwandlerschleife zu legen. Die bekannte Lösung sieht jedoch nicht eine trennbare Verbindung zwischen den beiden Wandlerteilen vor, was aber ebenfalls Teil der vorliegenden Aufgabe ist. In diesem Zusammenhang sind noch einige Lösungen bekannt, bei denen galvanische Trennstellen in stromführenden Leitern durch koaxial zur Trennstelle angeordnete Steuerschirme geschützt sind. Sie können aber, da sie ganz andere konstruktive Einzelheiten zum Inhalt haben, für die vorliegende Aufgabe keinen entsprechenden Beitrag liefern.
  • Diese Aufgabe, die galvanische Verbindungsstelle zwischen den Teilwandlern trennbar auszuführen und sie dabei hinsichtlich ihrer Spannungsbeanspruchung sicher zu gestalten, wird dadurch gelöst, daß eine galvanische Verbindung und Trennung zwischen beiden Teilwandlern am unteren Scheitel der Stromwandlerschleife durch einen in Achsrichtung angebrachten, mit der Primärwicklung des Spannungswandlers verbundenen, federnd gelagerten Bolzen erfolgt und daß die Isolation an der Kontakt- und Trennstelle zwischen beiden Wandlern aus radial von ihr ausgehenden, in Wandlerachsrichtung sich erstreckenden barrierenartigen Isolationskörpern des Stromwandlers und aus leitenden, mit Ölspalten versehenen, barrierenartig ausgebildeten und den oberen Rand der Logenisolation des Spannungswandlers bildenden Erdabschirmungen besteht, und daß Isolationskörper und Erdabschirmungen so ineinandergreifen, daß jeweils eine Barriere des Stromwandlers mit einer etwa gleichgroßen Barriere des Spannungswandlers in Berührung kommt.
  • Eine besonders zweckmäßige Gestaltungsform der Erfindung ergibt sich dadurch, daß die Kontakt- und Trennstelle zwischen Spannungswandler und Stromwandler von einer Schirmelektrode des Stromwandlerunterteiles elektrisch abgeschirmt ist. Außerdem kann der Meßwandler erfindungsgemäß vorteilhaft dadurch weitergebildet werden, daß der rapannungswandlerteil starr in dem geerdeten Metallgefäß festliegt, während der Stromwandlerteil über Federn an dem Metallgefäß befestigt ist.
  • Eift Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. In den F i g. 1 und 2 ist die Meßwandlerkctmbination in zwei um 90° verschiedenen Längsschnitten dargestellt. In dem Metallgefäß 1 ist der untere liegende Spannungswandler 2 mit seiner Primärwicklung 3, seiner Se- kundärwicklung 4 und seinem Kern 5 fest eingebaut. Aus der Logenisolation des Spannungswandlers wird ein Barrierensystcm 6 gebildet. Ferner besitzt der Spannungswandler an seinem oberen Ende einen metallischen Bolzen', der über eine Feder 8 in Längsrichtung nachgiebig gelagert ist und mit dem Eingang der Primärwicklung 3 des Spannungswandlers leitend verbunden ist. über dem Spannungswandler befindet sich der Stromwandler 9, der als Sehleifenstromwandler ausgebildet ist. Aus .Gründen der Kurzschlußfestigkeit besteht die Primärschleife 10 des Stromwandlers aus massiven Kupferleitern. Die Längsseite dieser Leitsrsehleifc wird in an sich bekannter Weise zur Potentialsteuerung von Kondensatordurchführungen 11 umgeben. Zur weiteren Erhöhung der dynamischen Kurzschlußfestigkeit werden beide Kondensatordurehführungen 11 von einem ovalen Hartpapierrohr 12 oder einer entsprechenden Bandage umfaßt. Der in das Metallgefäß 1 hineinragende untere Teil des Stromwandlers 9 wird zum Potentialabbau gegen Erde hin von barrierenartigen Isolationskörpern 13 umgeben, die beim Aufeinandersetzen der beiden Wandler kammerartig in die barrierenartigen Erdabschirmungen 6 des Spannungswandlers eingreifen und somit eine elektrisch fugenlose Verbindung dieser beiden Barrierensysteme gewährleistet. Auch nach dem Zusammenbau sind die Barrierensysteme ineinander teleskopartig verschiebbar, so däß Längstoleranten und Wärmedehnungen ohne weiteres ausgeglichen werden können. Die untere Seite der Primärleiterschleife 10 besitzt eine leitende Auflage 14, auf die der Primäranschlußbolzen 7 des Spannungswandlers gedrückt wird. Dadurch ist die galvanische Verbindung zwischen den beiden Wandlern und damit der Hochspannungsanschluß des Spannungswandlers gegeben. Die barrierenartig ausgebildete Erdabschirmung ist so ausgebildet, daß genügend viele ölspalte vorhanden sind, die eine ölzirkulation durch die beiden Kondensatordurchführungen 11 ermöglichen und so eine Abfuhr der in der Primärschleife 10 entstehenden Wärma erfolgt, ohne einen Wärmeübergang über die Isolation zu benötigen.
  • Der Stromwandler 9 ist über Federn 18 mecha" nisch mit dem metallischen Gehäuse 1 verbunden. Dadurch können Herstellungsabweichungen in der Längsrichtung und Wärmeausdehnungen der Wandler ausgeglichen werden. Auf dem Metallgehäuse 1 sitzt in üblicher Weise der Porzellanüberwurf 15, der seinerseits den Wandlerkopf 16 mit den Primäranschlüssen, der Umschalteinrichtung und dem Ausdehnungsgefäß trägt.
  • Die Verbindungsstelle zwischen den beiden Wandlern wird elektrisch durch die auf Hoch.. spannung liegende Abschirmelektrode 17 entlastet, so daß ihr dadurch potentialmäßig keinerlei Bedeutung zukommt. Diese Absehirmelektrode des Strom wandlers liegt auf dem äußeren, dis Hochspannung führenden Spulenschild der Spannungswandlerspule auf. Dadurch ist ein eindeutig definierter Potentialabbau zwischen Hochspannung und Erde an der Verbindungsstelle einwandfrei gewährleistet.
  • Der Zusammenbau der beiden Wandler kann also durch einfaches Aufeinandersetzen erfolgen, wobei gleichzeitig das kammartige Ineinandergreiien der Barrierensysteme, das Schließen der Absehirmelektrode und der Hochspannungsanschluß des unten liegenden Meßwandlers gewährleistet ist. Irgendwelche zusätzlichen Isolierarbeiten oder Verbindungen arbeiten sind nicht mehr erforderlich. Jeder Meßwandler kann für sich allein als Baueinheit hergestellt werden, und zwar bis auf die Anbringung der Barrierensysteme in derselben Weise wie ein Einzelwandler.
  • Die Abmessungen des kombinierten Wandlers sind auf das theoretisch mögliche Kleinstmaß beschränkt. her Durchmesser richtet sieh nur noch nach dem Außendurchmesser der Spulenabschirmung des Spannungswandlers, lokeinerlei Vorbeiführungen von Ausleitungen mehr erforderlich sind. Die Bauhöhe wird durch die kleine Höhe der Verbindungsstelle auf das Mindestmaß der beiden Bauhöhen der Einzelwandler begrenzt. Hinsichtlich seiner GesamtabmQssungQn unterscheidet sich also ein solcher Wandler im Durchmesser und damit der Grundfläche nicht mehr von einem Einzelwandler. Gerade diese Abmessung ist aber in den oft räumlich beengten Umspannstationen bezüglich der Grundfläche von besonderer Bedeutung.
  • Ein besonderer Vorteil ist dadurch gegeben, daß Längentoleranzen und Wärmeausdehnungen ohne konstruktive Änderung aufgenömmen werden können. Dies ist in elektrisch einwandfreier Weise durch das teleskopartige Barrierensystem und den federnden Primäranschluß des Spannungsanschlusses gewährleistet. Außerdem ist der federnde Einbau des Stromwandlers eine weitere Gewähr für die Möglichkeit der sicheren Beherrschung von Längstoleranzen und Wärmeausdehnungen. Die Wärmeausdehnungen, insbesondere der Primärschleife des Stromwandlers, werden so aufgefangen, daß keine Spalte in der Isolation entstehen können und die galvanische Verbindung zwischen den beiden Wandlern trotzdem gewährleistet ist.

Claims (3)

  1. Patentansprüche: 1. Aus einem induktiven Spannungswandler mit einem im gleichen Gehäuse, das aus einem Metallgefäß und aus einem daran angeflanschten Porzellanüberwurf besteht, untergebrachten, als eigene Baueinheit hergestellten, aufsetzbaren induktiven Schleifenstromwandler bestehender kombinierter Meßwandler, d a d u r c h g e k e n n -zeichnet, daß eine galvanische Verbindung und Trennung zwischen beiden Teilwandlern am unteren Scheitel der Stromwandlerschleife (10) durch einen in Achsrichtung angebrachten, mit der Primärwicklung des Spannungswandlers verbundenen, federnd gelagerten Bolzen (7) erfolgt und daß die Isolation an der Kontakt- und Trennstelle zwischen beiden Wandlern aus radial von ihr ausgehenden, in Wandlerachsrichtung sich erstreckenden barrierenartigen Isolationskörpern (13) des Stromwandlers (9) und aus leitenden, mit Ölspalten versehenen, barrierenartig ausgebildeten und den oberen Rand der Lagenisolation des Spannungswandlers (2) bildenden Erdabschirmungen (6) besteht, und daß Isolationskörper (13) und Erdabschirmungen (6) so ineinandergreifen, daß jeweils eine Barriere des Stromwandlers (9) mit einer etwa gleichgroßen Barriere des Spannungswandlers (2) in Berührung kommt.
  2. 2. Kombinierter Meßwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakt- und Trennstelle zwischen Spannungswandler (2) und Stromwandler (9) von einer Schirmelektrode (17) des Stromwandlerunterteiles elektrisch abgeschirmt ist.
  3. 3. Kombinierter Meßwandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungswandlerteil starr in dem geerdeten Metallgefäß (1) festliegt, während der Stromwandlerteil über Federn (18) an dem Metallgefäß (1) befestigt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 533 273, 718 810; deutsche Auslegeschriften Nr. 1062 809, 1129 203; deutsche Gebrauchsmuster Nr. 1774 898, 1839 488; schweizerische Patentschriften Nr. 322 444, 347892.
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