DE1516274C - Device based on the induction measuring principle for the direct measurement of currents in high-voltage systems - Google Patents
Device based on the induction measuring principle for the direct measurement of currents in high-voltage systemsInfo
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Description
das eine System, die Hohlscheibe, keine Drehbewegung macht, sondern feststeht, während das andere System, die Kreisscheibe, ein achsenbewegliches Drehsystem bildet.one system, the hollow disk, does not make a rotary movement, but remains fixed, while the other System that forms a circular disk, an axially movable system of rotation.
Das Gerät kann in Weiterbildung der Erfindung in S der Anordnung auch in der Art gestaltet sein, daß das eine System, die Hohlscheibe, ein achsenbewegliches Drehsystem bildet, während das andere System keine Drehbewegung macht, sondern feststeht.The device can also be designed in a further development of the invention in S of the arrangement in such a way that the one system, the hollow disk, forms an axially movable rotating system, while the other system does not Makes rotary motion, but is fixed.
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung können die Ströme in Hochspannungsanlagen unmittelbar hochspannungsseitig gemessen werden, so daß man bei dieser Anordnung die Hochspannungsstromwandler einspart, deren Anlagewerte an sich um ein Vielfaches höher sind als die Aufwendungen bei dem Erfiridungsgegenstand. With the arrangement according to the invention, the currents in high-voltage systems can be directly on the high-voltage side be measured, so that one saves the high-voltage current transformers with this arrangement, their investment values in themselves many times over are higher than the expenses for the subject of the invention.
Durch die Erfindung erzielt man einerseits eine direkte Stromanzeige oder, andererseits auch eine Registrierung in Form einer Strom-Zeit-Summierung. Da das wirksame Triebmoment jeweils nur das eine oder andere System in Drehung versetzt, kann die Empfindlichkeitsabstufung für das jeweilige Drehsystem auch extrem hohen oder extrem niedrigen Meßwerten freizügiger angepaßt werden, wodurch mit der neuartigen Meßanordnung noch weitgedehntere Strombereiche erfaßt werden können, wie dies bei der Geräteanordnung nach dem deutschen Hauptpatent 1 516 252 der Fall ist.The invention achieves on the one hand a direct current display or, on the other hand, also a Registration in the form of a current-time summation. Since the effective driving torque is only one or other system in rotation, the sensitivity gradation for the respective rotation system extremely high or extremely low readings can also be adjusted more freely, whereby with the new measuring arrangement, even more extensive current ranges can be recorded, such as this is the case with the device arrangement according to the main German patent 1 516 252.
Das bei den gebräuchlichen Niederspannungs-Zählern, -Meßgeräten und Relaiseinrichtungen wirksame elektromagnetische Induktionsmeßprinzip beruht darauf, daß zwei räumlich und zeitlich gegeneinander verschobene magnetische Wechselflüsse eine achsendrehbar gelagerte Scheibe, beispielsweise aus Aluminium, senkrecht durchsetzen. Diese beiden phasenverschobenen Wechselflüsse werden durch einzelne feststehende Niederspannungselektromagnete mit einer mehr oder weniger großen Anzahl von Stromwindungen erzeugt.This is effective with the common low-voltage meters, measuring devices and relay devices electromagnetic Induktionsmeßprinzip is based on the fact that two spatially and temporally against each other shifted magnetic alternating fluxes an axially rotatable disk, for example from Aluminum, push through vertically. These two phase-shifted alternating flows are through individual fixed low-voltage electromagnets with a more or less large number of Current windings generated.
In gegenseitiger Wirkung zwischen diesen zwei magnetischen Flüssen und den durch dieselben in der Scheibe induzierten Ströme wird auf die Scheibe eine Triebkraft in einer bestimmten Drehrichtung ausgeübt, die für den jeweilig beabsichtigten Meßzweck herangezogen wird.In mutual action between these two magnetic fluxes and those through them in the Disk induced currents, a driving force is exerted on the disk in a certain direction of rotation, which is used for the respective intended measurement purpose.
An Stelle einer mehr oder weniger großen Anzahl von Stromwindungen einzelner Niederspannungselektromagnete wird bei der neuartigen Anordnung, wie Abb. 1 (axonometrische Darstellung), wie A b b. 2 (Ansicht in Richtung der Drehachse des jeweiligen Drehsystems sowie Schnittbild) und wie Abb. 3 (Schnittbild A-B gemäß Abb. 2) zeigen, ein stabförmiger Hochspannungsleiter 1 aus einem elektrisch gut leitfähigen Nichteisenmetall von den zu messenden Strömen durchflossen. Der Hochspannungsleiter 1 ist in geringem Abstand von einem durch einen Luftspalt 2 mit parallelen Luftspaltendflächen 3, 3 unterbrochenen, sonst aber in sich geschlossenen Kern 4 aus magnetischem Werkstoff umgeben. Instead of a more or less large number of current turns of individual low-voltage electromagnets, the novel arrangement, as shown in Fig. 1 (axonometric representation), as A b b. 2 (view in the direction of the axis of rotation of the respective rotary system and sectional view) and, as shown in Fig. 3 (sectional view AB according to Fig. 2), a rod-shaped high-voltage conductor 1 made of a non-ferrous metal with good electrical conductivity, through which the currents to be measured flow. The high-voltage conductor 1 is surrounded at a short distance by a core 4 made of magnetic material, which is interrupted by an air gap 2 with parallel air gap end faces 3, 3, but is otherwise closed.
In dem sich ausbildenden Luftspaltfluß befinden sich zwei Systeme, von denen entweder nur das eine oder nur das andere achsendrehbar ist. Das eine System ist durch eine zylindrische Hohlscheibe 5 aus einem elektrischen Isoliermaterial gebildet, auf deren Kreisflächen 6, 6 eine größere Anzahl von Polpaaren 7, T aus magnetischem Werkstoff gleichmäßig aufgeteilt und plananliegend befestigt sind. Je ein Pol T eines Polpaares 7, T ist, in bestimmter Drehrichtung liegend gesehen, von einer auf kürzestem Wege geschlossenen Leiterschleife 8' aus gut leitfähigem Nichteisenmetall umgeben. Das andere System besteht aus einer innerhalb der Hohlscheibe 5 konzentrisch angeordneten Kreisscheibe 9 aus elektrisch gut leitfähigem Nichteisenmetall.In the developing air gap flow there are two systems, of which either only one or only the other is axially rotatable. One system is formed by a cylindrical hollow disk 5 made of an electrical insulating material, on the circular surfaces 6, 6 of which a larger number of pole pairs 7, T made of magnetic material are evenly divided and fixed flat. One pole T of each pair of poles 7, T , seen lying in a specific direction of rotation, is surrounded by a conductor loop 8 'made of highly conductive non-ferrous metal that is closed over the shortest possible path. The other system consists of a circular disk 9, arranged concentrically within the hollow disk 5, made of non-ferrous metal with good electrical conductivity.
Der Hochspannungsleiter 1 kann, wie in A b b. 4 und 5 dargestellt, auch so ausgebildet sein, daß er durch ein fensterartiges Qüerloch 10 zu einem Doppelleiter 11, 11 aufgespalten ist. Der den Hochspannungsdoppelleiter 11, 11 umgebende Kern 12, 12 aus magnetischem Werkstoff ist von zwei diametral gegenüberliegenden Luftspalten 13,13 mit parallelen und teilkreisförmig ausladenden Luftspaltendflächen 14, 14 unterbrochen.The high voltage conductor 1 can, as in A b b. 4 and 5 shown, also be designed so that he is split by a window-like cross hole 10 to form a double conductor 11, 11. The high voltage double conductor 11, 11 surrounding core 12, 12 made of magnetic material is made up of two diametrically opposed air gaps 13, 13 with parallel air gaps and partially circular projecting air gap end surfaces 14, 14 interrupted.
Die parallelen Längsflächen 15,15 des Querloches 10 und die Luftspaltendflächen 14,14 liegen je auf zwei parallelen Ebenen. In den parallelschlitzartigen Zwischenräumen, die durch die beiden Luftspalte 13, 13 und durch das Querloch 10 gebildet werden, sind, wie in A b b. 6 ersichtlich, die beiden Systeme, die Hohlscheibe 5 und die innerhalb derselben konzentrisch angeordnete Kreisscheibe 9 in symmetrischer sowie zentrischer Ausrichtung zu den teilkreisförmig ausladenden Luftspaltendflächen 14,14 gelagert.The parallel longitudinal surfaces 15, 15 of the transverse hole 10 and the air gap end surfaces 14, 14 each rest two parallel planes. In the parallel slot-like spaces that are created by the two air gaps 13, 13 and formed by the transverse hole 10 are, as in A b b. 6 shows the two systems that Hollow disk 5 and the circular disk 9 arranged concentrically within the same in symmetrical and central alignment to the partially circular projecting air gap end surfaces 14, 14 supported.
Die beschriebenen Bauteile des Erfindungsgegenstandes ergeben in gegenseitigem Zusammenwirken nachstehend dargelegte Arbeitsweise:The described components of the subject matter of the invention result in mutual cooperation Working method set out below:
Der von den zu messenden Strömen durchflossene Hochspannüngsleiter 1 bzw. Hochspannungsdoppelleiter 11,11 erzeugt in dem Luftspalt 2 bzw. in den Luftspalten 13,13 magnetische Wechselflüsse. Diese Luftspaltflüsse durchsetzen etwa senkrecht die Systeme. The high-voltage conductor 1 or high-voltage double conductor through which the currents to be measured flow 11, 11 generates alternating magnetic fluxes in the air gap 2 or in the air gaps 13, 13. This Air gap flows penetrate the systems approximately perpendicularly.
Bei dem Eindringen der Flüsse in die einzelnen Polpaare 7, T bilden sich je zwei räumlich und zeitlich gegeneinander verschobene Teilflüsse aus. In gegenseitiger Wirkung zwischen je den zwei phasenverschobenen Teilflüssen eines Polpaares 7, T und je den durch diese Teilflüsse in der Kreisscheibe 9 induzierten Ströme werden auf diese beiden Systeme einander abstoßende Triebkräfte ausgeübt, 'wodurch einerseits bei feststehender Hohlscheibe 5 die Kreisscheibe 9 und andererseits bei feststehender Kreisscheibe 9 die Hohlscheibe 5 je ein achsenbewegliches Drehsystem bildet.When the rivers penetrate into the individual pole pairs 7, T , two partial rivers that are spatially and temporally shifted relative to one another are formed. In mutual effect between the two phase-shifted partial flows of a pole pair 7, T and the currents induced by these partial flows in the circular disk 9, driving forces repelling each other are exerted on these two systems, whereby on the one hand with a stationary hollow disk 5 the circular disk 9 and on the other hand with a stationary Circular disk 9, the hollow disk 5 each forms an axially movable rotating system.
Überblickt man den erreichten Stand der Technik, so zeigt sich, daß neben dem wirtschaftlichen Fortschritt einer Einsparung von Hochspannungsstromwandlern mit hohen Anlagewerten, außerdem mit der Erfindung eine Anordnung zur unmittelbaren Messung von Strömen in Hochspannungsanlagen von großer Betriebssicherheit geschaffen ist, weil nur wenige aktive Bauteile von konstruktiver Einfachheit und starker Stromüberlastungsfähigkeit in Verwendung stehen. Auch ist die erfindungsgemäße Geräteanordnung keinen Störungseinflüssen durch elektrische Hochspannungsfelder ausgesetzt, wohingegen bei dem bekannten Strommeßverfahren die Feldsteuerung an Hoch- und im besonderen an Höchstspannungsstromwandlern nur mit umfangreichen technischen Vorkehrungen durchgeführt werden muß.An overview of the achieved state of the art shows that in addition to economic progress a saving of high-voltage current transformers with high system values, also with the Invention an arrangement for the direct measurement of currents in high-voltage systems of Great operational reliability is created because there are only a few active components of structural simplicity and strong current overload capability are in use. The device arrangement according to the invention is also not exposed to interference from high-voltage electrical fields, whereas in the known current measurement method, field control on high-voltage and in particular on extra-high-voltage current transformers only has to be carried out with extensive technical precautions.
Die sich einstellende Winkeldrehung, und zwar jeweils des einen oder des anderen achsendrehbaren Systems, mit z. B. mechanischer Rückführung auf die Nullstromlage, ergibt als BczugsgrüUe eine direkte Anzeige der zu messenden Ströme, die .über ik-nThe resulting angular rotation, in each case of one or the other axially rotatable Systems, with z. B. mechanical tracing back to the zero current position, results in a direct reference variable Display of the currents to be measured, which .via ik-n
Hochspannungsleiter 1 bzw. Hochspannungsdoppelleiter II, 11 fließen.High voltage conductor 1 or high voltage double conductor II, 11 flow.
Hat weder das eine noch das andere jeweils achsendrehbare System eine Rückführung auf die Nullstromlage, so erzielt man mit der Geräteanordnung infolge einer dauernden Addition der Drehbewegung, einerseits der Kreisscheibe 9 oder andererseits der Hohlscheibe 5, eine Registrierung in Form einer Strom-Zeit-Summierung. If neither one nor the other axially rotatable system has a return to the zero current position, so one achieves with the device arrangement as a result of a permanent addition of the rotary movement, on the one hand the circular disk 9 or, on the other hand, the hollow disk 5, a registration in the form of a current-time summation.
Die Umwertung der Winkeldrehung zur direkten Stromanzeige und der sich addierenden Drehbewegung zur Strom-Zeit-Summierung des einen oder anderen achsendrehbaren Systems können mit Hilfe von bekannten mechanischen Einrichtungen vorgenommen werden, beispielsweise durch Anbringung von Zeigern an der jeweiligen Achse des einen oder anderen Drehsystems.The conversion of the angular rotation to the direct current display and the cumulative rotary movement for the current-time summation of one or the other axially rotatable system can use be made by known mechanical devices, for example by attachment of pointers on the respective axis of one or the other rotary system.
Die hohe elektrische Überlastungsfähigkeit der einzelnen Leiterschleifen 8' und der Kreisscheibe 9 einerseits sowie eine ausreichende niedrige Ansprechempfindlichkeit andererseits gewährleisten, daß mit der Geräteanordnung eine oberspannungsseitige Messung der in der Betriebspraxis auftretenden. Ströme in Hochspannungsnetzen in sehr weit gedehnten Grenzen durchgeführt werden können. Eine vorteilhafte Erweiterung der Meßeigenschaft der Geräteanordnung läßt sich für extrem hohe Stromwerte z. B. mitThe high electrical overload capacity of the individual conductor loops 8 'and the circular disk 9 on the one hand and a sufficiently low sensitivity on the other hand ensure that with the Device arrangement a high-voltage-side measurement of that which occurs in operational practice. Currents in High-voltage networks can be carried out within very wide limits. An advantageous one Extension of the measuring property of the device arrangement can be used for extremely high current values z. B. with
ίο der Hohlscheibe als Drehsystem oder für extrem niedrige Stromwerte z. B. mit der Kreisscheibe als Drehsystem erreichen, weil die Empfindlichkeitsabstufung der elektrischen und der mechanischen Bauteile für das jeweilig achsendrehbare System freizügiger und ohne Rückwirkung auf ein vorhandenes zweites drehbares System gewählt werden kann, wie das bei einem Doppeldrehsystem mit gegenläufiger Drehung von Hohlscheibe und Kreisscheibe der Fall ist.ίο the hollow disk as a turning system or for extremely low Current values e.g. B. achieve with the circular disk as a rotating system, because the sensitivity gradation the electrical and mechanical components for the respective axially rotatable system more permissive and can be selected without affecting an existing second rotatable system, as is the case with one Double turning system with counter-rotating hollow disk and circular disk is the case.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings
Claims (4)
andere Drehsystem aus einer innerhalb der Hohl- Eine derartige unmittelbare Strommessung ist im scheibe konzentrisch angeordneten Kreisscheibe besonderen auch dann von großem Vorteil, wenn an aus elektrisch gut leitfähigem Nichteisenmetall Hochspannungsbetriebsmitteln die Erfassung von besteht, nach deutschem Patent 1516 252, da- netzbetrieblichen Fehlerströmen gegen die Erdungsdurch gekennzeichnet, daß das eine 25 anlagen oder von atmosphärischen Stromableitvor-System, die Hohlscheibe, keine Drehbewegung gangen als Folge von Blitzentladungen notwendig ermacht, sondern feststeht, während das andere scheint und für diese Betriebsvorkommnisse die Her-System, die Kreisscheibe, ein achsenbewegliches anziehung von Hochspannungsstromwandlern zur Drehsystem bildet. mittelbaren Strommessung wegen des zu hohenwhereby the one rotary system is formed by a cylindrical high-voltage systems with the usual drical hollow disk made of electrical insulating alternating current or three-phase systems material, on whose circular surfaces 15 more and more the operationally and economically evenly divided pole pairs from magnetically justified necessity, besides which are fastened flat in vertical material, using standing indirect current measurement and one pole of each pole pair, seen in a certain direction of rotation on the secondary side of the high-voltage current wall, surrounded by a closed and direct measurement of the high-voltage conductor loop, and where to carry out the currents flowing on the voltage side,
Another rotary system consists of a concentrically arranged circular disk in the disk, especially when there is detection of fault currents against the network operating fault currents on high-voltage equipment made of electrically conductive non-ferrous metal, according to German Patent 1516 252 Earthing characterized in that one system or the atmospheric Stromableitvor-System, the hollow disk, does not make any rotary movement necessary as a result of lightning discharges, but rather stands, while the other is shining and the Her system, the circular disk, is an axially movable attraction for these operational occurrences from high voltage current transformers to rotary system forms. indirect current measurement because of the too high
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