DE1916950A1

DE1916950A1 - Mit einem Spannungswandler oder einer Durchfuehrung kombinierter Stromwandler

Info

Publication number: DE1916950A1
Application number: DE19691916950
Authority: DE
Inventors: Petry Dr-Ing Hans
Original assignee: PETRY DR ING HANS
Current assignee: PETRY DR ING HANS
Priority date: 1969-04-02
Filing date: 1969-04-02
Publication date: 1970-10-15

Description

Mit einem Spannungswandler oder einer Durchführung kombinierter Stromwandler Neuzeitliche Strom- und Spannungsmaßgeräte sowie elektronische Netzschutzeinrichtungen erforderm nur noch geringe Meßleistunge; ferner ist es zur Erfassung von voll verlagerten Kurzschlußströmen günstig, wenn die Zeitkonstante der Stromwandler klein ist. Beide Eigenschaften erfüllt ein gemäß der Erfindung mit einem Spannmagswandler oder einer Durchführung kombinierter Stromwandler.
Unter einem Stromwandler wird hier ein Transformator verstanden, dessen Sekundarstrom oder Sekundärspannung ilem erregenden Primärstrom proportional ist. Als Spannungswandler ist ein induktiver Spannungswandler gemeint. Eine Durchführung ist gemäß der üblichen Begriffsbestimmung ein Betriebsmittel, das einen Stromleiter mit einem Potential gegen Erde isoliert durch eine geerdete Wand hindurchführt; als Wände gelten hierbei außer einem senkrechten Dlauerwerk auch Decken und Gehäuseflächen, z. B. an Leistungstransformatoren.
Die Erfindung betrifft einen Stromwandler, der mit einem Spannungswandler oder mit einer Durchführung kombiniert ist und dessen Eisenkern von buftspalten unterbrochen ist.
In diesen Luftstrecken, die bekanntlich magnetisch schlecht leitend sind, ist das Isoliermittel des Spannungswandlers oder der Durchführung angeordnet. Infolge der großen buftspalte im magnetischen Kreis, der zum Teil auf Hochspannungspotential und zum anderen ei auf Erdpotential liegt, ist die Meßleistung des Stromwandlers sehr gering und seine Zeitkonstante sehr klein. Damit die dbersetzungsgenauigkeit noch ausreichend groß bleibt, wird dieser Stromwandler auf der Sekundärseite zweckmäßig im praktischen Leerlauf, d. h. fast offen, betrieben; es entsteht dann auf der Sekundärseite eine Spannung, die dem Primärstrom proportional und um 90 ° phasenverschoben ist.
Figur 4 zeigt stark vereinfacht ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Stromwandlers, der mit einem Spannungswandler kombiniert ist. 1 ist der frimärleiter, der den Stromwandler wie gezeichnet als gerader Leiter einmal durchsetzt, der jedoch auch als Primärwicklung mit mehreren Windungen nach dem Prinzip des Wickelstromwåndlers ausgefulirt sein kann.
Bei der Kombination des erfindungsgemäßen Stromwandlers mit einer Durchführung soll nicht der durch die Durchführung fließende Strom gemessen werden; das könnte besser - wie bekannt - durch einen um die Durchführung herumgebauten Stromwandlerkern erfolgen. Es soll hierbei vielmehr für den Fall, daß die Durchführung in einem Abzweig einer durchgehenden Leitung liegt, der Strom erfaßt werden, der im Zuge der durchgehenden Leitung auf einer Seite des Abzweigpunktes fließt. Durch zwei Stromwandler, die mit der Durchführung kombiniert werden, kann auch der Strom auf beiden Seiten des Abzweigpunktes gemessen werden.
Mit 2 in Figur 1 ist der auf Hochspannungspotential befindliche Teil des Stromwandlerkernes bezeichnet. Er ist nach Art einer Haarnadel so ausgebildet, daß seine Enden sich in der Nähe der erdseitigen Abschirmelektrode 3 des Spannungswandlers befinden. Dadurch ist der räumliche Abstand von dem auf Erdpotential liegenden und über die Primärausle itung 4 des Spannungswandlers geschobenen Teil 5 des Stromwandlerkernes nur durch die Dicke der Isolierung 6 des Spannungswandlers bedingt. 7 ist die Primärwicklung, 8 die dekundärwicklung und 9 der Kern des Spannungswandlers.
Der auf Erdpotential liegende Teil 5 des Stromwandlerkernes ist schematisch in Figur 2 näher dargestellt.
Es handelt sich hierbei zweckmäßig um einen zweiteiligen ringförmigen Schnittbandkern mit zwei Luftspalten 10 und mit je einer Teilwicklung 11 und 12 auf den beiden Kern hälften. Die beiden Wicklungen sind hintereinandergeschaltet und gegensinnig gewickelt. An die Klemmen 13 und 14 wird eine hochohmige Bürde 15 angeschlossen. In Figur 2 ist 4 die Primärausleitung des Spannungswandlers, und 2 sind die beiden Enden des auf Hochspannungspotential befindlichen Teiles des Stromwandlerkernes. Die Kernenden 2 liegen in der Ebene der Trennfläche 16 der Teilwicklungen 11 und 12 und damit der beiden Luftspalte 10 des erdseitigen Kernteiles 5.
Durch den Leerlauf- und Laststrom in der Primärausleitung 4 des Spannungswandlers und besonders im Falle der Kombination mit einer Durchführung durch den Betriebs- und Kurzschlußstrom der Durchführung kann die an der Bürde 15 entstehende Spannung beeinflußt werden. Um diese unerwünschte Fehlerbeeinflussung weitgehend zu vermindern, werden die Luft spalte 10 verhältnismäßig groa gemacht; zusätzlich kann dazu noch eine zweite in Figur 2 nicht dargestellte Sekundärwicklung aufgebracht werden, die auf dem gesamten Kern 5 gleichmäßig verteilt und kurzgeschlossen ist.
Das von dem Strom im Primärleiter 1 erzeugte Magnetfeld des erfindungsgemäßen Stronwandlers verläuft im wesentlichen über den Kernteil 2 und über die beiden Hälften des Kernteiles 5. Ein Teil des Feldes erreicht jedoch nicht den Kernteil 5, sondern geht über einen Nebenschluß, der zwischen den beiden Enden des haarnadelförmigen Kernteiles 2 vorhanden ist. Durch eine geeignete Formgebung und Anordnung der Kernteile läßt sich dieser störende Einfluß, der die an den Klemmen 13 und 14 entstehende Spannung vermindert, abschwächen.
Eine weitere Verringerung des über den lJebenschluß verlaufenden Magnetfeldes wird dadurch erreicht, daß auf dem Kernteil 2 eine Ausgleichswicklung aufgebracht wird, die aus mehreren parallelgeschalteten Teilwicklungen besteht. Solche Ausgleichswicklungen werden seit langem auch schon bei üblichen Stromwandlern für hohe Stromstärken angewandt.
Eine zweite Art einer Ausgleichswicklung für den Kernteil 2 kann dadurch hergestellt werden, daß im Bereich des Primärleiters 1 eine Wicklung auf dem Kern aufgebracht wird, die mit mehreren parallelgeschalteten Teilwicklungen verbunden wird; die Teilwicklungen werden zwischen den beiden Hälften des Teilkernes 2 angeordnet. Die beiden beschriebenen Arten von Ausgleichswicklungen können auch gleichzeitig angewandt werden.
Es ist auch ein mit einem Spannungswandler kombinierter Stromwandler bekannt, bei dem der auf Erdpotential liegende Kern ähnlich aufgebaut ist wie der Kernteil 5, bei dem jedoch ein hochspannungsseitiger Kernteil nicht vorhanden ist und statt dessen der Primärleiter in Form einer Schleife das Fenster des Kerns durchsetzt, ohne daß die Schleife den Kern umschlingt. Bei dieser Bauweise treten in der Schleife im Kurzschlußfall große Kräfte auf.
Eine weitere Werwirklichung des Erfindungsgedankens ist in Figur 3 prinzipiell dargestellt.- Der Primärleiter 1 durchsetzt den auf Hochspannungspotential liegenden Eisenkern 17, der die am Kernumfang verteilte Wicklung 18 trägt. Diese Wicklung ist durch zwei Leitungen 19 verbunden mit der auf dem stabförmigen Eisenkern 20 aufgebrachten Wicklung 21.
Der Eisenkern 20 befindet sich etwa an der Stelle, wo in den Figuren 1 und 2 die beiden Enden des Eisenkernes 2 liegen. 5 ist in Figur 3 der bereits oben beschriebene erdseifige Kernteil des Stromwandlers. Die Längsachse des Stabkerns '() fmil It; mit der Trennfläche der 'Deilwicklunç des Kernteiles 5 zusammen. Da der Kern 20 im Falle der Sombination des Stromwandlers mit einer Durchführung im Bereich dep primären Stromleiters liegt, kann dieser Kern aus Gründen der räumlichen Unterbringung zweckmäßig etwas gekrümmt oder zweiteilig sein, so daß die Stabform nur annähernd erreicht wird.
In Betracht gezogene Druckschriften: 1. Petry, H.: Strom und Spannungswandler für schnellen Netzschutz" Zeitschrift "Elektrizitätswirtschaft " 67 (1968), 167 bis 174 2. Deutsche Auslegeschrift Nr. 1248154

Claims

Patentansprüche 1. Mit einem Spannungswandler oder mit einer Durchführung kombinierter Stromwandler, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Kreis des im praktischen Leerlauf betriebenen Stromwandlers durch magnetisch schlecht leitende Abschnitte unterbrochen ist, in denen das Isoliermittel des Spannungswandlers oder der Durchführung angeordnet ist.
2. Mit einer Durchführung kombinierter Stromwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchführung im Abzweig einer durchgehenden Leitung liegt und die Primärwicklung des Stromwandlers im Zuge der durchgehenden Leitung vor oder nach dem Abzweigpunict angeordnet ist.
3. Mit einem Spannungswandler oder mit einer Durchführung kombinierter Stromwandler nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der auf Erdpotential liegende teilern (5) des Stromwandlers die Sekundärwicklung trägt und in an sich bekannter weise über die Primärausleitung (4) des Spannungswandlers oder über die Durchführung geschoben ist.
4. Mit einem Spannungswandler oder mit einer Durchführung kombinierter Stromwandler nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung des Stromwandlers aus zwei hintereinandergeschalteten und gegensinnig gewickelten Teilwicklungen (11, 12) besteht.
5. kit einem Spannungswandler oder mit einer Durchführung kombinierter Stromwandler nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilkern (5) im Bereich der Trennfläche (16) der Teilwicklungen (11, 12) je einen Luftspalt (10) aufweist.
6. Mit einem Spannungswandler oder mit einer Durchführung kombinierter Stromwandler nach den Ansprüchen 1 bis.5, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Teilern (5) des Stromwandlers eine zweite Sekundärwicklung aufgebracht ist, die auf demEern gleichmäßig verteilt und kurzgeschlossen ist.
7. Kit einem Spannungswandler oder mit einer Durchführung kombinierter Stromwandler nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der auf Hochspannungspotential liegende Teil (2) des Stromwandlerkernes haarnadelförmig so ausgebildet ist, daß seine Enden sich in der Nähe der erdseitigen Elektrode (3) des Spannungswandlers oder der Durchführung befinden, so daß der kleinstmögliche Abstand von dem auf Erdpotential liegenden Teil (5) des Stromwandlerkernes durch die Dicke der Isolierung (6) bedingt ist und oas die beiden Kernenden (2) in der Ebene der Trennfläche (16) der Teilwicklungen (11, 12) des erdseitigen Kernteiles (5) liegen.
8. Mit einem Spannungswandler oder mit einer Durchführung kombinierter Stromwandler nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der auf Hochspannungspotential liegende Teil (2) des Stronvandlerkernes in an sich bekannter Weise eine aus mehreren parallelgeschalteten Teilwicklungen bestehende Ausgleichswicklung trägt.
9. Mit einem Spannungswandler oder mit einer Durchführung kombinierter Stromwandler nach den Anspruchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dad der auf Hochspannungspotential liegende Teil (2) des Stromwandlerkernes im Bereich des Primärleiters (1) eine Wicklung trägt, die mit einer aus mehreren parallelgeschalteten Wicklungen bestehenden usgleichswicklung verbunden ist, die zwischen den beiden Hälften des Teilkernes (2) angeordnet ist.
10. Mit einem Spannungswandler oder mit einer Durchführung kombinierter Stromwandler nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf Hochspannungspotential ein Stromwandlerkern (17) mit einer Sekundärwicklung (18) angeordnet ist, die mit der Wicklung (21) auf einem annähernd stabförmigen Eisenkern (20) verbunden ist, der sich in der Nähe der erdseitigen Elektrode (3) des Spannungswandlers oder der Durchführung befindet, so daß der kleinstömgliche Abstand von dem auf Erdpotential liegenden Teil (5) des Stromwandlerkernes durch die Dicke der Isolierung (6) bedingt ist und daß die Längtsachse des Stabkerns (20) mit der Trennfläche (16) der Teilwicklungen (11, 12) des erdseitigen Kernteiles (5) zusammenfällt.

L e e r s e i t e