DE19703300C1

DE19703300C1 - Voltage divider for medium voltage apparatus

Info

Publication number: DE19703300C1
Application number: DE1997103300
Authority: DE
Inventors: Thomas Blaecker; Gerd Braeuer
Original assignee: RITZ MESSWANDLER KG
Current assignee: RITZ INSTRUMENT TRANSFORMERS GMBH, DE
Priority date: 1997-01-30
Filing date: 1997-01-30
Publication date: 1998-05-14
Anticipated expiration: 2017-01-31
Also published as: FR2758886B1; FR2758886A1

Abstract

The voltage divider (1) is provided as a plug-in module with an elongate carrier (2) provided with a resistance material (3) for providing an ohmic resistance. The small sides of the carrier are provided with electrical terminals for pin contacts or soldered connections. The measuring terminal for the intermediate tap-off of the ohmic resistance is provided along the same side of the carrier as the earth terminal.The carrier may be enclosed by a rubber material (4).

Description

Die Erfindung betrifft einen Spannungsteiler zum Einbau in Mittelspannungsanlagen, wobei der Spannungsteiler als einsteckbares, einlegbares oder eingießbares Modul ausgestaltet ist, bei dem ein Träger mit einem Widerstandsmaterial zur Bildung eines ohmschen Widerstands versehen ist.The invention relates to a voltage divider for installation in medium voltage systems, the voltage divider as a plug-in, insertable or pourable module is designed in which a carrier with a Resistance material to form an ohmic Resistance is provided.

Derartige Spannungsteiler werden als Sensoren für die Spannungsmessung und Überwachung eingesetzt. Bei Mittelspannungen von einigen 10 000 Volt teilt ein ohmscher Spannungsteiler eine Meßspannung im Bereich von etwa 0,1 bis 10 Volt ab, die mit herkömmlichen Spannungsmeßgeräten auf einfache Weise gemessen werden kann.Such voltage dividers are used as sensors for the Voltage measurement and monitoring used. At Medium voltages of several 10,000 volts divide ohmic voltage divider a measuring voltage in the range from about 0.1 to 10 volts starting with conventional ones Voltage measuring devices can be measured in a simple manner can.

Aus der DE 44 12 784 A1 ist ein Kombisensor für ein Mittelspannungsschaltfeld bekannt, bei dem ein Strom- und ein Spannungssensor in einem Gießharzgehäuse untergebracht sind. Das Spannungssensorelement besteht aus einem Keramikwiderstand, der wiederum aus einem Keramikkörper, um den herum ein hochohmiger Widerstandsdraht gewickelt ist, besteht. Der Keramikkörper ist in einem relativ große Hohlraum des Gehäuses untergebracht. Das Spannungssensorelement ist bei dieser Ausführungsform mit einem Isoliergas umgeben, das über die gesamte Lebensdauer hermetisch eingeschlossen sein muß. Der elektrische Verbindung mit der Mittelspannung einerseits und dem Erdpotential andererseits kann hier grundsätzlich durch Steckkontakte an den Enden des Keramikkörpers geschehen. Für die elektrische Verbindung des Zwischenabgriffs für die Meßspannung ist allerdings ein besonderes Leiterstück angeschlossen und aus dem Gehäuse herausgeführt.DE 44 12 784 A1 describes a combination sensor for a Medium voltage switch panel known, in which a current and a voltage sensor in a cast resin housing are accommodated. The voltage sensor element exists from a ceramic resistor, which in turn from a Ceramic body with a high resistance around it Resistance wire is wound. Of the Ceramic body is in a relatively large cavity of the Housing housed. The voltage sensor element is in this embodiment with an insulating gas surrounded that hermetically throughout its life must be included. The electrical connection with the medium voltage on the one hand and the earth potential on the other hand, here can basically by Plug contacts at the ends of the ceramic body happen. For the electrical connection of the Intermediate tap for the measuring voltage is, however special conductor piece connected and from the Housing led out.

Aus der DE 41 22 331 A1 ist eine ganz ähnliche Anordnung bekannt. Auch hier besteht der Widerstandsteiler aus einem in einem relativ großen Hohlraum des Gehäuses angeordneten Stab, der an seinen beiden Enden in Kontaktelemente eingesteckt ist. Ebenso ist der Meßanschluß mittels eines besonderen Leiters ausgeführt, der im mittleren Bereich des Stabes angeschlossen und über eine Durchführung aus dem Gehäuse herausgeführt ist.DE 41 22 331 A1 is a very similar one Known arrangement. Here too there is Resistance divider from one to a relatively large one Cavity of the housing arranged rod attached to its both ends is inserted in contact elements. As well is the measuring connection using a special conductor executed in the central area of the rod connected and via an implementation from the Housing is led out.

Aus der DE 37 14 945 C2 ist ein ohmscher Widerstand bekannt, der einen als rechteckigen Streifen ausgebildeten Träger aufweist, der mit einem meanderförmig aufgetragenen Widerstandsmaterial versehen ist.From DE 37 14 945 C2 is an ohmic resistor known as a rectangular stripe trained carrier having a meandering resistance material is provided.

Aus der US 4,792,782 ist ebenfalls ein auf einem rechteckigen Streifen aufgebrachter ohmscher Widerstand bekannt, der zum Zwecke der Spannungsteilung in zwei ungleiche Teile unterteilt ist. Die beiden Teile sind mittels einer Verbindungsleitung verbunden, von der auch ein Meßanschluß abzweigt.From US 4,792,782 is also one on one rectangular strip of ohmic resistance known for the purpose of voltage division in two uneven parts is divided. The two parts are connected by means of a connecting line from which also branches off a measuring connection.

Aus der DE-AS 1 665 858 ist ein elektrischer Schichtwiderstand bekannt, der zum Schutz gegen Entflammen bei Überlast mit einem Überzug aus Silikonkautschuk versehen ist.From DE-AS 1 665 858 is an electrical Sheet resistance known to protect against Flame in case of overload with a coating Silicone rubber is provided.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Spannungssensorelement für Mittelspannungsanlagen anzugeben, das bei geringem Einbauraum gegen elektrische Überschläge geschützt und bezüglich der Art des Einbaus in unterschiedliche Gehäuse flexibel verwendbar ist. The object of the invention is a Voltage sensor element for medium voltage systems specify that against a small installation space electrical flashovers protected and in terms of Art flexible installation in different housings is usable.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß an den Schmalseiten des länglich ausgestalteten Trägers elektrische Anschlüsse für Steckkontakt- oder Lötverbindungen ausgebildet sind und daß zumindest ein für einen Zwischenabgriff des ohmschen Widerstands bestimmter Meßanschluß an derselben Schmalseite wie der Erdanschluß angeordnet ist.The solution according to the invention is that the Narrow sides of the elongated carrier electrical connections for plug contact or Solder connections are formed and that at least one for an intermediate tap of the ohmic resistance certain measuring connection on the same narrow side as the Earth connection is arranged.

Diese Anordnung erlaubt einen kompakten Aufbau bei geringen Fertigungskosten und eine einfache Montage. Im einfachsten Fall wird das Spannungsteilermodul einfach in das Gehäuse eingesteckt. Wenn der Spannungsteiler im Gehäuse nicht eingegossen ist, kann er genauso einfach wieder entnommen werden, beispielsweise um einen defekten Spannungsteiler zu ersetzen oder wenn ein anderer Widerstandswert gewünscht wird. Der Spannungsteiler ist für die unterschiedlichsten Einbauverhältnisse flexibel einsetzbar, insbesondere wenn die Gehäuse der Sensoranordnungen sehr klein, leicht und kompakt ausgestaltet sind. Die Gefahr von Überschlägen wird verringert durch die Maßnahme, daß zumindest ein für einen Zwischenabgriff des ohmschen Widerstands bestimmter Meßanschluß an derselben Schmalseite wie der Erdanschluß angeordnet ist. Das Potential des Meßanschlusses unterscheidet sich vom Erdpotential nur durch die sehr geringe Meßspannung.This arrangement allows a compact structure low manufacturing costs and easy assembly. in the In the simplest case, the voltage divider module becomes simple inserted into the housing. If the voltage divider in the Housing is not cast, it can be just as easy be removed again, for example by one replace defective voltage divider or if one another resistance value is desired. Of the Voltage divider is for the most varied Installation conditions can be used flexibly, in particular if the housing of the sensor arrangements is very small, are light and compact. The danger of Rollover is reduced by the measure that at least one for an intermediate tap of the ohmic Resistance of certain measuring connection at the same Narrow side as the earth connection is arranged. The Potential of the measuring connection differs from Earth potential only due to the very low measuring voltage.

Die Gefahr von Überschlägen kann weiter reduziert werden durch die Maßnahme, daß der Träger mit einem kautschukartigen Material umgossen ist. Als kautschukartiges Material wird vorzugsweise Silikon verwendet. Diese Maßnahme ist in der Fertigung besonders einfach durchführbar und gewährleistet eine gute Haftung zwischen dem eigentlichen Spannungsteiler und seiner Schutzhülle. Der Spannungsteiler wird durch das ihn umgebende kautschukartige Material vor mechanischen und chemischen Einflüssen geschützt. Er eignet sich daher zum Einstecken in sehr kompakt aufgebaute Gehäuse für Sensoranordnungen genauso wie zum Eingießen in Gießharzgehäuse, ohne daß eine Beschädigung vor oder während der Montage befürchtet werden muß. Der Silikonumguß gewährleistet eine elektrisch dichte Fuge mit hoher elektrischer Spannungsfestigkeit, so daß keine Gefahr von Überschlägen in der Fuge besteht. Auf eine Füllung des Gehäuses mit Isoliergas kann mit Vorteil verzichtet werden.The risk of rollovers can be further reduced are by the measure that the carrier with a rubber-like material is cast. As rubber-like material is preferably silicone used. This measure is in production particularly easy to carry out and ensures good adhesion between the actual voltage divider and its protective cover. The voltage divider is through the rubber-like material surrounding it protected against mechanical and chemical influences. He is therefore suitable for plugging in very compact built housing for sensor arrangements just like for pouring into cast resin housing without a Damage feared before or during assembly must become. The silicone encapsulation ensures electrically sealed joint with high dielectric strength, so that there is no risk of rollovers in the joint. On the housing can be filled with insulating gas Advantage to be waived.

Der Kriechweg für Kriechströme entlang der Oberfläche des Spannungsteilers kann dadurch vergrößert werden, daß auf der Außenseite des kautschukartigen Materials umlaufende Rippen ausgebildet sind.The leakage path for leakage currents along the surface the voltage divider can be increased that on the outside of the rubbery material circumferential ribs are formed.

Die Herstellung des Spannungsteilers kann einfacher und kostengünstiger gestaltet werden, indem das Widerstandsmaterial aus einer auf den Träger aufgebrachten, elektrisch hochohmigen Beschichtung besteht.The manufacture of the voltage divider can be easier and can be made more cost-effective by Resistance material from one to the carrier applied, electrically high-resistance coating consists.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Beschichtung auf dem Träger mäanderartig ausgestaltet ist. Diese Maßnahme verlängert den vom Strom zu durchlaufenden Weg des Widerstandsmaterials, so daß der Spannungsteiler hochohmiger wird und weniger Wärme erzeugt.In an advantageous embodiment, that the coating on the support is meandering is designed. This measure extends the date of Current path of resistance material to be traversed, so that the voltage divider becomes more resistive and less Generates heat.

Als Material für den Träger wird wegen seiner günstigen thermischen und elektrisch isolierenden Eigenschaften Keramik empfohlen. Vorzugsweise ist der Träger als rechteckiger Streifen ausgestaltet, dessen ebene Flächen sich zum Aufbringen des Widerstandsmaterials besonders gut eignen.As a material for the carrier is because of its cheap thermal and electrical insulating properties Ceramics recommended. Preferably the carrier is as rectangular strip designed, the level Surfaces for applying the resistance material particularly well suited.

Der Erfindungsgegenstand kann dadurch noch verbessert werden, daß in dem den Träger umschließenden Material Ausnehmungen zum Durchgang der Steckontakt- oder Lötverbindungen ausgebildet sind. Dadurch wird die Montage des Spannungsteilers im Gehäuse weiter vereinfacht.The subject matter of the invention can thereby be improved be that in the material surrounding the carrier Recesses for the passage of the plug contact or Solder connections are formed. This will make the Continue mounting the voltage divider in the housing simplified.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß ein Hochspannungsanschluß auf der einen Schmalseite des Trägers und ein Erdanschluß an der entgegengesetzten Schmalseite angeordnet ist. Durch den so erzielten maximalen räumlichen Abstand zwischen den beiden Anschlüssen werden die Kriechstrecken und die Gefahr von Überschlägen verringert.In a preferred embodiment, that a high voltage connection on one narrow side of the carrier and an earth connection to the opposite narrow side is arranged. By the achieved maximum spatial distance between the both connections are the creepage distances and the Risk of rollovers reduced.

Unter Schutz gestellt werden soll auch eine Sensoranordnung, die mit einem erfindungsgemäßen Spannungsteiler versehen ist und durch die Maßnahme, daß der Spannungsteiler in ein Gehäuse der Sensoranordnung eingegossen ist, besonders einfach und kostengünstig gefertigt werden kann. Außerdem ermöglicht diese Maßnahme auch einen kompakten und leichten Aufbau der Sensoranordnung, nicht zuletzt durch Wegfall des Erfordernisses der Gasisolation.One should also be protected Sensor arrangement with an inventive Voltage divider is provided and by the measure that the voltage divider in a housing of Sensor arrangement is cast, particularly simple and can be manufactured inexpensively. Furthermore this measure also enables a compact and easy assembly of the sensor arrangement, not least by eliminating the need for gas insulation.

Eine vorteilhaft kompakte Sensoranordnung erhält man unter Verwendung des erfindungsgemäßen Spannungsteilers auch dadurch, daß ein aus Kunstharz bestehendes Gehäuse der Sensoranordnung mit einer eingegossenen Ausnehmung versehen ist, in die der Spannungsteiler eingesteckt oder eingelegt ist.An advantageously compact sensor arrangement is obtained using the voltage divider according to the invention also in that a housing made of synthetic resin the sensor arrangement with a cast-in recess is provided, into which the voltage divider is inserted or is inserted.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen.Further details of the invention emerge from the following description of Exemplary embodiments with reference to the drawings.

Die Figuren zeigen im einzelnen: The figures show in detail:

Fig. 1 eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Spannungsteilers in einer ersten Ausführungsform; Figure 1 is a plan view of a voltage divider according to the invention in a first embodiment.

Fig. 2 einen Schnitt gemäß Linie A-A von Fig. 1; Fig. 2 is a section along line AA of Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Darstellung ähnlich Fig. 1 eines Spannungsteilers in einer zweiten Ausführungsform; ., Similar to Figure 3, a schematic representation of Figure 1 a voltage divider in a second embodiment.

Fig. 4 einen Schnitt gemäß Linie B-B von Fig. 3; Fig. 4 is a section along line BB of Fig. 3;

Fig. 5 bis 8 verschiedene erfindungsgemäße Spannungssensoranordnungen im Schnitt. Fig. 5 to 8 show various voltage sensor arrangements according to the invention in section.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Spannungsteiler 1 besitzt einem Träger 2 aus Keramik, auf dessen Oberfläche eine Beschichtung aus einem Widerstandsmaterial 3 aufgebracht ist. Der Träger 2 ist in einen mindestens 1 bis 20 mm dicken Mantel aus kautschukartigem Material 4, hier Silikon, eingegossen, das den Träger 2 fast vollkommen umschließt.The voltage divider 1 shown in FIGS. 1 and 2 has a carrier 2 made of ceramic, on the surface of which a coating made of a resistance material 3 is applied. The carrier 2 is cast in an at least 1 to 20 mm thick jacket made of rubber-like material 4 , here silicone, which almost completely surrounds the carrier 2 .

Der Träger 2 selbst ist ein rechteckiger Keramikstreifen. Das Widerstandsmaterial 3 besteht aus einer hochohmigen Widerstandspaste, die als Beschichtung auf den Träger 2 aufgebracht wird, wobei auch gleich elektrische Anschlüsse 5, 6, 7 für Steckkontakt- oder Lötverbindungen gebildet werden. Auf der einen Schmalseite 8 des Trägers 2 ist ein Hochspannungsanschluß 5 und auf der entgegengesetzten Schmalseite 9 ein Erdanschluß 6 angeordnet, um einen möglichst großen Abstand zwischen diesen beiden Anschlüssen 5, 6 zu erzielen. Für einen Zwischenabgriff des ohmschen Teilerwiderstands 3 ist ein Meßanschluß 7 vorgesehen, der an derselben Schmalseite 9 wie der Erdanschluß 6 angeordnet ist. In dem den Träger 2 umschließenden Material 4 sind drei Ausnehmungen 10, 11, 12 vorgesehen, durch die die genannten elektrischen Verbindungen von außen hindurchgreifen können, um mit den Anschlüssen 5, 6, 7 in Kontakt zu treten.The carrier 2 itself is a rectangular ceramic strip. The resistance material 3 consists of a high-resistance resistor paste, which is applied as a coating on the carrier 2 , electrical connections 5 , 6 , 7 for plug contact or solder connections also being formed at the same time. On the one narrow side 8 of the carrier 2, a high voltage terminal 5 and on the opposite narrow side 9, a ground terminal 6 is disposed, in order to achieve the greatest possible distance between the two terminals 5. 6 For an intermediate tap of the ohmic divider resistor 3 , a measuring connection 7 is provided, which is arranged on the same narrow side 9 as the earth connection 6 . In the material 4 surrounding the carrier 2 , three recesses 10 , 11 , 12 are provided, through which said electrical connections can reach from the outside in order to come into contact with the connections 5 , 6 , 7 .

Bei der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform weist das den Träger 2 umschließende Material 4 auf seiner Außenseite 13 eine glatte Oberfläche auf. Davon unterscheidet sich die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Ausführungsform durch umlaufende Rippen 14, die auf der Außenseite 13 ausgebildet sind. Durch die Rippen 14 wird der Kriechweg für Kriechströme zwischen dem Hochspannungsanschluß 5 und dem Erdanschluß 6 wesentlich vergrößert.In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the material 4 enclosing the carrier 2 has a smooth surface on its outside 13 . The embodiment shown in FIGS. 3 and 4 differs from this by circumferential ribs 14 which are formed on the outside 13 . The ribs 14 significantly increase the leakage path for leakage currents between the high-voltage connection 5 and the earth connection 6 .

Die Fig. 5 bis 8 zeigen verschiedene Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung. In allen dargestellten Beispielen ist ein aus Kunstharz bestehendes Gehäuse 15 mit einer Spannungssensoranordnung versehen. Das Gehäuse 15 weist jeweils eine Ausnehmung auf, in die der Spannungsteiler 1 eingegossen ist. Elektrische Verbindungen 17, 18 führen zu den Anschlüssen 5, 6, 7 des Spannungsteilers 1. Auf der einen Seite des Gehäuses 15 befindet sich ein Mittelspannungsanschluß, der beispielsweise wie in Fig. 7 als Steckbuchse 20 oder wie in Fig. 8 als Stecker 22 ausgebildet sein kann. Auf der anderen Seite führt ein Meßleitungsanschluß 21 aus dem Gehäuse 15 heraus. Figs. 5 to 8 show various possible applications of the invention. In all of the examples shown, a housing 15 made of synthetic resin is provided with a voltage sensor arrangement. The housing 15 each has a recess into which the voltage divider 1 is cast. Electrical connections 17 , 18 lead to the connections 5 , 6 , 7 of the voltage divider 1 . On one side of the housing 15 there is a medium-voltage connection, which can be designed, for example, as a plug socket 20 as in FIG. 7 or as a plug 22 as in FIG. 8. On the other hand, a measuring line connection 21 leads out of the housing 15 .

Der Spannungsteiler 1 kann aber in ähnlicher Weise auch in ein Gehäuse einer Sensoranordnung eingesteckt werden.However, the voltage divider 1 can also be plugged into a housing of a sensor arrangement in a similar manner.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in dem Gehäuse 15 außer dem Spannungsteiler 1 noch ein an sich bekannter induktiver Stromwandler 23 untergebracht.In the exemplary embodiment shown in FIG. 5, an inductive current transformer 23 known per se is accommodated in the housing 15 in addition to the voltage divider 1 .

Reference list

11

Spannungsteiler
Voltage divider

22nd

Träger
carrier

33rd

Widerstandsmaterial
Resistance material

44th

kautschukartiges Material
rubbery material

55

Hochspannungsanschluß
High voltage connection

66

Erdanschluß
Earth connection

77

Meßanschluß
Measuring connection

88th

Schmalseite
Narrow side

99

Schmalseite
Narrow side

1010th

Ausnehmung
Recess

1111

Ausnehmung
Recess

1212th

Ausnehmung
Recess

1313

Außenseite
Outside

1414

Rippen
Ribs

1515

Gehäuse
casing

1616

1717th

elektrische Verbindung
electrical connection

1818th

elektrische Verbindung
electrical connection

1919th

2020th

Steckerbuchse
Plug socket

2121

Meßleitungsanschluß
Test lead connection

2222

Stecker
plug

2323

Stromwandler
Power converter

Claims

1. Voltage divider for installation in medium-voltage systems, the voltage divider ( 1 ) being designed as an insertable, insertable or pourable module, in which a carrier ( 2 ) is provided with a resistance material ( 3 ) to form an ohmic resistor, characterized in that the narrow sides ( 8 , 9 ) of the elongated support ( 2 ) are formed with electrical connections ( 5 , 6 , 7 ) for plug-in contacts or soldered connections and that at least one measuring connection ( 7 ) intended for an intermediate tap of the ohmic resistance is on the same narrow side ( 9 ) how the earth connection ( 6 ) is arranged.

2. Voltage divider according to claim 1, characterized in that the carrier ( 2 ) with a rubber-like material ( 4 ) is cast.

3. Voltage divider according to claim 2, characterized in that on the outside ( 13 ) of the rubber-like material ( 4 ) circumferential ribs ( 14 ) are formed.

4. Voltage divider according to one of the preceding claims, characterized in that the resistance material ( 3 ) consists of a high-resistance coating applied to the carrier ( 2 ).

5. A voltage divider according to claim 4, characterized in that the coating on the carrier ( 2 ) is meandering.

6. Voltage divider according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier ( 2 ) consists of ceramic.

7. Voltage divider according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier ( 2 ) consists of a rectangular strip.

8. Voltage divider according to claim 7, characterized in that in the carrier ( 2 ) enclosing material ( 4 ) recesses ( 10 , 11 , 12 ) are formed for the passage of the plug contact or solder connections.

9. A voltage divider according to claim 8, characterized in that a high voltage connection ( 5 ) on one narrow side ( 8 ) of the carrier ( 2 ) and an earth connection ( 6 ) is arranged on the opposite narrow side ( 9 ).

10. Sensor arrangement with voltage divider after one of the preceding claims, thereby characterized in that the Voltage divider in a housing Sensor arrangement is cast.

11. Sensor arrangement according to claim 10, characterized characterized that the housing is made of synthetic resin and that the voltage divider is cast in when casting the housing.

12. Sensor arrangement with voltage divider according to one of claims 1 to 9, characterized in that an existing resin housing ( 15 ) of the sensor arrangement is provided with a cast-in recess ( 16 ) into which the voltage divider ( 1 ) is inserted or inserted.

13. Sensor arrangement according to claim 12, characterized in that the housing ( 15 ) with electrical connections ( 17 , 18 , 19 ) is provided which lead to the connections ( 5 , 6 , 7 ) of the voltage divider ( 1 ) that on the one side of the housing ( 15 ) has a high-voltage connector socket ( 20 ) and on the other side a measuring line connection ( 21 ) leading out of the housing ( 15 ) is provided.

14. Sensor arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the layer thickness of the rubber-like material ( 4 ) is between 1 mm and 20 mm.