DE19832707C2 - Combined current and voltage converter for outdoor switchgear - Google Patents
Combined current and voltage converter for outdoor switchgearInfo
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Abstract
Bei einem kombinierten Strom- und Spannungswandler für Freiluftschaltanlagen ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß ein konventioneller Spannungswandler (3) mit einem Isoliergehäuse (4) vorgesehen ist, der an seinem oberen Ende einen Stromwandler (9) aufweist. Der Stromwandlerteil (9) ist mittels einer Lichtwellenleiterverbindung mit einer gemeinsamen Auswerteeinrichtung (8) verbunden, wobei die Lichtwellenleiter (11) innerhalb eines flexiblen Isolierkörpers (21) verlaufen, der selbst keine tragende Funktion hat.In a combined current and voltage converter for outdoor switchgear, the invention provides that a conventional voltage converter (3) with an insulating housing (4) is provided, which has a current converter (9) at its upper end. The current transformer part (9) is connected to a common evaluation device (8) by means of an optical waveguide connection, the optical waveguides (11) running within a flexible insulating body (21) which itself has no supporting function.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen kombinierten Strom- und Spannungswandler für Freiluftschaltanlagen mit einem Span nungswandler, der in einem sich zwischen Erdpotential und Hochspannungspotential erstreckenden, auf einer Stützplatte ruhenden Isoliergehäuse angeordnet ist und mit einem auf Hochspannungspotential am hochspannungsseitigen Ende des Iso liergehäuses angeordneten Stromwandler, wobei der Stromwand ler mittels eines Lichtwellenleiters mit einer auf Erdpoten tial liegenden Wandlerauswerteeinrichtung verbunden ist und der Lichtwellenleiter außerhalb des Isoliergehäuses innerhalb eines mit Schirmen versehenen und an den Enden Armaturkörper aufweisenden Isolierkörpers verläuft.The invention relates to a combined current and Voltage converter for outdoor switchgear with one chip voltage converter, which is located between earth potential and High voltage potential, on a support plate resting insulating housing is arranged and with a High voltage potential at the high voltage end of the Iso liergehäuses arranged current transformer, the current wall ler by means of an optical fiber with one on earth pots tial lying converter evaluation device is connected and the optical waveguide outside the insulating housing inside one with shades and fittings at the ends having insulating body runs.
Ein derartiger kombinierter Strom- und Spannungswandler ist beispielsweise aus dem Beitrag von Schwarz, H., Hudasch, M.: "Optische Stromwandler - erster Feldversuch im 380 kV-Netz erfolgreich", ABB Technik 3/1994, Seiten 12 bis 18 bekannt. Dort ist ein optischer Stromwandler indirekt durch einen Spannungswandler getragen. Die Übertragung der Messwerte des Stromwandlers zu einem Schnittstellengerät auf Erdpotential erfolgt mittels eines Lichtwellenleiters, welcher teilweise innerhalb eines von dem Isoliergehäuse des Spannungswandler verschiedenen, mit Schirmen versehenen Isolierkörpers ver läuft.Such a combined current and voltage transformers, for example, from the article by Schwarz, H., Hudasch, M .: "Optical current transformer - the first field test in the 380 kV network successfully" known ABB 3/1994, pages 12 to 18th There an optical current transformer is indirectly carried by a voltage transformer. The transmission of the measured values of the current transformer to an interface device at ground potential takes place by means of an optical waveguide, which partly runs within a different insulated body provided with shields from the insulating housing of the voltage transformer.
Weiterhin ist aus dem Prospekt der Firma ABB "Optische Sen soren und Meßwandler", ABB Calor Emag Schaltanlagen AG, ein kombinierter Strom- und Spannungswandler bekannt.Furthermore, from the prospectus of ABB "Optical Sen sensors and transducers ", ABB Calor Emag Schaltanlagen AG combined current and voltage converter known.
Dort ist ein Wandler beschrieben, der einen in einem Isolier gehäuse angeordneten Spannungswandlerteil und einen von die sem an seinem oberen Ende getragenen Stromwandlerteil auf weist. Beide Wandlerteile sind dort durch optische Wandler verwirklicht. Ein Problem beim Einsatz von optischen oder hy bridoptischen Wandlern, bei denen Messwerte durch optische Datenübertragungsstrecken übertragen werden, ist beim Einsatz im Hochspannungsbereich der von den Lichtwellenleitern zu überwindende Potentialunterschied und die Vermeidung von Kriechströmen.A converter is described there, one in an isolator housing arranged voltage converter part and one of the sem carried at its upper end current transformer part has. Both converter parts are there by optical converters realized. A problem when using optical or hy bridoptical converters, where measured values by optical Data transmission links are being used in the high voltage range that of the optical fibers too overcoming potential difference and avoiding Leakage currents.
Es ist bekannt, zur Überwindung solcher Potentialunterschiede Lichtwellenleiter im Inneren von isoliergasgefüllten Kapse lungsgehäusen oder in deren Wänden zu führen. Dies bringt je doch bei der Herstellung der Isoliergehäuse einen großen Fer tigungsaufwand mit sich, insbesondere dort, wo die Lichtwel lenleiter aus einem Gehäuse aus- oder in dieses eintreten.It is known to overcome such potential differences Optical fiber inside the capsule filled with insulating gas lead housing or in their walls. This always brings but a big fer in the manufacture of the insulating housing effort, especially where the light world Leaving or entering the conductor from a housing.
Bei der Herstellung von Isoliergehäusen, in deren Wände Lichtwellenleiter integriert werden sollen, muss die Endlänge des Gehäuses vor der Herstellung festgelegt werden, während sie im Normalfall durch Kürzen eines Gehäuses angepasst wer den kann. Nach Integrieren eines Lichtwellenleiters kann eine derartige Kürzung des Gehäuses nicht ohne weiteres stattfin den.In the manufacture of insulating housings, in their walls Optical fibers must be integrated, the final length of the housing to be set before manufacture they are usually adapted by shortening a housing that can. After integrating an optical fiber, a such a shortening of the housing does not take place easily the.
Der vorliegenden Erfindung liegt demgemäss die Aufgabe zu grunde, einen kombinierten Strom- und Spannungswandler der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem eine kostengün stige und einfach zu montierende Führung von Lichtwellenlei tern sowie eine insgesamt möglichst einfache und kostengün stige Konstruktion verwirklicht ist.The present invention is accordingly the object reasons, a combined current and voltage converter of to create the type mentioned, in which a cost-effective steady and easy to assemble guide of optical fibers tern as well as an overall simple and inexpensive permanent construction is realized.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Isolierkörper mittels eines ersten Armaturkörpers auf der Stützplatte abgestützt ist und mittels eines zweiten Armatur körpers durch den vom Isoliergehäuse getragenen Stromwandler gehalten ist. The object is achieved in that the Insulating body by means of a first fitting body on the Support plate is supported and by means of a second fitting body through the current transformer carried by the insulating housing is held.
Besonders kostengünstig und einfach kalibrierbar ist der Wandler, wenn ein semi-konventioneller Spannungswandler in Form eines CC-, RR- oder RC-Teilers eingesetzt wird.The is particularly inexpensive and easy to calibrate Converter when a semi-conventional voltage converter in Form of a CC, RR or RC divider is used.
Ein solcher Spannungswandler ist für sich bekannt und weist ein Isoliergehäuse, insbesondere aus Verbundwerkstoff auf, das zwischen dem Erdpotential und einem Hochspannungsleiter in einer Freiluftschaltanlage angeordnet werden kann.Such a voltage converter is known per se and has an insulating housing, in particular made of composite material, that between the earth potential and a high voltage conductor can be arranged in an outdoor switchgear.
Ein zugehöriger Stromwandler wird üblicherweise auf Hochspan nungspotential am Hochspannungsleiter direkt eingesetzt. Er findungsgemäß kann ein solcher Stromwandler am hochspannungs seitigen Ende des Isoliergehäuses des Spannungswandlers ange ordnet sein. Ein Lichtwellenleiter, der diesen Stromwandler mit einer auf Erdpotential liegenden Wandlerauswerteeinrich tung verbindet, kann dann außerhalb des Isoliergehäuses in nerhalb eines flexiblen Isolierkörpers verlaufen. In diesem Fall sind keine Spleiße, Steckverbindungen oder gas- bzw. öl dichte Durchführungen notwendig.An associated current transformer is usually on high voltage potential used directly on the high-voltage conductor. He According to the invention, such a current transformer can be connected to high voltage side end of the insulating housing of the voltage converter to be in order. An optical fiber that this current transformer with a transformer evaluation unit at ground potential device connects, can then in outside of the insulating housing run within a flexible insulating body. In this There are no splices, plug connections or gas or oil tight bushings necessary.
Es ist somit bei der Montage des Stromwandlers kein Eingriff in den Spannungswandlerteil notwendig. Der Stromwandler kann an den Spannungswandlerteil beispielsweise angeschraubt wer den. In diesem Fall kann der kombinierte Strom- und Span nungswandler als bauliche Einheit montiert bzw. vor der Auf stellung vormontiert werden. Für die Aufstellung des Strom wandlers ist kein eigener Stützer bzw. keine gesonderte Tra gekonstruktion notwendig.There is therefore no intervention when installing the current transformer necessary in the voltage converter part. The current transformer can screwed to the voltage converter part, for example the. In this case, the combined current and span Mounted as a structural unit or before the opening position to be pre-assembled. For setting up the electricity wandlers is not an independent supporter or a separate tra construction necessary.
Die Erfindung kann außerdem dadurch vorteilhaft ausgestaltet sein, dass eine gemeinsame Wandlerauswerteeinrichtung für den Stromwandler und den Spannungswandler vorgesehen ist.The invention can thereby also be advantageously configured be that a common converter evaluation device for the Current converter and the voltage converter is provided.
Die Erfindung kann außerdem dadurch vorteilhaft ausgestaltet sein, dass der Isolierkörper ein von Silikonschirmen umgebe nes Lichtwellenleiterkabel aufweist. The invention can thereby also be advantageously configured be that the insulating body is surrounded by silicone screens Nes optical fiber cable has.
Durch diese Ausgestaltung wird dem Isolierkörper die notwen dige mechanische Festigkeit in Längsrichtung unter Beibehal tung der notwendigen Flexibilität verliehen.This configuration makes the insulating body necessary mechanical strength in the longitudinal direction while maintaining the necessary flexibility.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei spiels in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend beschrie ben:In the following, the invention is illustrated by means of an embodiment shown in a drawing and described below ben:
Dabei zeigtIt shows
Fig. 1 schematisch den Aufbau eines erfindungsgemäßen kom binierten Wandlers in einer Seitenansicht, Fig. 1 shows schematically the structure of the Combined transducer of the invention in a side view;
Fig. 2 schematisch die Funktionsweise des kombinierten Strom- und Spannungswandlers. Fig. 2 shows schematically the operation of the combined current and voltage converter.
An einen Hochspannungsleiter 1 ist ein kombinierter Strom- und Spannungswandler 2 angeschlossen. Der Spannungswandler 3 weist ein Isoliergehäuse 4 auf, in dessen Innerem ein Span nungsteiler resistiver oder kapazitiver Art angeordnet ist. Der Spannungsteiler ist einerseits hochspannungsseitig mit dem Hochspannungsleiter 1, andererseits erdpotentialseitig mit der auf Erdpotential liegenden Stützplatte 5 verbunden.A combined current and voltage converter 2 is connected to a high-voltage conductor 1 . The voltage converter 3 has an insulating housing 4 , inside which a voltage divider of resistive or capacitive type is arranged. The voltage divider is connected on the one hand on the high voltage side to the high voltage conductor 1 and on the other hand on the earth potential side to the support plate 5 which is at earth potential.
Es ist ein Spannungsabgriff 6 zur Spannungsmessung vorgese hen, an dem ein Anschluß liegt, der mit einer Auswerteein richtung 8 verbunden ist.It is a voltage tap 6 vorgese for voltage measurement hen, to which a terminal is connected, the direction with a Auswerteein is connected. 8
Am oberen Ende des Spannungswandlers ist ein Stromwandler 9 angeordnet, der von dem Isoliergehäuse 4 getragen und an die sem befestigt ist. Der Stromwandler 9 ist beispielsweise als rein optischer Stromwandler in Form einer den Hochspannungs leiter 1 umgebenden Lichtwellenleiterschleife 10 ausgebildet. Dieser optischer Stromwandler funktioniert in an sich bekann ter Weise unter Ausnutzung des Faraday-Effektes. Der Strom wandler 9 ist mittels eines oder mehrerer Lichtwellenleiter 11 mit der auf Erdpotential liegenden Auswerteeinrichtung 8 verbunden. At the upper end of the voltage converter, a current converter 9 is arranged, which is carried by the insulating housing 4 and attached to the sem. The current transformer 9 is designed, for example, as a purely optical current transformer in the form of an optical waveguide loop 10 surrounding the high-voltage conductor 1 . This optical current transformer works in a manner known per se using the Faraday effect. The current transformer 9 is connected by means of one or more optical waveguides 11 to the evaluation device 8 which is at ground potential.
Auf diese Weise können bei der Auswertung der Signale von dem Spannungswandlerteil und dem Stromwandlerteil die Meßgrößen der einzelnen Phasen einander zugeordnet werden, und es kann eine phasensynchrone Messung der einzelnen Phasen stattfin den.In this way, when evaluating the signals from the Voltage transformer part and the current transformer part the measured quantities of the individual phases can be assigned to each other and it can a phase-synchronous measurement of the individual phases the.
Der oder die Lichtwellenleiter 11 sind beispielsweise Be standteil eines Lichtwellenleiterkabels, das innerhalb von auf dieses aufgespritzten oder aufgeschobenen Silikonelasto merschirmen 12, 13 verläuft. Außerdem können zugfeste Ele mente vorgesehen sein, die entweder innerhalb des Lichtwel lenleiterkabels oder im Strunk der Silikonelastomerschirme 12, 13 verlaufen und die in Endarmaturen 14, 15 des flexiblen Isolierkörpers 21 abgefangen sind.The one or more optical fibers 11 are, for example, part of an optical waveguide cable which screens inside, sprayed or pushed onto this silicone elastomer 12 , 13 . In addition, tensile elements can be provided which either run within the Lichtwel lenleiterkabels or in the trunk of the silicone elastomer screens 12 , 13 and which are intercepted in end fittings 14 , 15 of the flexible insulating body 21 .
Solche zugfesten Elemente können beispielsweise aus GFK- Stäben oder zugfesten Fasern bestehen. Such tensile elements can for example be made of GRP There are rods or tensile fibers.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen kombinierten Strom- und Spannungswandlers liegt darin, daß nur ein einziges Fundament 16 für zwei Wandler notwendig ist und daß sowohl der Platzbe darf als auch der konstruktive Aufwand gegenüber Einzelwand lern erheblich reduziert ist. Außerdem wird das für einen konventionellen Spannungswandler ohnehin notwendige Isolier gehäuse 3 gleichzeitig zur Stützung des Stromwandlerteils 9 verwendet. Hierbei wird das Problem beim Schaffen einer Lichtwellenleiterverbindung des Stromwandlerteils 9 zu der Auswerteeinrichtung 8 auf einfache Weise gelöst. Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Konstruktion liegt darin, daß Strom- und Spannungswandler trennbar sind, d. h. einzeln gewartet, repariert und ersetzt werden können. Bei einem vorhandenen Spannungswandler kann ein Stromwandler in einfacher Weise nachgerüstet werden.The advantage of the combined current and voltage converter according to the invention is that only a single foundation 16 is required for two converters and that both the space and the design effort compared to single wall learners is considerably reduced. In addition, the insulating housing 3, which is anyway necessary for a conventional voltage transformer, is used at the same time to support the current transformer part 9 . Here, the problem of creating an optical fiber connection of the current transformer part 9 to the evaluation device 8 is solved in a simple manner. An advantage of the construction according to the invention is that current and voltage transformers can be separated, ie individually serviced, repaired and replaced. A current transformer can be easily retrofitted to an existing voltage transformer.
Die Fig. 2 zeigt schematisch die Funktion des kombinierten Strom- und Spannungswandlers, wobei zwei Kapazitäten 17, 18 einen kapazitiven Spannungswandler bilden, wobei fakultativ zur Ergänzung zwei Widerstände 19, 20 vorgesehen sind. Der Spannungsabgriff ist in Fig. 1 mit "6" bezeichnet.The Fig. 2 schematically shows the function of the combined current and voltage transformer, wherein two capacitors 17, 18 form a capacitive voltage transformer, being optionally provided to supplement two resistors 19, 20. The voltage tap is labeled "6" in FIG. 1.
Der Stromwandlerteil weist eine Lichtwellenleiterschleife 10 auf, die mittels zweier Lichtwellenleiter mit der gemeinsamen Auswerteeinrichtung 8 verbunden ist. In der Auswerteeinrich tung 8 ist auch die Sendeeinrichtung für polarisiertes Licht angeordnet, welches durch die Lichtwellenleiterschleife 10 geleitet und danach in der Auswerteeinrichtung auf seine Polarisation hin analysiert wird, um hieraus die Stromstärke zu bestimmen.The current transformer part has an optical waveguide loop 10 which is connected to the common evaluation device 8 by means of two optical waveguides. In the Auswerteinrich device 8 , the transmitter for polarized light is arranged, which is passed through the optical waveguide loop 10 and then analyzed in the evaluation device for its polarization to determine the current strength therefrom.
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