DE19860210A1

DE19860210A1 - Current transformers for use in a gas-insulated switchgear

Info

Publication number: DE19860210A1
Application number: DE19860210A
Authority: DE
Inventors: Erwin Reichl
Original assignee: Alstom Sachsenwerk GmbH
Current assignee: Schneider Electric Sachsenwerk GmbH
Priority date: 1998-12-24
Filing date: 1998-12-24
Publication date: 2000-06-29
Also published as: EP1014398A1; ATE282892T1; DE59911088D1; ES2227944T3; HK1030475A1; EP1014398B1; PT1014398E

Abstract

The current converter has a magnetisable annular core (1,6) enclosing a primary conductor (2) and wound with a secondary winding (7). The part of the annular core enclosing the primary conductor is located within the gas-filled enclosure (10) of the switchgear apparatus and the part of the annular core wound with the secondary winding is located outside the gas-filled enclosure.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stromwandler zum Einsatz in einer gasisolierten Schaltanlage, insbesondere in einer Mittelspannungs-Schaltanlage, mit einem ringförmigen Kern, mit einer Primärwicklung eines Primärleiters und mit einer Sekundärwicklung, durch die der Kern zumindest teilweise bewickelt ist.The present invention relates to a current transformer for Use in a gas-insulated switchgear, especially in a medium-voltage switchgear, with an annular Core, with a primary winding of a primary conductor and with a secondary winding through which the core is at least partially is wrapped.

Derartige Stromwandler dienen der Erfassung des durch den Primärleiter eines Schaltfelds einer Schaltanlage fließenden Stroms zu Schutz- und/oder Messzwecken. Bei luftisolierten Schaltanlagen erfolgt die Stromerfassung üblicherweise mittels sog. Stützer-Stromwandler, die im Verlauf der Stromschienen des Schaltfelds und somit innerhalb der metallgekapselten Schaltfelder angeordnet sind. Der Kern dieser Stromwandler ist üblicherweise ringförmig ausgebildet, was jedoch nicht mit kreisringförmig gleichzusetzen ist. Vielmehr kann der Kern auch eine von der Kreisform abweichende Form aufweisen. Der Primärleiter ist bei diesen Stromwandlern meist in mehreren Windungen durch den aus magnetisch hochpermeablem Material hergestellten Kern geführt. Der Kern ist mit der Sekundärwicklung bewickelt. Derartige Stromwandler werden auch als Wickel-Stromwandler bezeichnet.Such current transformers are used to detect the through Primary conductor of a cubicle of a switchgear flowing Current for protection and / or measurement purposes. With air-insulated Switchgear is usually measured using So-called back-up current transformers, which run along the conductor rails of the control panel and thus within the metal-enclosed Panels are arranged. The core of this current transformer is usually ring-shaped, but not with is equated circular. Rather, the core can also have a shape deviating from the circular shape. The The primary conductor of these current transformers is usually in several Windings through the material made of magnetically highly permeable manufactured core led. The core is with the Secondary winding wound. Such current transformers are also referred to as a winding current transformer.

Bei gasisolierten Schaltanlagen wählt man nach dem Stand der Technik als Stromwandler in der Regel sog. Ringkern- Stromwandler. Ringkern-Stromwandler sind Einleiter-Strom- Wandler, d. h. die Primärwicklung besteht aus einer Windung. Diese Windung wird aus dem etwa zentrisch durch den ringförmigen Kern geführten Primärleiter und der beliebig außerhalb liegenden Stromrückführung gebildet. Die Ringkern- Stromwandler sind über ihren gesamten Kernumfang mit den Windungen der Sekundärwicklung versehen. Eine Sonderform von Ringkern-Stromwandlern bilden zweiteilige Ausführungen, die aufgrund ihres Aufbaues auch nachträglich z. B. um ein bereits verlegtes Kabel herum montiert werden können. Da sowohl Kern als auch Sekundärwicklung geschnitten sind, sind sie jedoch für hohe Ansprüche an Genauigkeitsklassen nicht geeignet und auch meist als Verrechnungswandler nicht zugelassen. With gas-insulated switchgear, one chooses according to the status of Technology as a current transformer, usually so-called toroidal Power converter. Toroidal current transformers are single-wire current Converter, d. H. the primary winding consists of one turn. This turn is approximately centered by the annular core led primary conductor and any external current feedback is formed. The toroidal Current transformers are with the entire core Provide turns of the secondary winding. A special form of Toroidal current transformers form two-part designs that due to their structure also later. B. an already laid cable can be mounted around. Because both core cut as well as secondary winding, however, they are not suitable for high demands on accuracy classes and also mostly not approved as a conversion converter.

Aus dem Stand der Technik bekannte Stromwandler neuerer Bauart weisen eine sehr geringe Leistungsabgabe auf. Sie zeichnen sich durch eine äußerst lineare Abbildung des zu erfassenden Primärstroms über einen sehr weiten Strombereich aus. Der zu erfassende Strombereich reicht von wenigen Ampere bis zu Kurzschlussströmen. Derartige Stromwandler sind bspw. der sog. Rogowsky-Stromwandler oder der Kleinsignal-Stromwandler. Der Kleinsignal-Stromwandler wird in der Literatur auch als Kleinleistungs-, linearisierter oder nicht-konventioneller Stromwandler oder als induktiver Stromsensor bezeichnet. In Messwandler im Wandel, Thomas Kohl, Ansgar Müller, Dirk Scharnewski, Siegfried Werner, etz Heft 3/1997, S. 23-25 werden derartige Stromwandler neuerer Bauart näher beschrieben.Current transformers of a more recent design known from the prior art have a very low power output. they draw through an extremely linear mapping of what is to be captured Primary current over a very wide current range. The too current range ranges from a few amps to Short-circuit currents. Such current transformers are, for example, the so-called. Rogowsky current transformer or the small signal current transformer. The Small signal current transformers is also known in the literature as Low power, linearized or non-conventional Current transformer or referred to as an inductive current sensor. In Transformers in Transition, Thomas Kohl, Ansgar Müller, Dirk Scharnewski, Siegfried Werner, etz Issue 3/1997, pp. 23-25 current converters of this type are becoming closer described.

Die Schaltfelder von gasisolierten Schaltanlagen weisen von Durckbehältern umgebene gasgefüllte Schotträume auf, in denen die Komponenten der Schaltfelder angeordnet sind. Wegen der abgeschlossenen, gasgefüllten Schotträume ist ein Einbau der Stromwandler in das Innere der Schaltfelder problematisch. Deshalb werden die Stromwandler üblicherweise außerhalb der Schotträume angeordnet. In der Regel werden die Stromwandler an besonders ausgebildeten Bereichen der Druckbehälter angeordnet. Das hat jedoch den Nachteil, dass die Druckbehälter des Schaltfeldes kompliziert und aufwendig gestaltet sein müssen, um einerseits die Stromwandler aufnehmen zu können und um andererseits eine sichere Kapselung der gasgefüllten Schotträume erzielen zu können. Da die Stromerfassung für jede Phase einer Schaltanlage getrennt erfolgen muss, ist es außerdem erforderlich, dass die dreipolige Kapselung im Bereich der Stromwandler in einpolige Kapselungsabschnitte überführt wird.The control panels of gas-insulated switchgear show from Pressure-filled compartments surrounded by pressure tanks, in which the components of the panels are arranged. Because of the closed, gas-filled bulkheads is an installation of the Current transformers in the interior of the cubicles problematic. Therefore, the current transformers are usually outside the Bulkheads arranged. As a rule, the current transformers in specially designed areas of the pressure vessels arranged. However, this has the disadvantage that the Pressure vessel of the control panel complicated and expensive must be designed to the one hand the current transformer to be able to record and on the other hand a safe encapsulation to be able to achieve the gas-filled bulkheads. Since the Current detection for each phase of a switchgear separately it must also be done that the three-pole encapsulation in the area of the current transformer in single-pole Encapsulation sections is transferred.

Außerdem sind gegen das Auftreten von sog. Hüllenströmen in den einpoligen Behälterabschnitten komplizierte Isolierungen einzubringen, die jedoch die Gasdichtigkeit der Kapselung nicht beeinträchtigen dürfen. Hüllenströme sind durch Wirbelströme erzeugte Ausgleichsströme in den einpoligen Behälterabschnitten. Des weiteren erfordert die Anordnung der Stromwandler zwischen dreipoligen Abschnitten der Schaltanlage (z. B. im Bereich der Sammelschienen) soweit nicht zweiteilige Ringkernstromwandler eingesetzt werden bei der Demontage der Stromwandler eine Demontage der Druckbehälter, d. h. ein Öffnen der gasgefüllten Schotträume. Schließlich benötigen außerhalb eines gasgefüllten Schottraums angeordnete Stromwandler relativ viel Platz.In addition, the occurrence of so-called envelope currents in the single-pole container sections complicated insulation to introduce, however, the gastightness of the encapsulation must not interfere. Sheath currents are through Eddy currents generated equalizing currents in the single pole Container sections. Furthermore, the arrangement of the Current transformer between three-pole sections of the switchgear (e.g. in the area of the busbars) unless two-part Toroidal current transformers are used when dismantling the Current transformer disassembly of the pressure vessel, d. H. on Opening the gas-filled compartments. Finally need arranged outside a gas-filled bulkhead Current transformer relatively much space.

Grundsätzlich ist es auch möglich, die Stromwandler im Inneren eines gasgefüllten Schottraums anzuordnen. Auch das hat jedoch eine Reihe von Nachteilen. Zunächst einmal sind die Stromwandler schlecht zugänglich, nämlich erst nach dem Öffnen des Druckbehälters. Bei einer Nennstrom-Umstellung müssen die Stromwandler ausgetauscht werden, was sich sehr aufwendig gestaltet. Des weiteren müssen die Sekundärleiter gasdicht aus den Schotträumen herausgeführt werden. Es besteht außerdem eine verstärkte Gefahr von Überschlägen von dem Primärleiter auf die Sekundärspule. Die Eigenerwärmung der Stromwandler führt zu einer weiteren Erhöhung der Betriebstemperatur in dem Schottraum. Dadurch wird die Wärmeabfuhr aus dem Schottraum zu einem schwerwiegenden Problem. Schließlich kann es bei in einem Schottraum angeordneten Stromwandlern zu störenden kapazitiven Einkopplungen auf die Sekundärspule kommen.Basically, it is also possible to have the current transformer inside to arrange a gas-filled bulkhead. However, that too has a number of disadvantages. First of all, they are Current transformers difficult to access, namely only after opening of the pressure vessel. When changing the nominal current, the Current transformers are exchanged, which is very expensive designed. Furthermore, the secondary conductors must be gas-tight the ballrooms are led out. It also exists an increased risk of arcing from the primary conductor on the secondary coil. The self-heating of the current transformers leads to a further increase in the operating temperature in the Bulkhead. This will increase the heat dissipation from the bulkhead a serious problem. After all, in a current transformer arranged to disrupt capacitive couplings come on the secondary coil.

Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Stromwandler der eingangs genannten Art dahingehend auszugestalten und weiterzubilden, dass die vorgenannten Nachteile vermieden werden.It is therefore the object of the present invention, one Current transformers of the type mentioned in this regard to design and develop that the aforementioned Disadvantages are avoided.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von dem Stromwandler der eingangs genannten Art vor, dass der ringförmige Kern teilweise in einem gasgefüllten Schottraum der Schaltanlage und teilweise außerhalb des Schottraums angeordnet ist.To achieve this object, the invention proposes starting from the current transformer of the type mentioned that the ring-shaped core partly in a gas-filled bulkhead the switchgear and partly outside the compartment is arranged.

Der Kern des erfindungsgemäßen Stromwandlers wird durch die Wandung des gasgefüllten Schottraums in zwei Teile unterteilt. Der erfindungsgemäße Stromwandler verbindet in vorteilhafter Weise die Vorteile eines innerhalb eines Schottraums angeordneten Stromwandlers mit denen eines außerhalb eines Schottraums angeordneten Stromwandlers. Der Stromwandler mit dem zweigeteilten Kern vermeidet sämtliche vorgenannten Nachteile des Standes der Technik.The core of the current transformer according to the invention is the Wall of the gas-filled compartment divided into two parts. The current transformer according to the invention advantageously connects Way the benefits of one inside a bulkhead arranged current transformer with one outside of one Bulkhead arranged current transformer. The current transformer with the split core avoids all of the above Disadvantages of the prior art.

Dadurch dass der stromdurchflossene Sekundärteil des Stromwandlers außer halb des Schottraums angeordnet ist, kann die durch den Stromwandler während des Betriebs erzeugte Abwärme problemlos direkt an die umgebende Außenluft abgegeben werden. Außerdem treten keine Probleme mit Hüllenströmen in einpolig gekapselten Gehäuseabschnitten auf. Zudem kann der Druckbehälter des Schottraums besonders einfach ausgestaltet werden. Schließlich hat der erfindungsgemäße Stromwandler einen äußerst geringen Platzbedarf.The fact that the current-carrying secondary part of the Current transformer is arranged outside of the bulkhead, can that generated by the current transformer during operation Waste heat easily released directly into the surrounding outside air become. In addition, there are no problems with envelope currents single-pole encapsulated housing sections. In addition, the Pressure vessel of the bulkhead designed particularly simple become. Finally, the current transformer according to the invention an extremely small footprint.

Die Primärwicklung des Stromwandlers ist vorteilhafterweise auf ein Hindurchführen des Primärleiters durch das Innere des ringförmigen Kerns reduziert. Die Primärwicklung des Primärleiters weist somit physikalisch gesehen eine Windung auf. Ein Stromwandler mit einer derart ausgebildeten Primärwicklung wird auch als Einleiter-Strom-Wandler bezeichnet.The primary winding of the current transformer is advantageous upon passing the primary conductor through the interior of the annular core reduced. The primary winding of the Physically, the primary conductor therefore has one turn on. A current transformer with such a design Primary winding is also called a single-wire current converter designated.

Der ringförmige Kern des erfindungsgemäßen Stromwandlers besteht vorzugsweise aus einem magnetisierbaren Material, insbesondere aus einem Eisenwerkstoff.The ring-shaped core of the current transformer according to the invention preferably consists of a magnetizable material, in particular from an iron material.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der ringförmige Kern aus übereinander angeordneten ringförmigen Blechen besteht. Die Bleche erstrecken sich also in einer Richtung senkrecht zum Verlauf des Primärleiters. Das hat dann einen Einfluss auf den Magnetfluss in dem Kern, wenn ein mit einer magnetischen Vorzugsrichtung hergestelltes Blech verwendet wird. Die einzelnen Bleche und damit auch der Kern des Stromwandlers weisen nicht zwangsläufig eine kreisringförmige Querschnittsfläche auf. Vielmehr kann die Querschnittsfläche der Bleche beliebig ausgestaltet sein. Durch eine besondere Ausgestaltung der Querschnittsfläche der einzelnen Bleche bzw. des Kerns können die Eigenschaften des Stromwandlers gezielt beeinflusst werden. Durch Materialanhäufungen an dem außerhalb des Schottraums liegenden Teil des Kerns kann die Baugröße des im Inneren des Schottraums angeordneten Teils des Stromwandlers vermindert werden. Durch eine geeignete Ausgestaltung des Kerns im Bereich der Wandung des Schottraums, kann der Stromwandler durch entsprechende Befestigungsvorrichtungen auf einfache Weise an der Wandung des Schottraums befestigt werden. Die einzelnen Bleche des Kerns werden vorzugsweise gestanzt.According to an advantageous development of the invention suggested that the annular core be made from one another arranged annular sheets. The sheets thus extend in a direction perpendicular to the course of the primary conductor. This then has an impact on the Magnetic flux in the core if one with a magnetic Preferred direction manufactured sheet metal is used. The individual sheets and thus also the core of the current transformer do not necessarily have an annular shape Cross-sectional area. Rather, the cross-sectional area the sheets can be designed in any way. Through a special one Design of the cross-sectional area of the individual sheets or the core can target the properties of the current transformer to be influenced. Through material accumulations on the outside Part of the core lying in the bulkhead can be the size of the part of the interior of the bulkhead Current transformer can be reduced. By a suitable one Design of the core in the area of the wall of the Bulkhead, the current transformer can by appropriate Fastening devices on the wall in a simple manner of the compartment are attached. The individual sheets of the Core are preferably punched.

Alternativ wird gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, dass der ringförmige Kern aus ringförmig gewickeltem Blechband besteht. Derartig ausgebildete Kerne werden nach einem Wickelverfahren hergestellt, bei dem das Blechband, vorzugsweise unter Beigabe von Klebstoff, zu einem Kern mit einer gewünschten Wickelhöhe gewickelt wird. Das Blechband erstreckt sich also in einer Richtung parallel zum Verlauf des Primärleiters.Alternatively, according to another advantageous one Further development of the invention proposed that the ring-shaped core consists of ring-wound sheet metal strip. Such cores are formed by a winding process produced, in which the metal strip, preferably with the addition from adhesive to a core with a desired winding height is wrapped. The sheet metal strip extends in one Direction parallel to the course of the primary conductor.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Teil des ringförmigen Kerns, der außerhalb des Schottraums angeordnet ist, mit der Sekundärwicklung bewickelt ist. Das hat den Vorteil, dass die Sekundärleiter nicht gasdicht aus den Schotträumen herausgeführt werden müssen. Außerdem ist die außen liegende Sekundärwicklung von der höheren Spannung des Primärleiters dielektrisch völlig abgeschirmt. Dadurch entfällt die bspw. bei Kleinsignal-Stromwandlern problematische kapazitive Spannungs-Einkopplung. Des weiteren kann das außen liegende Teil des Stromwandlers mit der Sekundärwicklung, falls erforderlich, sehr einfach ausgewechselt werden.According to a preferred embodiment of the invention suggested that the part of the annular core that is arranged outside the bulkhead with which Secondary winding is wound. This has the advantage that the Secondary conductor not gas-tight from the compartments must be brought out. In addition, the outside Secondary winding from the higher voltage of the primary conductor completely shielded dielectric. This eliminates e.g. problematic capacitive in small signal current transformers Voltage coupling. Furthermore, the outside Part of the current transformer with the secondary winding, if required to be replaced very easily.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Teil des ringförmigen Kerns, der innerhalb des Schottraums angeordnet ist, mit der Primärwicklung versehen ist. Die Trennung von Primärwicklung und Sekundärwicklung hat den Vorteil, dass die Gefahr von Überschlägen von dem Primärleiter zu der Sekundärspule vermieden wird. Da keinerlei Spannungseinkopplungsprobleme oder Direktüberschläge zu der Sekundärwicklung auftreten können, ist der erfindungsgemäße Stromwandler auch sehr gut für Hochspannungen geeignet. According to another preferred embodiment of the invention it is proposed that the part of the annular core that is arranged within the bulkhead with which Primary winding is provided. The separation of primary winding and secondary winding has the advantage of reducing the risk of Arcing from the primary conductor to the secondary coil is avoided. Since no voltage coupling problems or direct arcing to the secondary winding can, the current transformer according to the invention is also very good suitable for high voltages.

Es ist denkbar, dass der ringförmige Kern durchgehend ausgebildet ist und die Wandung des Schottraums mit Durchführöffnungen versehen ist, durch die der Kern vom Inneren des Schottraums nach außen geführt wird. Das setzt voraus, dass die Wandung im Bereich der Durchführöffnungen gegen den Kern abgedichtet ist. Bei der Unterteilung des Kerns in einen innerhalb des Schottraums liegenden Teil und in einen außerhalb des Schottraums liegenden Teil handelt es sich bei dieser Ausführungsform somit nicht um eine physikalische sondern um eine dem Innen- bzw. Außenbereich eines Schottraumes zugeordnete Unterteilung.It is conceivable that the annular core is continuous is trained and the wall of the bulkhead with Through openings are provided through which the core of the Inside the bulkhead is led outside. That sets that the wall in the area of the through openings is sealed against the core. When dividing the core in a part inside the bulkhead and in one part outside the bulkhead is this embodiment is therefore not a physical one but to the inside or outside of one Subdivision associated with compartment.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der ringförmige Kern mindestens einen Luftspalt aufweist, durch den der Magnetweg des ringförmigen Kerns unterbrochen ist. Von "Luftspalt" wird in der nachfolgenden Beschreibung auch dann gesprochen, wenn tatsächlich kein luft- oder isoliergasgefüllter Spalt vorliegt, sondern dieser von einem nichtmagnetisierbaren Werkstoff gebildet bzw. ausgefüllt wird. Die magnetische Auslegung des Stromwandlers ist so getroffen, dass eine Sättigung praktisch erst im Bereich der Kurzschlussströme eintritt. Um auch diesen Bereich noch auszuweiten, arbeitet man bspw. mit Luftspalten im Magnetweg. Die Länge der Luftspalte beträgt vorzugsweise weniger oder gleich 1% der gesamten Magnetweglänge. According to a preferred embodiment of the invention suggested that the annular core be at least one Has air gap through which the magnetic path of the annular Kerns is interrupted. From "air gap" is in the following description also spoken if actually no gap filled with air or insulating gas is present, but this from a non-magnetizable Material is formed or filled. The magnetic The design of the current transformer is such that a Saturation practically only in the area of short-circuit currents entry. In order to expand this area as well, one works for example with air gaps in the magnetic path. The length of the air gaps is preferably less than or equal to 1% of the total Magnetic path length.

Die Luftspalte können an beliebigen Stellen auf dem Magnetweg des Kerns ausgebildet sein. Wenn die Luftspalte im Bereich der Wandung des Schottraums ausgebildet sind, dann wird der ringförmige Kern durch die Luftspalte physikalisch in einen innerhalb des Schottraums angeordneten Teil und in einen außerhalb des Schottraums angeordneten Teil unterteilt. Dazu wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass die Wandung des gasgefüllten Schottraums aus einem nicht magnetisierbaren Material besteht und dass der ringförmige Kern zwei Luftspalte aufweist, die den ringförmigen Kern in einen innerhalb des Schottraums angeordneten Teil und in einen außerhalb des Schottraums angeordneten Teil unterteilen.The air gaps can be anywhere on the magnetic path of the core. If the air gaps in the area of Wall of the bulkhead are formed, then the annular core physically into one through the air gaps part located within the bulkhead and into one part arranged outside the bulkhead. To is proposed according to a preferred embodiment, that the wall of the gas-filled bulkhead does not come from a magnetizable material and that the ring-shaped Core has two air gaps that the annular core in a part located inside the bulkhead and into one Divide the part located outside the bulkhead.

Vorteilhafterweise verläuft die Wandung des gasgefüllten Schottraums durch die Luftspalte.The wall of the gas-filled advantageously runs Bulkhead through the air gaps.

Es ist aber auch denkbar, dass nicht die Wandung selbst, sondern besondere, in die Wandung eingesetzte Wandungsteile durch die Luftspalte verlaufen. Dazu wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass die Wandung des gasgefüllten Schottraums mindestens einen Ausschnitt aufweist, in den ein Wandungsteil eingesetzt ist, das zumindest durch einen der Luftspalte verläuft. Es ist denkbar, dass die Wandung einen Ausschnitt aufweist, in dem ein Wandungsteil eingesetzt ist, das durch beide Luftspalte des ringförmigen Kerns verläuft. Das hat den Vorteil, dass eine komplette Stromwandler-Einheit, bestehend aus dem innerhalb des Schottraums angeordneten Teil des Kerns, dem außerhalb des Schottraums angeordneten Teil des Kerns und dem Wandungsteil, vorgefertigt und funktionsgeprüft werden kann. Diese Stromwandler-Einheit kann dann durch Einsetzen des Wandungsteils in den dafür vorgesehenen Ausschnitt in der Wandung eingesetzt und mit der Wandung gasdicht verbunden werden. Es ist aber auch denkbar, dass die Wandung zwei Ausschnitte aufweist, in die jeweils ein Wandungsteil eingesetzt ist. Jeweils eines der beiden Wandungsteile verläuft durch einen der beiden Luftspalte des ringförmigen Kerns.But it is also conceivable that the wall itself, but rather special wall parts inserted into the wall run through the air gaps. According to another preferred embodiment proposed that the wall at least a section of the gas-filled bulkhead has, in which a wall part is inserted, the runs through at least one of the air gaps. It is conceivable that the wall has a cutout in which a Wall part is used, the two air gaps of the annular core runs. This has the advantage that one complete current transformer unit consisting of the inside part of the core located outside the Part of the core and the wall part arranged in the bulkhead, can be prefabricated and function checked. This Current transformer unit can then by inserting the Wall part in the designated cutout in the Used wall and connected gastight to the wall become. But it is also conceivable that the wall two Has cutouts, in each of which a wall part is inserted. One of the two wall parts runs through one of the two air gaps of the annular Core.

Vorteilhafterweise ist das Wandungsteil in den Ausschnitt der Wandung des Schottraums eingeschweißt. Alternativ wird vorgeschlagen, dass das Wandungsteil an der Wandung des Schottraums verschraubt und gegenüber der Wandung mittels eines Dichtungselements abgedichtet ist.The wall part is advantageously in the cutout of FIG Wall of the bulkhead welded in. Alternatively, will proposed that the wall part on the wall of the Bulkhead screwed and against the wall by means of a sealing element is sealed.

Das Wandungsteil weist vorteilhafterweise eine andere Stärke, insbesondere eine geringere Stärke, auf als die Wandung des Schottraums. Es ist auch denkbar, dass das Wandungsteil andere magnetische und/oder elektrische Eigenschaften aufweist als die Wandung des Schottraums.The wall part advantageously has a different thickness, in particular a smaller thickness than the wall of the Bulkhead. It is also conceivable that the wall part is different has magnetic and / or electrical properties as the wall of the bulkhead.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist der innerhalb des Schottraums angeordnete Teil des ringförmigen Kerns geerdet. Vorzugsweise ist auch der außerhalb des Schottraums angeordnete Teil des ringförmigen Kerns geerdet.According to an advantageous embodiment, the inside part of the annular core of the bulkhead grounded. It is also preferably outside the compartment arranged part of the annular core grounded.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der innerhalb des gasgefüllten Schottraums angeordnete Teil des ringförmigen Kerns an der Innenseite der Wandung des Schottraums befestigt ist. Vorteilhafterweise ist der innerhalb des gasgefüllten Schottraums angeordnete Teil des ringförmigen Kerns mittels eines Spannbandes an der Innenseite der Wandung des Schottraums befestigt. Die Enden des Spannbandes sind an der Wandung befestigt, vorzugsweise mit der Wandung verschraubt.According to a preferred development of the invention suggested that the inside the gas-filled compartment arranged part of the annular core on the inside of the Wall of the bulkhead is attached. It is advantageous the part located inside the gas-filled compartment of the annular core by means of a tension band on the Attached to the inside of the bulkhead wall. The ends the tensioning strap are attached to the wall, preferably screwed to the wall.

Ebenso wird vorgeschlagen, dass der außerhalb des gasgefüllten Schottraums angeordnete Teil des ringförmigen Kerns an der Außenseite der Wandung des Schottraums befestigt ist. Der außerhalb des gasgefüllten Schottraums angeordnete Teil des ringförmigen Kerns ist vorteilhafterweise mittels einer Bandschelle an der Außenseite der Wandung des Schottraums befestigt ist. Die Enden der Bandschelle sind an der Wandung befestigt, vorzugsweise mit der Wandung verschraubt. Außer den hier aufgeführten Befestigungsmöglichkeiten können die Teilkerne des ringförmigen Kerns auf beliebig andere Art an der Wandung des Schottraums befestigt sein. It is also proposed that the gas-filled outside Part of the annular core arranged on the bulkhead Outside the wall of the bulkhead is attached. The part of the gas tank located outside the gas-filled compartment annular core is advantageously by means of a Band clamp on the outside of the bulkhead wall is attached. The ends of the band clamp are on the wall attached, preferably screwed to the wall. Except the Fastening options listed here can Partial cores of the annular core in any other way be attached to the wall of the bulkhead.

Schließlich wird gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, dass der Stromwandler als ein Kleinsignal-Stromwandler ausgebildet ist.Finally, according to a preferred development, the Invention proposed that the current transformer as a Small signal current transformer is formed.

Vier bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.Four preferred embodiments of the invention are described in The following explains the drawings.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Stromwandler gemäß einer ersten Ausführungsform; FIG. 1 shows a power converter according to a first embodiment;

Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Stromwandler gemäß einer zweiten Ausführungsform; FIG. 2 shows a current transformer according to a second embodiment;

Fig. 3 einen erfindungsgemäßen Stromwandler gemäß einer dritten Ausführungsform; und FIG. 3 shows a current transformer according to the invention according to a third embodiment; and

Fig. 4 einen erfindungsgemäßen Stromwandler gemäß einer vierten Ausführungsform. Fig. 4 shows a current transformer according to the invention according to a fourth embodiment.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Stromwandler zum Einsatz in einer gasisolierten Schaltanlage, insbesondere in einer Mittelspannungs-Schaltanlage, dargestellt. Der Stromwandler weist einen ringförmigen Kern 1, 6 auf, mit einer Primärwicklung eines Primärleiters 2 und mit einer Sekundärwicklung 7 einer Sekundärspule 9, durch die der Kern 1, 6 zumindest teilweise bewickelt ist. Der in dem Primärleiter 2 fließende Strom soll durch den erfindungsgemäßen Stromwandler erfasst werden. Der ringförmige Kern 1, 6 ist teilweise in einem gasgefüllten Schottraum 10 der Schaltanlage und teilweise außerhalb des Schottraums 10 angeordnet. Der Teil 6 des ringförmigen Kerns 1, 6, der außerhalb des Schottraums 10 angeordnet ist, ist mit der Sekundärwicklung 7 der Sekundärspule 9 bewickelt. Der Teil 1 des ringförmigen Kerns 1, 6, der innerhalb des Schottraums 10 angeordnet ist, ist mit der Primärwicklung des Primärleiters 2 versehen. Die Primärwicklung ist auf ein Hindurchführen des Primärleiters 2 durch das Innere des ringförmigen Kerns 1, 6 reduziert. Der ringförmige Kern 1, 6 weist fertigungsbedingt einen rechteckigen Querschnitt auf. Im Bereich des Teilkerns 1 sind Elektroden 3a und 3b angeordnet, die dazu dienen, das elektrische Feld im Bereich des Teilkerns 1 zu verbessern und damit einen minimalen Abstand zwischen dem stromführenden Primärleiter 2 und dem geerdeten Teilkern 1 zu ermöglichen.In Fig. 1 is an inventive current transformer for use in a gas-insulated switchgear, shown in particular in a medium-voltage switchgear. The current transformer has an annular core 1 , 6 , with a primary winding of a primary conductor 2 and with a secondary winding 7 of a secondary coil 9 , through which the core 1 , 6 is at least partially wound. The current flowing in the primary conductor 2 is to be detected by the current transformer according to the invention. The ring-shaped core 1 , 6 is partly arranged in a gas-filled compartment 10 of the switchgear and partly outside the compartment 10 . The part 6 of the annular core 1 , 6 , which is arranged outside the bulkhead 10 , is wound with the secondary winding 7 of the secondary coil 9 . Part 1 of the ring-shaped core 1 , 6 , which is arranged inside the bulkhead 10 , is provided with the primary winding of the primary conductor 2 . The primary winding is reduced to passing the primary conductor 2 through the interior of the annular core 1 , 6 . The ring-shaped core 1 , 6 has a rectangular cross section due to the manufacturing process. In the region of part of the core 1 the electrodes 3 a and 3 are disposed b which serve to improve the electric field in the region of the part of the core 1 and thus to allow minimum distance between the current-carrying primary conductor 2 and the ground part core. 1

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Teilkern 1 mittels eines Spannbandes 4 an der Innenseite der Wandung 5 des gasgefüllten Schottraums 10 befestigt. Der Teilkern 6 ist an der Außenseite der Wandung 5 des gasgefüllten Schottraums 10 mittels einer Bandschelle 8 befestigt. Selbstverständlich sind eine Reihe alternativer Befestigungsmöglichkeiten denkbar. In the embodiment shown in FIG. 1, the partial core 1 is fastened to the inside of the wall 5 of the gas-filled bulkhead 10 by means of a tension band 4 . The partial core 6 is fastened to the outside of the wall 5 of the gas-filled bulkhead 10 by means of a band clamp 8 . Of course, a number of alternative fastening options are conceivable.

Der ringförmige Kern 1, 6 weist zwei Luftspalte auf, durch die der Magnetweg des ringförmigen Kerns 1, 6 unterbrochen ist. Die Luftspalte unterteilen den ringförmigen Kern 1, 6 in den Teilkern 1 und den Teilkern 6. Durch die Luftspalte in dem magnetischen Kreis wird der Eintritt der Eisensättigung zu höheren Stromwerten hin verschoben. Die Wandung 5 besteht aus einem nicht magnetisierbaren Werkstoff und ist in den Luftspalten angeordnet.The annular core 1 , 6 has two air gaps through which the magnetic path of the annular core 1 , 6 is interrupted. The air gaps divide the annular core 1 , 6 into the partial core 1 and the partial core 6 . The entry of iron saturation is shifted towards higher current values by the air gaps in the magnetic circuit. The wall 5 consists of a non-magnetizable material and is arranged in the air gaps.

In Fig. 2 ist ein erfindungsgemäßer Stromwandler gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels dargestellt. Der Aufbau des Stromwandlers aus Fig. 2 entspricht im Wesentlichen dem Aufbau des Stromwandlers aus Fig. 1. Im Unterschied zu diesem weist der Stromwandler aus Fig. 2 jedoch einen anderen Aufbau im Bereich der Luftspalte auf. Die Wandung 5 des Schottraums 10 ist mit zwei Ausschnitten 11 versehen, in die Wandungsteile 12 mit einer geringeren Materialstärke als die Wandung 5 gasdicht eingesetzt sind. Die Wandungsteile 12 sind in die Ausschnitte 11 eingeschweißt. Dieses Ausführungsbeispiel ist dann besonders vorteilhaft, wenn die Materialstärke der Wandung 5 relativ groß ist, oder wenn aus anderen Gründen ein kürzerer Luftspalt wünschenswert erscheint. Die eingesetzten Wandungsteile 12 lassen ferner die Möglichkeit zu, von der übrigen Wandung 5 abweichende Materialien mit z. B. besseren oder gerichteten magnetischen Eigenschaften und/oder elektrischen Eigenschaften (z. B. einem geringeren elektrischen Leitwert zur Vermeidung von Wirbelströmen) einzusetzen.In FIG. 2, an inventive power converter is shown a second embodiment in accordance with. The structure of the current transformer from FIG. 2 essentially corresponds to the structure of the current transformer from FIG. 1. In contrast to this, the current transformer from FIG. 2 has a different structure in the area of the air gaps. The wall 5 of the bulkhead 10 is provided with two cutouts 11 , into which wall parts 12 with a lower material thickness than the wall 5 are inserted in a gas-tight manner. The wall parts 12 are welded into the cutouts 11 . This embodiment is particularly advantageous if the material thickness of the wall 5 is relatively large, or if a shorter air gap appears desirable for other reasons. The wall parts 12 used also allow the possibility of 5 different materials with z. B. better or directed magnetic properties and / or electrical properties (z. B. a lower electrical conductivity to avoid eddy currents).

Während bei den Ausführungsbeispielen aus den Fig. 1 und 2 jeweils eine getrennte Montage des Teilkerns 1 und des Teilkerns 6 bei der Montage des Schaltfeldes erforderlich ist, ermöglicht das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 eine Vorfertigung des kompletten Stromwandlers als eine Einheit, bestehend aus dem Teilkern 1, dem Teilkern 2 und einem Wandungsteil 14, und den Einbau der kompletten Stromwandler- Einheit bei der Schaltfeldmontage. Dieses Vorgehen ist besonders dann vorteilhaft, wenn z. B. für einen Stromwandler, der für Verrechnungs- oder Messzwecke verwendet wird, eine Prüfung und Abnahme des Stromwandlers durch ein neutrales Eichamt oder dessen Beauftragten erforderlich ist, die nur an der komplett zusammengebauten Stromwandler-Einheit vorgenommen werden kann.While in the exemplary embodiments from FIGS . 1 and 2 a separate assembly of the partial core 1 and the partial core 6 is required in the assembly of the switch panel, the exemplary embodiment according to FIG. 3 enables the complete current transformer to be prefabricated as a unit consisting of the partial core 1 , the partial core 2 and a wall part 14 , and the installation of the complete current transformer unit in the panel mounting. This procedure is particularly advantageous if, for. B. for a current transformer that is used for billing or measurement purposes, a test and acceptance of the current transformer by a neutral calibration agency or its representative is required, which can only be carried out on the fully assembled current transformer unit.

Bei dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 3 ist in den beiden Luftspalten zwischen dem Teilkern 1 und dem Teilkern 6 das Wandungsteil 14 angeordnet. Der Teilkern 1, das Wandungsteil 14 und der Teilkern 6 sind zu der Stromwandler-Einheit zusammengefasst. Diese Stromwandler-Einheit wird in einen in der Wandung 5 des Schottraums 10 ausgebildeten Ausschnitt 13 als komplette Einheit eingesetzt. Dazu wird das Wandungsteil 14 im Bereich des Ausschnitts 13 mit der Wandung 5 verschraubt. Zwischen dem Wandungsteil 14 und der Wandung 5 verläuft ein Dichtungselement 15 aus einem Elastomer. Es ist aber auch denkbar, das Wandungsteil 14 in den Ausschnitt 13 der Wandung 5 einzuschweißen.In the exemplary embodiment from FIG. 3, the wall part 14 is arranged in the two air gaps between the partial core 1 and the partial core 6 . The partial core 1 , the wall part 14 and the partial core 6 are combined to form the current transformer unit. This current transformer unit is inserted into a cutout 13 formed in the wall 5 of the compartment 10 as a complete unit. For this purpose, the wall part 14 is screwed to the wall 5 in the region of the cutout 13 . A sealing element 15 made of an elastomer runs between the wall part 14 and the wall 5 . However, it is also conceivable to weld the wall part 14 into the cutout 13 of the wall 5 .

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß der Fig. 1 bis 3 ist der ringförmige Kern 1, 6 der dargestellten Stromwandler aus einem ringförmig gewickelten Blechband gefertigt. Bei diesem Wickelverfahren wird das dünne Band aus Magnetblech, z. B. unter Beigabe eines Klebstoffes, zu dem Kern 1, 6 mit der erforderlichen Wickelhöhe gewickelt und später im Bereich der Luftspalte in die gewünschten Teilkerne 1, 6 aufgetrennt. Bei dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 4 weist der dargestellte Stromwandler einen Kern 1, 6 auf, der aus entsprechend geformten, übereinander angeordneten, ringförmigen Magnetblechen aufgebaut ist. Die Magnetbleche werden üblicherweise durch Stanzen hergestellt. Bei einem derart aufgebauten Kern 1, 6 kann dessen Form auf einfache Weise beliebig variiert werden. Dadurch kann bspw. durch eine gedrängte Bauweise des Teilkerns 6 außerhalb des Schottraums 10 eine geringere Baugröße des Kerns 1, 6 und damit des gesamten Stromwandlers erzielt werden. Eine Ausführung von gegenüber dem übrigen Kernquerschnitt großflächigeren Polschuhen ermöglicht eine Beeinflussung der magnetischen Feldstärke zu kleineren spezifischen Werten hin. Außerdem können die Teilkerne 1, 6 im Bereich der Wandung 5 derart ausgestaltet werden, dass sie auf eine einfache Weise schnell und sicher an der Wandung 5 befestigt werden können. Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Teilkerne 1, 6 mittels Spannklammern 16 gegeneinander verspannt.In the exemplary embodiments according to FIGS. 1 to 3, the annular core 1 , 6 of the current transformers shown is made from an annularly wound sheet metal strip. In this winding process, the thin strip of magnetic sheet, for. B. with the addition of an adhesive, wound to the core 1 , 6 with the required winding height and later separated into the desired partial cores 1 , 6 in the area of the air gaps. In the exemplary embodiment from FIG. 4, the current transformer shown has a core 1 , 6 which is constructed from appropriately shaped, annular magnetic sheets arranged one above the other. The magnetic sheets are usually produced by stamping. In the case of a core 1 , 6 constructed in this way, its shape can be varied as desired in a simple manner. As a result, for example, a compact construction of the partial core 6 outside the bulkhead 10 enables a smaller size of the core 1 , 6 and thus of the entire current transformer to be achieved. A design of pole pieces with a larger surface area than the rest of the core cross section enables the magnetic field strength to be influenced towards smaller specific values. In addition, the partial cores 1 , 6 in the region of the wall 5 can be designed in such a way that they can be fastened to the wall 5 quickly and safely in a simple manner. In the embodiment shown in FIG. 4, the partial cores 1 , 6 are clamped against one another by means of clamping clips 16 .

Zwischen den Teilkernen 1, 6 sind die Wandungsteile 12 eingespannt. Die Teilkerne 1, 6 sind über die Spannklammern 16 an der Wandung 5 befestigt.The wall parts 12 are clamped between the partial cores 1 , 6 . The partial cores 1 , 6 are fastened to the wall 5 via the clamping clips 16 .

Claims

1. Current transformer for use in a gas-insulated switchgear, in particular in a medium-voltage switchgear, with an annular core ( 1 , 6 ), with a primary winding of a primary conductor ( 2 ) and with a secondary winding ( 7 ) through which the core ( 1 , 6 ) is at least partially wound, characterized in that the annular core ( 1 , 6 ) is arranged partly in a gas-filled compartment ( 10 ) of the switchgear and partly outside the compartment ( 10 ).

2. Current transformer according to claim 1, characterized in that the primary winding is reduced to a passage of the primary conductor ( 2 ) through the interior of the annular core ( 1 , 6 ).

3. Current transformer according to claim 1 or 2, characterized in that the annular core ( 1 , 6 ) consists of a magnetizable material.

4. Current transformer according to claim 3, characterized in that the annular core ( 1 , 6 ) consists of an iron material.

5. Current transformer according to one of claims 1 to 4, characterized in that the annular core ( 1 , 6 ) consists of stacked annular sheets.

6. Current transformer according to one of claims 1 to 4, characterized in that the annular core ( 1 , 6 ) consists of annularly wound sheet metal strip.

7. Current transformer according to one of claims 1 to 6, characterized in that the part ( 6 ) of the annular core ( 1 , 6 ), which is arranged outside the bulkhead ( 10 ), is wound with the secondary winding ( 7 ).

8. Current transformer according to one of claims 1 to 7, characterized in that the part ( 1 ) of the annular core ( 1 , 6 ), which is arranged within the bulkhead ( 10 ), is provided with the primary winding.

9. Current transformer according to one of claims 3 to 8, characterized in that the annular core ( 1 , 6 ) has at least one air gap through which the magnetic path of the annular core ( 1 , 6 ) is interrupted.

10. Current transformer according to claim 9, characterized in that the wall ( 5 ) of the gas-filled bulkhead ( 10 ) consists of a non-magnetizable material and that the annular core ( 1 , 6 ) has two air gaps which form the annular core ( 1 , 6 ) into a part ( 1 ) arranged inside the compartment ( 10 ) and a part ( 6 ) arranged outside the compartment ( 10 ).

11. Current transformer according to claim 10, characterized in that the wall ( 5 ) of the gas-filled compartment ( 10 ) runs through the air gaps.

12. Current transformer according to claim 10, characterized in that the wall ( 5 ) of the gas-filled compartment ( 10 ) has at least one cutout ( 11 ; 13 ) into which a wall part ( 12 ; 14 ) is inserted, which is at least through one of the air gaps runs.

13. Current transformer according to claim 12, characterized in that the wall part ( 12 ; 14 ) is welded into the cutout of the wall.

14. Current transformer according to claim 12, characterized in that the wall part ( 12 ; 14 ) on the wall ( 5 ) of the bulkhead ( 10 ) is screwed and sealed against the wall ( 5 ) by means of a sealing element ( 15 ).

15. Current transformer according to one of claims 12 to 14, characterized in that the wall part ( 12 ; 14 ) has a different thickness, in particular a smaller thickness than the wall ( 5 ) of the bulkhead ( 10 ).

16. Current transformer according to one of claims 12 to 15, characterized in that the wall part ( 12 ; 14 ) has different magnetic and / or electrical properties than the wall ( 5 ) of the bulkhead ( 10 ).

17. Current transformer according to one of claims 10 to 16, characterized in that the part ( 1 ) of the annular core ( 1 , 6 ) arranged inside the bulkhead ( 10 ) is grounded.

18. Current transformer according to one of claims 10 to 17, characterized in that the part ( 6 ) of the annular core ( 1 , 6 ) arranged outside the bulkhead ( 10 ) is grounded.

19. A current transformer according to any one of claims 10 to 18, characterized in that arranged inside the gas-filled space (10) part (1) of the annular core (1, 6) attached to the inside of the wall (5) of the bulkhead compartment (10) is.

20. Current transformer according to claim 19, characterized in that the part ( 1 ) of the annular core ( 1 , 6 ) arranged inside the bulkhead ( 10 ) by means of a tensioning band ( 4 ) on the inside of the wall ( 5 ) of the bulkhead ( 10 ) is attached.

21. A current transformer according to any one of claims 10 to 20, characterized in that the arranged outside the gas-filled space (10) part (6) of the annular core (1, 6) attached to the outside of the wall (5) of the bulkhead compartment (10) is.

22. Current transformer according to claim 21, characterized in that the part ( 6 ) of the annular core ( 1 , 6 ) arranged outside the bulkhead ( 10 ) by means of a band clamp ( 8 ) on the outside of the wall ( 5 ) of the bulkhead ( 10 ) is attached.

23. Current transformer according to one of claims 1 to 22, characterized characterized that the current transformer as a Small signal current transformer is formed.