DE2115663A1

DE2115663A1 - Stehender Durchfürhungsstromwandler

Info

Publication number: DE2115663A1
Application number: DE19712115663
Authority: DE
Inventors: Denji Yokohama; Toyota Eisuke Hiratsuka Kanagawa; Ito Susumu Yokohama; Wada Kenji Yomato Kangawa; Tsubouchi (Japan)
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1970-03-31
Filing date: 1971-03-31
Publication date: 1971-10-21
Also published as: US3668513A

Description

ΪΟΚιΌ ίΐΗΙΒΑϊΜΑ üLüGTilTO 00. « I>1'D, Kai/asaki-shi, Japan

"Stehender ihirchführunftsatromwandler "

Die Erfindung betrifft einen aufrechten oder stehenden Durchfiiiirungssfcrorawandler, der β ich benndera für die Massenproduktion eignen soll,

Tw ttllgeniGincn oJnd stehende Durchführungsstrouiwandler, die in elektrischen Wechaelatroraleistungskreisen verwendet werden, um die Stromamplitude des Kreises zu messen, von unterschiedlichen Abmessungen jeweils in Anpassung an die elektrischen Stromkreise mit verschiedenen Nennwerten. Hierdurch wird aber bei Burcliführurigssti'omwandlern verhindert, daß deren Herstellungsko.-sVjn vermindert werden, da auf diese Weise die Stromwandler t'J jtit standardisier t" werdsn.

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Bei einem üblichen Durchführungsstromwandler wird eine W_andler~ anordnung mit einem Kern und auf diesem K*ern gewickelten Primär- und Sekundärwicklungen am unteren oder Bodenteil einer isolierenden Röhre oder Hülse angeordnet; ein mit einer stromführenden Leitung in Reihe zu schaltender Leiter ist vom Kopf der Hülse in den unteren oder Bodenteil der Hülse oder Durchführung geführt und bildet eine Primärwicklung der · Wandleranordnurig und wird wieder nach oben durch die Hülse geführt. Bine Hülse oder Durchführung eines aufrechten DurchführungBstromwandlers für Hochspannung ist selbst relativ hoch, um beständig gegen die Höhe der Leitungsspannung zu sein} somit wird der erwähnte in die Durchführung geführte Leiter länger. Außerdem muß beim Durchführungsstromwandler zum Messen eines größeren Stroms der Leiter mit einem größeren Querschnitt auch eine größere durchgehende Strombelastung aufnehmen. Somit wird solch ein DurcbSihrungsstromwandler relativ teuer.

Um die genannten Nachteile zu beheben gibt es eine andere Bauart eines aufrechten Durchführungsstromwandlers, der mit einer auf dem Isolierrohr oder der Hülse angeordneten Wandleranordnung versehen ist. Bei dieser Bauart ist ein Leiter in Reihe zu einer stromführenden Leitung gelegt und kann einfach durch ein Fenster eines Eisenkerns der Wandleranordnung am Kopf der Hülee oder Durchführung gesteckt werden, wodurch somit die Leiterlänge kurz wird. Da jedoch die Wandleranordnung im allgemeinen ein größeres Gewicht hat, ist der oben auf der tfandleraaordnung angeordnete Durebführungestromwandler hinsichtlich seiner Sicherheit gegen Erdbeben nicht wünschenswert»

Erfindungsgemäß soll nun ein neuartiger und verbesserter aufrechter Stromwandler vorgeschlagen werden, wobei die Standardisierung zum Herstell-an des Wandlers von aufrechter

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Bauart leicht zur Verminderung von dessen Herstellungskosten durchgeführt werden kann.

Auch soX3 ein Durchführungsstromwandler der aufrechten Bauart 0Uüi Messen eines Leitungsstromes größerer Amplitude vorgeschlagen werden, wobei ein Zuftihrungsleiter mit einem relativ geringeren Querschnitt in die Hülse oder Durchführung zur Bildung einer Primärwicklung eines Hauptstromwandlers am Bodenteil der Hülse oder Durchführung eingeführt wird.

Darüber hinaus soll der Durchführungestromwandler beachtliche Eigenschaften hinsichtlich der Sicherheit gegen Erdbeben aufweisen.

.Erfindungsgemäß werden diese und andere Ziele der Erfindung erreicht durch einen am Kopf von Isolierrohr oder Durchführung angeordneten Hilfestromwandler. Primär- und Sekundärwicklungen des Hilfsstromwandlers haben leiter, die durch ein Fenster eines Eisenkerns in einer Richtung entgegengesetzt eu der des durabgehenden Stromflusses sich erstrecken und parallel geschaltet sind. Die parallel geschalteten Primär-und Sekundärwicklungen des Hilfsstromwandlers warden dann in Reihe zu einer elektrischen Stromleitung gelegt, um die diesbezügliche Strom- amp.li tude zu aessen, iSin Pührungsleiter, der einen um die Stromwandlung zwischen Primär- und Sekundärwicklungen des Hilfetromwandlere verminderten Strom der Sekundärwicklung des Hilfstromwandler führt, wird in die Hülse oder Durchführung ζην Bildung einer Hauptwicklung eines Haupststromwandlers geführt, wobei letztere sich am Bodenteil des Gehäuses befindet und wird dann nach oben durch die Hülse oder Durchführung geführt.

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Beim erfindungsgeraäßen Burehführungsstromwandler sind also die parallel-geschalteten Primär- und Sekundärwicklungen dea Hilfsstromwandlera in Reihe mit einer elektrischen Stromleitung höherer Spannung geschaltet, um einen stärkeren Strom durch diese su führen. Ein Führungsleiter der Sekundärsjmle des Hilfsstromwandlers wird in den Boden der Hülse unter Bildung einer Primärwicklung eines Hauptstromwandlera, der sich am Boden der Hülse befindet; geführt, und dann nach oben wieder durch die Hülse geführt» Es wird so möglich, die Abmessungen der in den Boden der Hülse eingeführten stromführenden Leitungen aufgrund der Einstellung des Stromwandlerverhältnisses zwischen den Primär- und Sekundärwicklungen des Hilfsstromv/andlers zu vermindern und den Stromwandler zu standardisieren, so daß er für Massenproduktion geeignet ist, da ja der Sekundärstrom dea Hilfstromwandlers auf eine konstante Amplitude fixiert werden kann.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen

Pig_o 1 eine teilgeschnittene Stirnansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Durchführungsstromwandlers der stehenden Bauart nach der Erfindung zeigt;

Fig. 2 ist ein Ersatzschaltbild des in Pig. 1 gezeigten Durchführungsstromwandlers;

Pig. 3 ist.ein Ersatzschaltbild des Durchführungsstromwandlers nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung;

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Fig. 4 zeigt ein Schaltbild des Durchführungsstromwandlers nach einer weiteren Ausführungsform und

Pig. 5 ist ein Schaltbild durch einen solchen Wandler nach einer anderen Ausführungsform,

In Fig. 1 ist ein aufrechter oder stehender Durchführungsstromwandler allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet und umfaßt ein unteres Gehäuse 11, einen hierin angeordneten Hauptstromwandler 12, ein stehendes isolierendes Rohr oder eine . a Durchführung 13» die auf dem Gehäuse 11 angeordnet ist, einen Hilfsstromwandler 14- am Kopf der stehenden Hülse 13 und ein Gehäuse 15, welches unter Abdichtung den Hilfsstromwandler 14 hierin einschließt.

Der Hilfsstromwandler 14 uuifüßt einen üblichen gewicMten Eisenkern 1b mit einem Fenster 17, durch welches ein Leiter der Primärspule 18 sich erstreckt. Die gegenüberliegenden Jinden von Leiten- oder Primärwicklung sind durch Isolatoren 19 und 20 geführt, die auf den Seitenwandungen des Gehäuses 15 gelagert sind; Klemmen 21 und 22 sind mit den .binden nichtdargestellter elektrischer Stromleitungen verbunden. .Beim Uilfs-

stromwandler 14 ist auch eine Sekundärwicklung 23 um den jiisen- \ kern 16 gewickelt und die ünden der Klemmen der Sekundärwicklung 23 sind jeweils mit den sich gegenüberstehenden .tändteilen des Leiters oder der Primärwicklung 18 durch Mhrungsleiter 24 und 25 an den Außenbereichen des Fensters 17 verbunden. So sind die Primär- und Sekundärwicklungen 18 und 23 parallel zueinander geschaltet.

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Ea wird nun der Fall betrachtet, daß elektrischer Strom von der Klemme 21 zur Klemme 22 während einer Wechselstromhalbperiode fließt. Aus Fig. 1 erkennt man, ά&Β der Leiter oder die Primärwicklung 18 sich durch das Penater 17 des Kerns 16 von links nach rechts erstreckt; dagegen verläuft die Sekundärwicklung 23 durch dasitenster 17 von rechts nach links jeweils entsprechend der Strorarichtung. Anders ausgedrückt, die Primär- und Sekundärwicklungen 18 und 23 sind um den Kern 16 in Richtung entgegengesetzt zueinander gewickelt und parallel geschaltet. So können die durch den leiter 18 und die Nebenschlußzuleitungen 24 und 25 fließenden leitungsströme bezüglich einander die gleiche Krchtung haben.

Die Sekundärwicklung 23 des Hilfsstromwandlers H hat eine Zwischenanzapfung 26 und eine Endklemme 27, wache selektiv mit der Zuführungsleitung 28 über eine Leitung 29 verbunden sind.

Der in der obengenannten V/eise aufgebaute Hilfsstromwandler 14 ist an Hülse oder Durchführung 13 mittels einer üblichen Bsfestigungseinrichtung 30 befestigt.

Der Hauptstronwandler 12 hat einen Wieklungseisenkern 31 mit Primärwicklung 32 und Sekundärwicklung 33, die auf dem Kern 31 gewickelt sind und igt auf der BasiB des Gehäuses 11 über einen isolierenden Träger 35 getragen. Die Zuführungsleitung 28 wird nach unten durch Hülse oder Durchführung 13 und dann um den Kern 31 durch ein 3?enster 34 des Kerns unter Bildung der Primärwicklung 32 gewickelt und dann wird das .rinde der Primärwicklung 32 nach oben über die Zuführungsleitung 2f5, die eich durch die Hülse 13 erstreckt, rückgeführt..

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Die Hauptstromwandler-Anordnung 12, welche Kern 31, Primär- und Sekundärwicklungen 32 und 33 sowie die Paare von Zuführungsleitungen 28 und 25 umfaßt, kann in der Harzisolierung 36 geformt sein.

Auch ein üblicher Kondensatorkonus40 utn die Hochspannungszuführungs-1Gi hingen 25 uud 28 sowie die Hauptwandler-Anordnimg 12 ist vorgesehen, um so don Potentialgradienten auf mäßige Vierte zu bringen. Obwohl nicht dargestellt, wird irgendein geeignetes j sol " ..-.·rendes und kühlendes Fluid wie beispielsweise Mineralöl und gasförmiges Schwefelhexafluorid (S3?/-) in das G-ehäuse 11 und die Hülse 13 gefüllt

Der Ausgang der Sekundärwicklung 33 des Hauptstromwandler wird über ein Paar von Klemmen 37 und 38 herausgeführt, die auf der Sejtenwandung des Gehäuses 11 angebracht sind und wird verwendet, um irgendwelche geeignete Bürden wie beispielsweisο Meßgeräte und Schutzrelais zu erregen bzw» mit.Strom zu versorgen.

Das Ersatzschaltbild des Durchführungsstromwandlers 10 der steheiden Bauart nach Fig. 1 ist in Mg. 2 dargestellt.

Die Primär- und Sekundärwicklungen 18 und 23 des Hilfetromwanölers 14, die parallel zueinander gelegt sind, sind in Reibe mit einer elektrischen Stromquelle durch Klemmen 21 und 22 geschaltet.

Unter der Annahme, daß die Anzahl der Windungen der Primärwicklung 18 des Hilfsstromwandlers 10 eine Windung wie in Fig. 1 dargestellt ist, aufweist, ist die Anzahl der Windungen der Sekundärwicklung 23 desselben gleich 9, die Amplitude des Nennstroms beträgt 4000 Ampere wodurch ein verminderter Strom

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von 400 Ampere durch die Sekundärwicklung 23 und der Rest von 3 6oo Ampere durch die Primärwicklung 18 fließen kann. Somit kann der reduzierte Strom von 400 Ampere durch die Primärwicklung 32 des Hauptwandlers 12 über die Zuführungsleitungen 28 und 25 fließen. In dieoem lall kann ein Wennstrom z,B. 5 Ampere, an den Klemmen 37 und 38 der Sekundärwicklung 33 des Hauptstrocwandlers ^Λ-2 abgenommen werden.

Nimmt der Mennleitungsstrom eine Amplitude von 2000 Ampere an, wird die Zwischeiianzapfung 26 anstelle der Anzapfung 27 benutzt, um die Windungsanzahl der Sekundärwicklung 23 des Hilfastromwandlers 10 von den genannten neun Windungen auf vier Windungen zu ändern. Für diesen Fall wird es klar, daß die Stromamplitude der Sekundärwicklung 23 die gleiche Amplitude, nämlich 400 Ampere annimmt, andererseits wird die Stromamplitude der Primärwicklung *8 zu einer Amplitude von 1600 Ampere.

iis ist also klar, daß ein Hauptstromwandler 12 von gleicher Nennleistung allgemein in elektrischen Stromleitungen mit jeweils untersd&edlichen Hennströmen Verwendung finden kann.

JSs wird ferner klar, daß ein Hilfastromwandler 14 leicht durch einen anderen mit der gleichen Nennleistung ohne irgendeine Änderung der Hauptstromwandleranordnung 12 geändert werden kann. Somit können Hauptstrorawandler-Anordnungen 12 mit gleichen Nennströmen_s Abmessungen und gleichem Aufbau allgemein für verschiedene Stromleitungen mit jeweils verschiedenen Nennetrömen verwendet verden.

Auf diese Weise kann die Standardisierung der Hauptstrumwandleranordnung 12 leicht erreicht werden und hierdurch die Herstellungskosten eines Stromwandler 10 der stehenden Bauart vermindert werden, um so zur Massenproduktion geeignet zu sein.

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Man sieht also, daß aufgrund der Tatsache, daß der Hauptstromwanl· ler 12 am JBodeiiteil der Hülse 13 angeordnet ist, der Schwerpunkt des Stromwandlers stehender Bauart in einer niedrigen Lage verbleibt und so wirksam gegen Erdbeben beständig ist,

Weiter sieht man, daß darum, weil der reduzierte Strom der Primärwlclclung 32 dea Hauptstromwandlero 12 durch dleZuführungsleitungen 25 und 28 zugeführt wird, die Querschnittsflachen der Zuführungsleitungen 25 und 28 sowie der Primärwicklung 32 wirksam vermindert werden können, um die Kupfer- oder Aluminiumraenge hierfür einzusparen* *

Nach einer anderen in Pig. 3 dargestellten Ausführungsform hat der Hilfsstromwandler H ein Paar von Sekundärwicklungen 230 und 330, die jeweils die gleiche Anzahl .von Windungen aufweisen. Es wird so möglich, den Hilfe stromwandler 14 auf zwei verschiedene Arten zu verwenden, indem man entweder Reihenschaltung oder Parallelschaltung der Paare von Wicklungen 230 und 330 vorsieht.

!fach der weiteren in Fig* 4 dargestellten Ausführungsform ist ein zusätzlicher Hilfsstromwandler 140 mit einer Primärwicklung 180 und einer Sekundärvrieklung 430 ähnlich der der Fig. 1 in Reihe mit der Sekundärwicklung 23 des Hilfsstromwandlers 14 gelegt. So wird λ der Schaltkreis der Pig. 4 verwendet, um etweder einen verminderteren Strom von den Zuführungsleitungen 25 und 28 abzugreifen oder den leitungsstrom mit einer v/eit aus höheren Amplitude zu messen.

Nach der anderen in Pig. 5 dargestellten Ausflhrungsform ist ein Impedanzelement 39 parallel zur Sekundärwicklung 24 des Hilfstromwandlers 14 zur Peineinstellung des durch diese Sekundärwicklung 23 fließenden Hebenflußstroms gelegt. Das Irapedanzelement 39 kann

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entweder vom variablen oder festen l'yp sein und kann parallel zur Hauptwickliing 18 des Hilfastromwandlers H gelegt sein.

Patentansprüche

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Claims

- 11 Pat entansprüche

Dixrchführungsstroniwandler der stehenden Bauart mit einem Gehäuse, einein im Gehäuse angeordneten Hauptatromwandler und einem Eisenkern mit hierauf gewickelten Primär- und Sekundär« wicklungen, gekennzeichnet durch eine stehende auf diesem G-ehäuae angebrachte Hülse; einen auf der Hülse oder Durchführung angeordneten Hilfsstromwandler mit einem Bisenkern und hierauf in entgegengeeet2ten Windungsrichtungen gewickelten Primär- und Sekundärwicklungen, wobei diese Primär* und Sekundärwicklungen des Hilfsstromwaiidlers parallel zueinander geschaltet und in Reihe zu einer elektrischen Stromleitung gelegt sind; und durch eine durch diese Durchführung eich erstreckende Zuführungsleitung-ausbildung zum Erregen der Primärwicklung des Hauptstroawandlers durch den Strom der Sekundärwicklung des HiIfstronwandlerg.
2.) Stromwandler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Hilfsstromwandler oben auf dieser Hülse oder Durchführung lösbar angebracht ist.
3.) Dui'chführungsstrotnwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Sekundärwicklung des Hilfsstromwandlers wenigstens eine Zwisehenansapfung, geeignet für die verschiedenen Stromwandlervorgänge, auf v/eist.
4.) Purchführungsstromwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung des HilföstromwanJLers wenigstens zwei Spulen- oder Y/icklungselemente umfaßt, die in Reihe oder parallel schaltbar sind.

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5") Durchführmigsstrouwan&ler nach A.rLsprucb '! ₇ dadurch gekernisseir.lme· daß die Sekundärwicklung des HilfaotrofflVvandlQrs einen in Reihe tij.erm:it gelegten Hilfsstromvmndler umfaßt.

6_e) Durcliführurigsstromv/andler nach ijifspruch ¹ , öadur-cli gelrennaeJ cbnot, daß wenigstens eine öer Prioiär- rad Sekundörwicirlmigen diesee Hilfastrorawendlers ein hieven parallel gelegtes IrapedanK für die "fei.neinstelliing der Stromwaudliiag a-.\fweist.

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