DE2125297A1

DE2125297A1 - Spannungswandler fur volhsoherte, metallgekapselte Hochspannungsschaltan lagen

Info

Publication number: DE2125297A1
Application number: DE19712125297
Authority: DE
Inventors: Willi Dr Ing 1000 Berlin Muller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-05-17
Filing date: 1971-05-17
Publication date: 1972-11-30
Also published as: AT319395B; US3763378A; DE2125297B2; CH553415A; JPS52143628U; JPS5337210Y2

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT 8520 Erlangen, 17.5.1971 Berlin und München Werner-von-Siemens-Str. 50

Unser Zeichen: VPA 71/3734 Kr/Win

Spannungswandler für vollisolierte, metallgekapselte HochspannungsschaItanlagen

Die Erfindung bezieht sich auf einen Spannungswandler für vollisolierte, metallgekapselte Hochspannungsschaltanlagen.

Es ist bereits aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 807 997 ein Spannungswandler für eine mittels Isoliergas vollisolierte, metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage bekannt, dessen Wicklungen, von denen die Hochspannungsv/icklung innerhalb eines Isolierkörpers liegt, und Kern in einem mit dem Isoliergas gefüllten, an die Ketallkapsel der Schaltanlage gasdicht anflanschbaren Druckkessel angeordnet sind. Der Isolierkörper trägt in seinem die Hochspannungszuleitung umgebenden Bereich einen umlaufenden Plansch, über den der Isolierkörper an einer Montageplatte befestigt ist, die ein Fenster zum Durchtritt des die Hochspannungszuleitung umgebenden Bereiches des Isolierkörpers in die Metallkapsel besitzt? die Montageplatte ist an den offenen Ende des Druckkessels befestigt, wobei sie zusammen mit dem Flansch einen Abschluß des Druckkessels gegen die Metallkapsel bildet* Bei diesem bekannten Spannungswandler handelt es sich also um einen induktiven Spannungswandler,

Spannungswandler dieser Art ist jedoch nur f«r Nenn spannungen bis zu einer bestimmten Höhe einsetzbar, da. bei hohen Heizspannungen Wandlerlsonstruktionen ergeben, sehr viel Raun beanspruchen oöer bei geteiltem nur noch geringe Leistung hatbent induktive für hohe Ntnja spannung·« können euch nur »it hohes staßspannungsfe.st und teilentla^un^sfrei gestaltet

Per Erfindung liegt d$feer die Aufgabenstellung

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einen Spannungswandler für vollisolierte, metallgekapselte Hochspannungsschaltanlagen zu schaffen, der seiner Konzeption' nach auch für hohe Nennspannungen geeignet ist, ohne daß Ausführungen für derartige Spannungen hinsichtlich des Aufwandes und des Raumbedarfs, unvorteilhaft werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Spannungswandler für vollisolierte, metallgekapselte Ilochspannungsschaltanlagen geeignet, bei dem erfindungsgemäß im Innern des metallenen Außenrohres der Hochspannungsschaltanlage eine flächenhafte Elektrode angeordnet ist, die mit dem Hochspannungsleiter der Anlage einen Oberspannungskondensator eines Spannungsteilers bildet, an dessen mit dem Oberspannungskondensator verbundenen Unterspannungskondensator ein. Verstärker mit nachgeordneter Bürde angeschlossen ist.

Es ist zwar bereits aus der elektrotechnischen Zeitschrift - Ausgabe A, 1967, Seiten 309-312, bekannt, zur Spannungsmessung bei sehr hohen Spannungen Meßverstärker zu verwenden, indem bei genügend hochohmigem Eingang die einige 100 pF betragenden Kapazitäten von Stromwandlern oder Durchführungen zur Ankopplung der Verstärker verwendet werden, jedoch läßt sich dieser Literaturstelle kein Hinweis auf die erfindungsgemäße Ausbildung eines Spannungswandlers für vollisolierte, metallgekapselte Hochspannungsschaltanlagen entnehmen.

Bei dem erfiÄdungsgemäßen Spannungswandler kann die flächenhafte Elektrode unterschiedlich ausgebildet sein. Vorteilhaft erscheint es» wenn sie ein Rohr ist, das mit dem Hoch-

einen Zyliiiderfconöeiisator bildet·

Ferner ersQ&eint es Yorteilhaft * nenn beiderseits des die

Elektrode bildenden Rohres Schutzringelektroden

die dient Öfter spannuitgafeoßdiensatGr eine Kapazität verieifteiu

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Die flächenhafte Elektrode des Oberspannungskondensators sowie die Schutsringelektroden können in unterschiedlicher V7eise ausgebildet sein. Beispielsweise kann die flächenhafte Elektrode, die im allgemeinen nahe dem Außenrohr der Hochspannungsschaltanlage angeordnet ist, von dieses Außenrohr durch eine Zwischenlage aus festem Isolierstoff isoliert sein. Vorteilhaft erscheint es jedoch, wenn die Elektroden leitende Beläge sind, die auf Innenflächen eines innerhalb des Außenrohres der Hochspannungsschaltanlage angeordneten Stromwandlers aufgebracht sind. In diesen Fall läßt sich mittels der Erfindung in einfacher Weise ein kombinierter Strom- und Spannungswandler für vollisolierte, metallgekapselte Schaltanlagen gewinnen, indem - ausgehend von einem Stromwandler - lediglich durch Aufbringung von leitenden Belägen auf den Innenflächen seines Körpers und durch Vorsehen eines Unterspannungskondensators mit angeschlossenem Verstärker und nachgeordneter Bürde ein zusätzlicher Spannungswandler geschaffen wird.

Der Unterspannungskondensator des erfindungsgenäSen Spannungswandler kann auf unterschiedliche '.veise dargestellt werden; beispielsweise kann er von der flächenhaften Elektrode des Oberspannungskondensators als einer Elektrode und von dem Außenrohr der Hochspannungsschaltanlage als anderer Elektrode gebildet sein, wobei dann zwischen den beiden Elektroden zweckmäßigerweise ein festes Dielektrikum eingebracht ist. Vorzug wird jedoch einer Ausbildung des erfindungsgemäßen Spannungswandlers gegeben, bei der der Unterspannungskondensator als selbständiges Bauelement außerhalb des Au3enrohres der Hochspannungsschaltanlage angeordnet ist.

Um bei einer derartigen Ausgestaltung des Unterspannungskondensators einen Einfluß der Te:r.peraturdrift auf den kapazitiven Teiler des erfindungsgemäßen Spannungswandlers

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weitgehend auszuschalten, ist der Unterspannungskondensator vorteilhafter Weise derart an dem Außenrohr der Hochspannungsschaltanlage angebracht, daß er stets etwa die gleiche Temperatur wie das Außenrohr aufweist. Dadurch läßt sich weitgehend verhindern, daß bei Temperaturänderungen das Teilerverhältnis des Spannungsteilers geändert wird, was sich als Meßfehler auswirken würde.

Der Verstärker des erfindungsgemäßen Spannungswandlers ist vorteilhafter Weise ein durch Gegenkopplung in seinem Übersetzungsverhältnis stabilisierter Verstärker, der so ausgelegt ist, daß er über seinen Leistungsausgang eine nachgeordnete Bürde zu speisen vermag.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Spannungswandlers in schematischer Darstellung wiedergegeben.

Der Oberspannungskondensator des dargestellten Spannungswandlers für vollisolierte, metallgekapselte Hochspannungsschaltanlagen ist als Zylinderkondensator ausgebildet, indem seine eine Elektrode von dem Hochspannungsleiter H der Hochspannungsschaltanlage 3 und seine weitere Elektrode von einer als Rohr R ausgebildeten flächenhaften Elektrode gebildet ist. Zur Definition einer bestimmten Kapazität des OberSpannungskondensators sind beiderseits des Rohres R Schutzringelektroden SE₁ und SEp angeordnet. Wie die Figur erkennen läßt, ist die flächenhafte Elektrode R des Oberspannungskondensators nahe dem Außenrohr Ra der Hochspannungsschaltanlage S angeordnet und von diesem geerdeten Rohr Ra durch festes Isoliermaterial J isoliert. Der von dem Isoliermaterial J gebildete Körper kann der Körper eines Stromwandlers sein, wobei dann die flächenhafte Elektrode R sowie die Schutzringelektroden SE₁ und SEp Beläge auf den Innenflächen des Stromwandlerkörpers bilden; es

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entsteht dann ein kombinierter Strom- und Spannungswandler für vollisolierte, metallgekapselte Hochspannungsschaltanlagen. Eine derartige Ausführung ist in der Figur dargestellt.

Das die äußere Elektrode des Oberspannungskondensators darstellende Rohr R ist mittels einer durch eine Durchführung D nach außen geführten Leitung L mit dem Unterspannungskondensator U verbunden, der mit seiner anderen Elektrode geerdet ist. Geerdet ist übrigens auch - wie bei Hochspannungsschaltanlagen üblich - das Außenrohr Ra der Anlage.

An den Unterspannungskondensator U des erfindungsgemäßen Spannungswandlers ist ein Verstärker V angeschlossen, der durch Gegenkopplung in. seinem Übersetzungsverhältnis stabilisiert ist. Dem Verstärker V ist eine übliche Bürde B nachgeordnet, die beispielsweise von einem Meßinstrument und/oder einer Netzschutzeinreichtung gebildet sein kann.

Mit der Erfindung wird ein Spannungswandler für vollisolierte, metallgekapselte Schaltanlagen vorgeschlagen, der mit verhältnismäßig wenigen zusätzlichen Bauelementen hergestellt v/erden kann, da der Oberspannungskondensator unter weitgehender Ausnutzung der Gegebenheiten der Hochspannungsschaltanlage gewonnen wird, also ein zusätzliches selbständiges Bauelement zur Darstellung dieses Kondensators nicht erforderlich ist. Der erfindungsgemäße Spannungswandler kann daher verhältnismäßig kostengünstig hergestellt werden. Aufgrund seines Aufbaues gestattet er auch die Erfassung sehr hoher Spannungen bei niedrigem Raumbedarf. Im Falle eines beabsichtigten Einbau eines Einleiterstromwandlers in Hochspannungsschaltanlagen kann mittels der Erfindung in einfacher Weise ein kombinierter Strom- und Spannungswandler geschaffen werden, indem die Innenflächen des Stromwandlerkörpers zur Aufnahme einer Elektrode des Oberspannungskondensator ausgenutzt werden.

7 Ansprüche - 6 -

1 Ficur

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Claims

VP; 71/3734 - β -

■ν"

Patentansprüche

rl.)Spannungswandler für vollisolierte, metallgekapselte Hochspannungsschaltanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern des metallenen Außenrohres der Hochspannungsschaltanlage eine flächenhafte Elektrode angeordnet ist, die mit dem Hochspannungsleiter der Anlage einen Oberspannungskondensator eines Spannungsteilers "bildet, an dessen mit dem Oberspannungskondensator verbundenen Unterspannungskondensator ein Verstärker mit nachgeordneter Bürde angeschlossen ist.
2. Spannungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flächenhafte Elektrode ein Rohr ist,das mit dem Hochspannungsleiter einen Zylinderkondensator bildet.
3. Spannungswandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits des die flächenhafte Elektrode bildenden Rohres Schutzringelektroden angeordnet sind.
4-. Spannungswandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden leitende Beläge sind, die auf Innenflächen eines innerhalb des Außenrohres der Hochspannungsschaltanlage angeordneten Stromwandlerkörpers aufgebracht sind.
5. Spannungswandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterspannungskondensator als selbständiges Bauelement außerhalb des Außenrohres der Hochspannungsschaltanlage liegt.
6. Spannungswandler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterspannungskondensator derart an dem Außenrohr der Hochspannungsschaltanlage angebracht ist, daß er stets etwa die gleiche Temperatur wie das Außenrohr aufweist.

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7« Spannungswandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker ein durch Gegenkopplung in seinem übersetzungsverhältnis stabilisierter Verstärker mit hochohuiigem Eingangswiderstand ist.

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