DE2409990A1 - Messwandler fuer hochspannungsschaltanlagen mit metallkapselung - Google Patents

Messwandler fuer hochspannungsschaltanlagen mit metallkapselung

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Description

Meßwandler für Hochspannungsschaltanlagen .mit Metallkapselung
Die Erfindung bezieht sich auf einen Meßwandler für Hochspannungsschaltanlagen mit Metallkapselung, der zwischen Flanschen an einer Stoßstelle der Metallkapselung gehalten ist.
Bei einem bekannten Meßwandler dieser Art ("PTB-Mitteilungen", 1/73, Seite 38) sind Kerne mit Sekundärwicklungen auf einen zylinderförmigen Aluminiumkörper aufgebracht, der zv/ei Flansche aufweist. Ein Flansch dient zur Befestigung eines die Kerne mit den Sekundärwicklungen übergreifenden weiteren Flanschteiles, während der weitere Flansch des zylinderförmigen Aluminiumstückes zur Verbindung mit einem Flansch der Metallkapselung an der Stoßstelle dientj mit einem weiteren Flansch ist der übergreifende Körper mit einem weiteren Flansch der Metallkapselung verbunden, so daß der aus zwei Teilen mit den innerhalb von ihnen untergebrachten Eisenkernen mit Sekundärwicklungen gebildete bekannte Wandler an einer Stoßstelle zwischen den Flanschen der Metallkapselung gehalten ist.
Der bekannte Meßwandler weist einen verhältnismäßig komplizierten Aufbau auf, weil er ein erstes zylinderförmiges Aluminiumgußteil als Tragkörper für die Eisenkerne mit Sekundärwicklungen und ein weiteres Gußteil zur Abdeckung der Kerne mit den Sekundärwicklungen besitzt. Die Herstellung des bekannten Meßwandlers ist daher verhältnismäßig aufwendig.
Der Erfindung liegt unter anderem die Aufgabe zugrunde, einen Meßwandler für Hochspannungsschaltanlagen mit Metallkapselung
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vorzuschlagen, der konstruktiv einfach aufgebaut ist und daher mit geringen Kosten hergestellt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einem Meßwandler der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß die Flansche der Metallkapselung durch dichtende und isolierende Abstandsmittel unter Bildung eines von den Abstandsmitteln und den Flanschen begrenzten, gegenüber dem Innenraum der Metallkapselung abgedichteten ringförmigen Hohlraumes im Abstand voneinander gehalten, und in dem ringförmigen Hohlraum ist mindestens ein Eisenkern mit aufgebrachter Sekundärwicklung angeordnet, die mit dem Innenleiter der Hochspannungsschaltanlage einen Stromwandler bilden.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Meßwandlers besteht" unter anderem darin, daß die Querschnittsform der Eisenkerne ver- . hältnismäßig frei gewählt werden kann, was für innerhalb der Metallkapselung untergebrachte Meßwandler nicht gilt. So läßt die Erfindung die Anwendung von Kernen mit verhältnismäßig großem Querschnitt zu, wie sie insbesondere zum Aufbau von . Wandlern mit linearen Eigenschaften erforderlich sind. Außerdem gestattet die erfindungsgemäße Ausführung eines Meßwandlers das Montieren von geschnittenen Kernen nach Fertigstellung der gesamten Hochspannungsschaltanlage oder bietet die Möglichkeit, Schnittbandkerne einer bestimmten Abmessung gegen solche anderer Leistung und Übersetzung bei fertig montierter Anlage in einfacher Weise austauschen zu können. Auch sind nachträgliche Änderungen des Übersetzungsverhältnisses möglich, da der Meßwandler von außen zugänglich ist. Außerdem kann die Abmessung der Metallkapsel dort, wo sie bislang durch den im Innern eingebauten Meßwandler bestimmt wurde, verringert werden.
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Es ist zwar bereits vorgeschlagen worden (deutsche Patentanmeldung P 23 25 441.3), bei einem Meßwandler zum Einbau in eine Metallkapsel einer Schaltanlage einen an den Meßwandler angebrachten ringförmigen Montageansatz zu verwenden, der zwischen Flanschen der Metallkapsel eingespannt ist; jedoch befindet sich bei diesem Meßwandler das aktive System, bestehend aus Eisenkernen und aufgebrachten Sekundärwicklungen, innerhalb der Metallkapsel.
Bei dem erfindungsgemäßen Meßwandler können die dichtenden und isolierenden Abstandsmittel unterschiedlich ausgebildet sein. Als vorteilhaft wird es jedoch erachtet, wenn die dichtenden Abstandsmittel aus einem Isolierrohr und aus an den Stirnseiten des Isolierrohres befindlichen Dichtungsringen bestehen. Die Dichtungsringe werden beim Verspannen der Flansche der Metallkapselung einerseits gegen das Isolierrohr und andererseits gegen die Flansche gepreßt, so daß an der Einbaustelle des erfindungsgemäßen Meßwandlers eine gute Abdichtung erreicht ist.
Bei einer Ausführung.des erfindungsgemäßen Meßwandlers mit ein Isolierrohr enthaltenden Abstandsmitteln wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das Isolierrohr auf seiner dem Innenleiter zugewendeten Innenfläche einen leitenden Belag trägt, der mit dem Innenleiter einen Kondensator bildet. Der leitende Belag kann mit der geerdeten Metallkapselung verbunden sein. Ist jedoch zusätzlich eine Spannungsmessung gewünscht, dann ist der leitende Belag von der Metallkapselung isoliert, und an den Belag ist eine Meß- und/oder Anzeigevorrichtung angeschlossen. Auf diese Weise läßt sich im wesentlichen nur durch Aufbringung eines leitenden Belages auf das Isolierrohr und selbstverständlich zusätzlicher Verwendung einer Meß- und/oder Anzeigevorrichtung ein kombinierter Meßwandler gewinnen, der sowohl eine dem Strom durch den Innenleiter proportionale
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Meßgröße als auch eine der Spannung zwischen dem Innenleiter und der geerdeten Metallkapselung entsprechende weitere Meßgröße abgibt. Der Aufwand zur Herstellung eines derartigen kombinierten Meßwandlers ist sehr gering.
Die Meß- und/oder Anzeigevorrichtung eines Meßwandlers nach der Erfindung in kombinierter Ausführung kann unterschiedlich ausgebildet sein. Vorteilhafterweise enthält die Meß- und/oder Anzeigevorrichtung einen Kondensator, der aufgrund seines Anschlusses an den Belag und an die Metallkapselung als Unterspannungskondensator eines kapazitiven Spannungsteilers wirkt, dessen Oberspannungskondensator von dem Innenleiter und von dem Belag gebildet ist; an den Unterspannungskondensator ist ein Meß- und/oder Anzeigegerät angeschlossen, das aus einer dem Unterspannungskondensator parallel geschalteten Anzeigeglimmlampe bestehen kann. Man erhält in vorteilhaft einfacher Weise eine Überwachungseinrichtung für die Spannung in der Hochspannungsschaltanlage. Ist der ringförmige Hohlraum mit den Eisenkernen und den Sekundärwicklungen nach außen abgedeckt, was bei dem erfindungsgemäßen Meßwandler nicht unbedingt erforderlich ist, dann ist es zweckmäßig, in dieser Abdeckung ein Fenster vorzusehen, um die Anzeigeglimmlampe beobachten zu können.
Anstelle einer Anzeigelampe oder zusätzlich zu dieser kann" an den Unterspannungskondensator des erfindungsgemäßen Meßwandlers ein elektro-optisches Bauelement angeschlossen sein, das im Strahlengang polarisierten Lichtes angeordnet ist. Dem elektro-optischen Bauelement ist eine optische Auswerteeinrichtung nachgeordnet. Das elektro-optische Bauelement kann innerhalb des ringförmigen Hohlraumes als auch außerhalb desselben angeordnet sein. Es erscheint jedoch vorteilhaft, das elektrooptische Bauelement innerhalb des ringförmigen Hohlraumes unterzubringen, da dann das elektro-optische Bauelement geschützt angeordnet ist.
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Es können auch die das polarisierte Licht erzeugende Lichtquelle und die optische Auswerteeinrichtung innerhalb des ringförmigen Hohlraumes angeordnet sein, falls dadurch kein als störend hinsichtlich seiner Abmessungen empfundener Hohlraum erforderlich ist. Es ist aber auch ohne weiteres möglich, die Lichtquelle und die optische Auswerteeinrichtung außerhalb des ringförmigen Hohlraumes anzuordnen und den Lichtstrahl über zwei Fenster - im Falle einer äußeren Abdeckung - zu dem elektro-optisehen Bauelement zu führen. Das elektro-optische Bauelement ist vorteilhafterweise eine Kerr-Zelle oder eine Pockels-Zelle.
Der Unterspannungskondensator der Meßeinrichtung kann in vorteilhafter Weise mittels eines weiteren leitenden Belages auf der Außenfläche des Isolierrohres gebildet sein; das Isolierrohr bildet dann das Dielektrikum des Unterspannungskondensators.
Gegebenenfalls kann das Isolierrohr auch als Tragkörper für einen innerhalb des ringförmigen Hohlraumes untergebrachten Wickelkondensator dienen, der als Unterspannungskondensator verwendet wird.
Auf das Isolierrohr der dichtenden und isolierenden Abstandsmittel kann bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Meßwandlers im Bedarfsfalle auch eine Gebereinrichtung angeordnet sein, die auf das vom Strom im Innenleiter hervorgerufene magnetische Feld anspricht. Eine derartige Gebereinrichtung kann beispielsweise von einer auf dem Isolierrohr angebrachten Spule gebildet sein. Es ist aber auch die Verwendung von halbleitenden Bauelementen möglich, beispielsweise von Feldplatten oder Hallgeneratoren. Der Einsatz einer solchen Gebereinrichtung ist unabhängig davon, ob das Isolierrohr auf seiner Innenfläche einen leitenden Belag trägt oder nicht.
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Ferner kann es unter Umständen als vorteilhaft erscheinen, wenn das Isolierrohr auf seiner dem Innenleiter zugewendeten Innenfläche eine weitere Gebereinrichtung trägt, die auf das elektrische Feld zwischen dem Innenleiter und dem leitenden Belag anspricht. Eine derartige Gebereinrichtung kann aus einem Bauelement mit einem Halbleitermaterial bestehen, wie es bei Oberflächen-Feldeffekt-Anordnungen verwendet wird (vgl. z.B. "ETZ-A", 1964, Seite 822, Bild 16). Eine solche Geberanordnung wird man im allgemeinen nur dann verwenden, wenn ihr Einsatz kostengünstiger und meßtechnisch vorteilhafter als die Verwendung eines leitenden Belages zur Bildung eines Oberspannungskondensators erscheint..
Die Abstandsmittel können gegebenenfalls auch aus mindestens einem Flanschvorsprung, einer Isolierstoffscheibe und" aus beiderseits der Isolierstoffscheibe angebrachten ringförmigen Dichtungen bestehen. Einer derartigen Ausbildung der dichtenden Abstandsmittel wird man vor allem dann den Vorzug geben, wenn.größere temperaturbedingte Längungen in der Hochspannungsschaltanlage zu erwarten sind. Die geringe Dicke der Isolierstoffscheibe ermöglicht nämlich einen besseren Ausgleich zwischen den temperaturbedingten Längungen der die Flansche verbindenden Schrauben, der Flanschvorsprünge und der Isolierstoff scheibe. Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Meßwandlers zu einer kombinierten Ausführung zur Ermöglichung einer Spannungsmessung neben einer Strommessung ist aber bei einer derartigen Ausführung der Abstandsmittel erschwert.
Zur Erläuterung der Erfindung ist in Figur 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Meßwandlers teilweise im Schnitt und teilweise in einer Ansicht gezeigt; die Figur 2 gibt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Meßwandlers in einer entsprechenden Darstellung wieder.
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Der in Figur 1 dargestellte Meßwandler besteht aus einem von dem Innenleiter 1 der Hochspannungsschaltanlage 2 gebildeten Primärleiter sowie aus einem Eisenkern 3, auf den eine Sekundärwicklung 4 aufgebracht ist. Eisenkern 3 und Sekundärwicklung 4 befinden sich in einem ringförmigen Hohlraum 5, der an einer Stoßstelle der Schaltanlage 2 von einem Flansch 6 eines Teiles 7 der Metallkapselung und einem Flansch 8 eines weiteren Teiles 9 der Metallkapselung sowie von einem Isolierrohr 10 gebildet ist; an den Stirnseiten des Isolierrohres 10 sind Dichtungsringe 11 und 12 angeordnet, die beim Verspannen der Flansche 6 und 8 mittels Schrauben 13 den Innenraum 14 der Hochspannungsschaltanlage 2 gegenüber dem ringförmigen Hohlraum 5 abdichten. In der Hochspannungsschaltanlage 2 beispielsweise befindliches Isoliergas kann dann nicht in unerwünschter Weise nach außen sich verflüchtigen. Der ringförmige Hohlraum 5 ist nach außen durch eine zylindrische Abdeckung 15 abgeschlossen, die jedoch nicht dichtend angebracht sein muß.
An der Innenfläche 16 des Isolierrohres 10 ist ein leitender Belag 17 aufgebracht, der eine Elektrode eines' Oberspannungskondensators eines kapazitiven Spannungsteilers bildet; die' andere Elektrode des OberSpannungskondensators wird von dem Innenleiter 1 gebildet. Wird über eine nicht gezeigte Verbindungsleitung der leitende Belag 17 mit einem beispielsweise außerhalb des ringförmigen Hohlraumes 5 angeordneten Unterspannungskondensator verbunden, dann ist ein kapazitiver Spannungsteiler vervollständigt, der bei Anschluß beispielsweise eines Verstärkers an den Unterspannungskondensator die Gewinnung einer Meßgröße am Ausgang dieses Verstärkers ermöglicht, die der Spannung zwischen dem Innenleiter 1 und der Metallkapselung 2 proportional ist. Mit einem derartig ausgebildeten Meßwandler läßt sich dann sowohl eine Stromais auch eine Spannungsmessung durchführen.
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Sollten die Schrauben 13 zu einer galvanischen Verbindung der Flansche 6 und 8 unzureichend erscheinen, dann können zusätzlich Stromverbinder vorgesehen werden, die eine leitende Verbindung zwischen den Teilen 7 und 9 der Metallkapselung herstellen.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Meßwandlers bestehen die dichtenden Abstandsmittel aus Flanschvorsprüngen 20 und 21 von Flanschen 22 und 23 sowie aus einer Isolierstoffscheibe 24, der beiderseits ringförmige Dichtungen 25 und 26 beigeordnet sind. Werden die Flansche 22 und 23 mittels Schrauben 27 miteinander verspannt, dann wird durch die ringförmigen Dichtungen 25 und 26 eine gute Abdichtung des Innenraumes 28 der Hochspannungsschaltanlage 29 gegenüber dem von den Flanschvorsprüngen 20 und 21 und den Flanschen 22 und 23 gebildeten ringförmigen Hohlraum 30 gewährleistet.
In dem ringförmigen Hohlraum 30 sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Eisenkerne 31 und 32 angeordnet, auf die jeweils eine Sekundärwicklung 33 bzw. 34 aufgebracht ist. Die Eisenkerne 31 und 32 mit den Sekundärwicklungen 33 und 34 bilden zusammen mit dem als Primärleiter wirkenden Innenleiter 35 der Hochspannungsschaltanlage 29 einen Stromwandler mit zwei aktiven Systemen. Der eine Eisenkern 31 kann beispielsweise ein Zählkern sein, während es sich bei dem anderen Eisenkern 32 um einen Meßkern mit höherer Genauigkeit handeln kann.
Der ringförmige Hohlraum 30 ist mit einer zylindrischen Abdeckung 36 versehen, die in der Regel nur aufgeschoben ist. Im Prinzip kann auf die zylinderförmige Abdeckung 36 auch verzichtet werden.
Mit der Erfindung wird ein Meßwandler für Hochspannungsschaltanlagen mit Metallkapselung vorgeschlagen, der sich wegen der
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Unterbringung seiner Kerne mit aufgebrachten Sekundärv/icklungen in einem von den Flanschen der Metallkapselung an einer Stoßstelle begrenzten Hohlraum mit geringem Aufwand herstellen läßt und unter anderem die vorteilhafte Möglichkeit bietet, im Falle der Verwendung von geschnittenen Kernen erst nach ■Montage der Hochspannungsschaltanlage eingebaut zu werden bzw. noch im eingebauten Zustand einen Kernaustausch zu ermöglichen.
2 Figuren
15 Ansprüche
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Claims (14)

  1. VPA 74/3724 - 10 -
    Patentansprüche
    / 1.1 Meßwandler für HochspannungsSchaltanlagen mit Metallkapsexung, der zwischen Flanschen an einer Stoßstelle der Metallkapselung gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (6, 8) der Metallkapselung durch dichtende und isolierende Abstandsmittel (10, 11, 12) unter Bildung eines von den AbstandsmitteIn und den Flanschen gegenüber dem Innenraum der Metallkapselung abgedichteten ringförmigen Hohlraumes (5) im Abstand voneinander gehalten sind und daß in dem ringförmigen Hohlraum (5) mindestens ein Eisenkern (3) mit aufgebrachter Sekundärwicklung (4) angeordnet ist, die mit dem Innenleiter (1) der Hochspannungsschaltanlage (2) einen Stromwandler bilden (Fig. 1).
  2. 2. Meßwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsmittel aus einem Isolierrohr '(10) und aus an den Stirnseiten des Isolierrohres befindlichen Dichtungsringen (11, 12) bestehen (Fig. 1).
  3. 3. Meßwandler- nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierrohr (10) auf seiner dem Innenleiter (1) zugewendeten Innenfläche einen leitenden Belag (17) trägt, der mit dem Innenleiter (1) einen Kondensator bildet.
  4. 4. Meßwandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Belag (17) von der Metallkapselung (9) isoliert ist und daß an den Belag (17) eine Meß- und/oder Anzeigevorrichtung angeschlossen ist (Fig. 1).
  5. 5. Meßwandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- und/oder Anzeigevorrichtung einen Kondensator enthält, der aufgrund seines Anschlusses an den leitenden Belag (17) und an die Metallkapselung als Unterspannungskondensator
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    eines kapazitiven Spannungsteilers wirkt, dessen Oberspannungskondensator von dem Innenleiter (1) und dem leitenden Belag (17) gebildet ist, und daß an den Unterspannungskondensator ein Meß- und/oder Anzeigegerät angeschlossen ist (Fig. 1).
  6. 6. Meßwandler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierrohr (10) auf seiner Außenfläche einen weiteren leitenden Belag trägt, der mit dem leitenden Belag (17) den Unterspannungskondensator bildet (Fig. 1).
  7. 7. Meßwandler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierrohr als Tragkörper für einen im ringförmigen Hohlraum untergebrachten Wickelkondensator dient, der den Unterspannungskondensator bildet.
  8. 8. Meßwandler nach einem derAnsprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigegerät aus einer dem Unterspannungskondensator parallel geschalteten Anzeigeglimmlampe besteht, die im ringförmigen Hohlraum untergebracht ist.
  9. 9. Meßwandler nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch ge-' kennzeichnet, daß.das Meßgerät ein elektro-optisches Bauelement enthält, an das die Spannung am Unterspannungskondensator angelegt ist, daß das elektro-optische Bauelement im Strahlengang polarisierten Lichtes angeordnet ist und daß dem elektrooptischen Bauelement eine optische Auswerteeinrichtung nachgeordnet ist.
  10. 10. Meßwandler nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß das elektro-optische Bauelement eine Kerr-Zelle ist.
  11. 11.. Meßwandler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das elektro-optische Bauelement eine Pockels-Zelle ist.
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  12. 12. Meßwandler nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die das polarisierte Licht erzeugende Lichtquelle, das elektro-optische Bauelement und die optische Auswerteeinrichtung in dem ringförmigen Hohlraum untergebracht sind.
  13. 13. Meßwandler nach Anspruch 2 b±s 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierrohr eine Gebereinrichtung trägt, die auf das vom Strom im Innenleiter hervorgerufene magnetische Feld anspricht .
  14. 14. Meßwandler nach Anspruch 2 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierrohr auf seiner dem Innenleiter zugewendeten Innenfläche eine weitere Gebereinrichtung trägt, die auf das elektrische Feld zwischen dem Innenleiter und dem leitenden Belag anspricht.
    15· Meßwandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsmittel aus mindestens einem Flanschvorsprung (20, 21), einer Isolierstoffscheibe (24) und aus beiderseits der Isolierstoffscheibe T24) angebrachten ringförmigen Dichtungen (25, 26) bestehen (Fig. 2).
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