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Spannungs-Meßeinrichtung mit einem kapazitiven Spannungsteiler für
eine vollisolierte, metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage Die Erfindung bezieht
sich auf eine Spannungs-Meßeinrichtung mit einem kapazitiven Spannungsteiler für
eine vollisolierte, metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage, an deren Metallkapsel
eine Teile des kapazitiven Spalmungsteilers enthaltende 3baueinheit angebracht ist,
wpbei der Oberspannungskondensator des kapazitiven Spannungsteflers aus einer in
einem Gießharzkörper eingebetteten Hochspannungselektrode und einer Meßelektrode
besteht, die von einem Beitbelag auf der Außenfläche des Gießharzkörpers gebildet
ist.
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Bei einer bekannten Spannungs-Meßeinrichtung dieser Art (D1-OS 2 215
928) bildet der Unterspannungskondensator des kapazitiven Teilers eine konstruktive
Einheit mit dem Oberspannungskondensator, indem er von der Meßelektrode und einer
diese vollstandig oder nahezu vollständig umgebenden Niederspannungselektrode gebildet
ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannungs-Meßeinrichtung
mit einer an der Netallkapsel einer vollisolierten, metallgekapselten Hochspannungsschaltanlage
angebrachten Baueinheit mit Teilen des kapazitiven Spannungsteilers
meßtechnisch
insbesondere durch einen Unterspannungskondensator mit verhältnismäßig großer Kapazität
zu verbessern, wobei im Zuge dieser meßtechnischen Verbesserung eine besonders fertigungsgerechte
Ausführung angestrebt wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe bildet bei einer Spannungs-Meßeinrichtung
der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß der Unterspannungskondensator des
kapazitiven Spannungsteilers ein vollständiges Bauteil für sich und ist den Gießharzkörper
umfassend angeordnet.
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Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Spannungs-Meßelmirichtung
besteht darin, daß der Unterspannungskondensator infolge seiner ein vollständiges
Bauteil für sich bildenden Ausfahrung mit einer relativ großen Kapazität versehen
werden kann, was sich auf das Teilerverhältnis der erfindungsgemäßen Spannungs-Meßeinrichtung
vorteilhaft auswirkt. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß bei der Herstellung
der erfindungsgemäßen Spannungs-Meßeinrichtung der Gießharzkörper mit der eingebetteten
Hochspannungselektrode und der von einem leitbelag gebildeten Meßelektrow de einerseits
ebenso wie der Unterspannungskondensator andererseits je für sich hergestellt werden
können, was nicht nur die Herstellung kostengünstiger und die gesamte Meßeinrichtung
leichter prüfbar macht, sondern auch im Behlerfalle nicht den gesamten Austausch
der Spannungs-Meßeinrichtung gegen eine andere erfordert. Von besonderer Bedeutung
ist ferner der Vorteil der erfindungsgemäßen Spannungs-Meßeinrichtung, daß infolge
der Umfassung des Gießharzkörpers durch den Unterspa.nnungskondensator ein verhältnismäßig
guter Wärme übertragender Kontakt zwischen Ober- und Unterspannungskondensator besteht,
was sich vorteilhaft auf die Konstanz des Teilerverhältnisses bei Temperaturschwankungen
auswirkt.
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Es ist zwar ein Spa.nnungswandler für vollisolierte, metallgekapselte
Hochspannungsschaltanlagen bekannt (DD-OS 2 245 779), beydem ein Unterspannungskondensator
eines kapazitiven Spannungsteilers ein vollständiges Bauteil für sich bildet, jedoch
ist bei diesem bekannten Spannungswandler der Oberspannungskondensator nicht aus
einer in einem Gießharzkörper eingebetteten Hochspannungselektrode und einer Meßelektrode
gebildet, die von einem leitbelag auf der Außenfläche des Gießharzkörpers gebildet
ist; außerdem umfaßt der außerhalb des Metallrohres angeordnete Unterspannungskondensator
den Oberspannungskondensator nicht.
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Bei der erfindungsgemäßen SpgZnungs-lfeßeinrichtung kann der ein vollständiges
Bauteil für sich bildende Unterspannungskondensator in unterschiedlicher Weise ausgebildet
werden.
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Als vorteilhaft wird es aber angesehen, wenn der Unterspannungskondensator
in Gießharz für sich vergossen ist, also ein Gießhars-Bauelement bildet. Die Verwendung
von Gießharz für den Unterspannungskondensator hat namlich nicht nur den Vorteil
eines mechanischen Schutzes für den außen um den Gießharzkörper des Oberspannungskondensators
angeordneten Unterspannungskondensator, sondern bietet vor allem bei einer neben
einer Rundwickelausführung als besonders vorteilhaft angesehenen Ausbildung des
Unterspannungskondensators als Plattenkondensator den zusätzlichen Vorteil, daß
als Dielektrikum für den Unterspannungskondensator auch Gießharz verwendet werden
kann, so daß dann sowohl im Oberals auch im Unterspannungskondensator jeweils Gießharz
als Dielektrikum vorhanden ist; dies wirkt sich vorteilhaft auf die Konstanz des
Teilerverhältnisses bei Temperaturänderungen aus.
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Um bei Temperaturschwankungen möglichst gut gleiche Temperaturen im
Ober- und Unterspannungskondensator zu erreichen bzw. zu gewährleisten, ist der
Unterspannungskondensator
unter Freilassung eines Zwischenraumes
um den Gießharzkörper des Oberspannungskondensators angeordnet, und der Zwischenraum
ist mit wärmeleitendem Werkstoff ausgefüllt.
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Zur Erläuterung der Erfindung ist in Figur 1 ein Ausfuhrungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Spannungs-Meßeinrichtung mit einem als Rundwickelkondensator
ausgebildeten Unterspannungskondensator dargestellt, während in Figur 2 eine Ausführung
mit einem als Plattenkondensator ausgebildeten Unterspannungskondensator gezeigt
ist. In Figur 3 ist eine Einzelheit des Ausführungsbeispiels nach Figur 2 wiedergegeben.
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Die Spannungs-Meßeinrichtung nach Figur 1 enthält einen Gießharzkörper
1, in dem ein Innenleiter 2 eingebettet ist. Der Innenleiter 2 steht in nicht dargestellter
Weise mit dem Innenleiter einer ebenfalls nicht dargestellten vollisolierten, metallgekapselten
Hochspannungsscha.ltanlage in Verbindung, mit der die Spannungs-Meßeinrichtung über
einen angegossenen Flansch 3 des Gießharzkörpers 1 gasdicht verbindbar ist. Der
Gießharzkörper 1, der eine zylindrische Gestalt aufweist, trägt in seinem etwa mittleren
Teil auf der Außenfläche eine Meßelektrode 4, die zusammen mit dem als Hochspannungselektrode
wirkenden Innenleiter 2 einen Oberspannungskondensator 5 bildet, der in seinem elektrischen
Ersatzschaltbild in die Figur eingezeichnet ist.
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Der Gießharzkörper 1 ist von einem Rundwickelkondensator 6 als Unterspannungskondensator
umgeben, der in einem Gießharzblock 7 eingebettet ist. Zwischen dem Rundwickelkondensator
6 im Gießharzblock 7 und dem Gießharzkörper 1 ist ein Zwischenraum 8 freigelassen,
der mit einem gut wärmeleitenden Werkstoff ausgefüllt ist. Bei diesem Werkstoff
kann es sich um einen flüssigen Isolierstoff oder um einen flüssig eingefüllten,
später ausgehärteten Isolierstoff handeln.
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Aufgrund der vollständigen Umfassung des Gießharzkörpers 1 durch den
Rundwickelkondensator 6 im Gießharzblock 7 ergibt
sich ein guter
Wärmeübergang zwischen den beiden Teilen, der durch den gut wärmeleitenden Werkstoff
im Zwischenraum 8 noch verstärkt wird. Sowohl der von dem Gießharzkörper 1 gebildete
Oberspannungskondensator als auch der von dem Rundwickelkondensator gebildete Unterspannungskondensator
befinden sich darnit stets auf etwa derselben-Demperatur, was vorteilhaft für die
Konstanz des Teilerverhältnisses des aus dem Oberspannungskondensator und dem Unterspa.nnungskondensator
gebildeten Spannungsteilers ist.
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Dieser Spannungsteiler ist nämlich dadurch vervollständigt, daß über
eine Verbindungsleitung 9 der Beitbelag 4 mit dem Rundwickelkondensator 6 verbunden
ist, der mit seinem niederspannungsseitigen End.e über eine weitere leitung 10 an
das geerdete Außenrohr der nicht dargestellten Hochspannungsschaltanlage angeschlossen
ist.
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Die Montage des Rundwickelkondensators 6 im Gießharzblock 7 erfolgt
bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel in der Weise, daß der Gießharzblock
7 von dem in der Figur 1 oberen Ende her über den Gießharzkörper 1 soweit aufgeschoben
wird, bis er mit einem unteren Ende in eine umlaufende Nut 11 im Flansch 3 des Gießharzkörpers
1 eingreift. Danach wird mittels eines Stellringes 12, der außen auf den Gießharzkörper
1 am oberen Ende aufschraubbar ist, der Gießharzblcck 7 in seiner Lage fixiert.
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Zur Gewinnung von Schirmelektroden, die in nicht dargestellter Weise
geerdet sind,ist sowohl ein unterhalb des den leitbelag 4 tragenden Bereiches als
auch der gesamte oberhalb dieses Bereiches liegende Teil des Gießharzkörpers 1 an
seiner Oberfläche mit weiteren leitbelägen 13 und 14 versehen, die bei der Herstellung
zusammen mit dem leitbelag 4 als zusammenhängender Uberzug auf den Gießharzkörper
1 aufgebracht sind; durch nachträgliches Einfräsen von Nuten 15 und 16 sind der
Leitbelag 4 und die Schirmelektroden 13 und 14 gebildet.
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Das in Figur 2 gezeigte Ausführung.sbeispielder erfindungsgemäßen
Spannungs-Meßeinrichtung stimmt bis auf die Ausbildung des Unterspannungskondensators
vollkommen mit dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispielüberein, Im Unterschied
zum Ausfüiirungsbeispielnach Figur 1 ist hier ein Plattenkondensator 20 als Unterspannungskondensator
verwendet, der aus einem Stapel vorneinzelnen Plattenkondensatoren gebildet ist.
Wie Figur 3, die eine in Pigur 2 strichpunktiert gekennzeichnete Einzelheit wiedergibt,
erkennen läßt, besteht der Plattenkondensator 20 aus einzelnen Plattenkondensatoren
21 und 22, die jeweils von Platten 23, 24 und 25 gebildet sind. Die Platten sind
untereinander-durch Isolierringe 26 in festem Abstand angeordnet und werden gemeinsam
von einem längeren Isolierzylinder 27 durchdrungen, in dem eine Spannschraube 28
zum Verspannen der einzelnen Plattenkondensatoren geführt ist.
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Der Plattenkondensator 20 ist wiederum unter Bildung eines Gießharztlockes
29 in Gießha.rz vergossen und dieser Gießharzblock 29 ist dann, wie bereits im Zusammenhang
mit dem AusfUirungsbeispielnach Figur 1 beschrieben, an dem Gießharzkörper 30 befestigt.
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Mit der Erfindung wird eine Spannungs-Meßeinrichtung vorgeschlagen,
die nicht nur wegen der Möglichkeit der Ausbildung des Unterspannungskondensators
als Kondensator mit großer Kapazität vorteilhaft ist, sonder auch wegen ihrer günstigen
Herstellungsweise Vorteile bietet.
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3 Figuren 4 Patentansprüche