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Bez.: Meßwandler
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Die Erfindung betrifft einen Meßwandler zum Anpossen der zu messenden
elektrischen Größen an den Meßbereich des verwendeten tleßgerotes mit einem Isolationsstoff
einschließenden Porzellanhohlkörper, dessen Innenroum zylinder- oder kegelförmig
ausgebildet ist.
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Derartige Meßwandler finden bei Hochspannungsnetzen Verwendung. Als
Isolation dient ein im Porzellanhohlkörper eingeschlossenes Öl-Papier-Dielektrikum.
Auf der Außenseite ist der Porzelionuberwurf mit übereinander angeordneten Schirmen
versehen. Reben der Isolierfunktion besitzt diese sich im wesentlichen selbstreinigende
Freiluftausführung des Porzellanhohlkörpers je nach Aufbau des Meßwandlers weitere
Aufgoben. So dient der Porzellanhohlkörper beispieisweise beim Topfstromwandler
oder beim Kaskadenspannungswandler als Behälter. B«im Stützer-Strom- oder Spannungswandler
erfüllt der Porzellanhohlkörper eine statische Funktion, indem am Kopf des wandlers
auftretende Kräfte durch den Porzellanüberwurf übertragen werden.
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Bei der Konstruktion und Fertigung der Meßwandler muß auf eine große
Zuverlässigkeit geachtet werden, damit ein störungsfreier Betrieb Uber einen möglichst
langen Zeitraum sichergestellt wird. In der Praxis erwartet man eine über mehrere
Jahrzehnte reichende Haltbarkeit.
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Trotz sorgfältigster Fertigungskontrollen treten im Betrieb Störungen
auf, die zu einer explosionsartigen Zerstörung des tleEwcndlers führen können. Die
folgenschwersten Schäden treten durch auf, daß die Explosion zu einem Zerbersten
des Porzellanhohlkörpers führt,
wodurch Porzellanstcke und Scherben
über große Bereiche geschleudert werden, was zu erheblichen Folgeschäden führen
kann, die den unmittelbaren Schaden aufgrund des zu ersetzenden Meßwandlers um ein
Vielfaches Ubertreffen können.
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Das explosionsartige Zerspringen des Porzellonüberalurfs ist eine
Folge des starken Druckanstiegs im Wandler, der durch einen Durchschlag der Isolation
in Form eines Lichtbogens durch den mit Isolierdl gefüllten Teil des Wandlers entsteht,
da der Lichtbogen schlagartig einen Teil des Isolieröls zum Verdampfen bringt.
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Zur Begrenzung des Druckanstiegs im Porzellanhohlkörper ist es allgemein
bekannt, eine Druckentlastungseinrichtung, beispielsweise in Form einer Berstscheibe,
vorzusehen. Trotz einer solchen Einrichtung läßt sich die Explosionswirkung nicht
ausreichend verringern, da die Druckentlastungseinrichtung mit einer zu großen Verzögerung
anspricht, so daß die geringe Schlogzähigkeit des Porzellanhohlkörpers zuvor bereits
zu einer Sprengung des Porzellanüberwurfs geführt hat.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Meßwandler der eingangs
beschriebenen Art zu schaffen, dessen Porzellanhohlkörper bei auftretenden Störungen,
insbesondere bei einem Durchschlag der inneren Isolation in Form eines Lichtbogens,
daran gehindert ist, mit der vollen Explosionskraft beaufschlagt zu werden.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß
der
Innenraum durch ein druckfestes Rohr aus isolierendem Werkstoff in einen von der
Innenfläche des Rohrs begrenzten Kernraum und in einen von der Außenflöche des Rohrs
und der Innenfläche des Porzeilanhohlktsrpers begrenzten Mantelraum unterteilt ist.
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Mit der erfindungsgemößen Unterteilung des zylinderförmigen Innenroums
durch ein druckfestes Rohr kann zwar die Zerstörung des Porzellanhohlkörpers bei.
Auftreten eines Isolierschadens nicht ausgeschlossen werden. Mit Hilfe des druckfesten
Rohrs lößt sich cber die Zerstörung des Porzellanhohlkörpers so sehr dämpfen, daß
Porzellanstucke und Scherben keine so große kinetische Energie erhalten, daß sie
Folgescheden anrichten können. Dos den Druckstoß zunöchst aufnehmende Rohr besitzt
gegenüber dem Porzellanuberwurf eine große Schlagzdhigkeit; der Druckstoß wird abgeschwächt,bevor
er den Porzellanhohlkarper erreicht.
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Während bei den bekannten Heßwandlern Druckentlastungseinrichtungen
nur sehr bedingt die Explosion abschwöchen konnten, ist die Wirksamkeit einer Druckentlastungseinrichtung
beim erfindungsgemäßen Meßwandler dann sehr vorteilhaft, wenn noch einer Ausgestoltung
der Erfindung der Kernrau. am Fuß oder Kopf des Meßwandlers mit einer solchen Entlastungseinrichtung
versehen ist, da diese Einrichtung immer dann voll ihre Aufgabe erfüllt, wenn das
druckfeste Rohr dem Druckstoß so lange stondlitilt, wie die Entlostungseinrichtung
bis zum Ansprechzeitpunkt benötigt.
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Da ein weiterer Druckanstieg i. Kernraum aber nicht auszuschließen
ist, der letztlich doch zur Zerstörung des druckfesten Rohrs führen
wurde,
ist es vorteilhaft, ein fruhzeitiges ersten des Porzellanüberwurf zu erzielen, so
daß beim Aufplatzen des druckfesten Rohrs der Porzellanüberwurf bereits zerstört
ist.
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Um dieses frühzeitige ersten des Porzellanüberwurfs zu erzielen, ist
es vorteilhaft, den dernraum und den Mantelraum über Kanäle miteinander zu verbinden.
Auf diese weise gelangt zurächst eine die Zerstörung des Porzellonüberwurfs herbeifxhrende
Druckwelle in den Nantelraum, die aber nicht ausreichend ist, um den Porzellanbruchstücken
eine nennenswerte kinetische Energie zu verleihen, da die Verbindungskanäle so ausgelegt
sind, daß in diesen Kanälen ein großes Druckgefdlle aufgebaut wird. Bei der vollen
Entfaltung der Explosionskraft ist auch in diesem Folle der Porzellanhohlkörper
bereits zerstört und stellt sich der Druckwelle nicht mehr im Weg.
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koch einer besonders vorteilhoften Ausgestaltung der Erfindung ist
das druckfeste Rohr exzentrisch im zylinderförmigen Innenraum des Porzellanhohlkörpers
angeordnet. Durch die erfindungsgemaBe Anordnung läßt sich die Richtung fur die
größte Explosionsauswirkung festlegen, so daß man einen besonders gefährdeten Bereich
um so wirksamer schützen kann.
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Schließlich sieht eine Ausgestaltung der Erfindung noch vor, daß die
Innenfloche des Porzellanhohlkörpers mindestens eine sich ueber mindestens einen
Teil der Mantellinie erstreckende Einkerbuna aufweist. Mit der erfindungsgemäßen
Einkerbung des Porzellanhohlkörpers lößt sich der Berstvorgang nicht nur besonders
frühzeitig herbeiführen, sondern auch innerhalb bestimmter Grenzen kanalisieren.
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Sofern der Mantelraum mit einem flüssigen Isolierstoff gefüllt ist,
ist es zum Druckausgleich bei normalem Betrieb zweckmäßig, auch den Mantelraum beispielsweise
mit de. Kopf des Wandlers in Verbindung zu bringen.
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In der Zeichnung ist der erfindungsgemäße Meßwandler in einem Ausführungsbeispiel
als Kopfstromwondler in einem vertikolen Querschnitt dargestellt.
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Um eine Hochspannungsleitung 1 schließt sich ringförmig ein Aktivteil
2 in einem Kopf 3. Vom Aktivteil 2 fUhren Leitungen 4 zu einem Klemenkosten 5 an
einem Fuß 6.
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Zwischen dem Kopf 3 und dem Fuß 6 ist ein Porzellanhohikörper 7 angeordnet,
der auf seiner Außenseite Schirme 8 tritt.
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Im Kopf 3 ist eine Ausdehnunaskompensationseinrichtung 9 untergebracht,
von der aus Verbindungsleitungen 10 zum Innenraum des Porzellonhohlkörperi 7 fuhren.
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Im Porzellonhohlkörper 7 ist ein druckfestes Rohr 11 aus isolierendem
Werkstoff so angeordnet, daß der Innenraum des Porzellanhohlkörpers 7 in einen Kernraum
12 und einen Mantelraum 13 unterteilt wird, die beide Isolationsstoffe enthalten.
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Tritt zum Aktivteil 2 ein Durchschlog auf, so erreicht der nachfolgende
Lichtbogen beispielsweise das als Isolierstoff dienende bl im Kernraum 12, worauf
ein großer Druck mit raschem Druckanstieg entsteht.
Der Druckstoß
wird im wesentlichen von dem Rohr 11 aufgenommen und mit verminderter Kraft uber
den Mantelraum 13 auf den Porzellanhohlkörper 7 weitergeleitet.
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Durch die hohe Schlag- und Druckfestigkeit des Rohrs 11 tritt im Kernraum
12 ein hoher Druck auf, der sehr schnell eine Druckentlastungseinrichtung 14 am
Fuß 6 ansprechen lößt, so daß ein Druckausgleich zumindest eingeleitet wird.
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Durch die Verformung des beispielsweise aus glasfaserverstörktem Kunststoff
hergestellten Rohrs 11 und Uber die Verbindungsleitungen 10 tritt auch im Mantelraum
13 ein Druckanstieg auf.
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Der im Mantelraum 13 auftretende Druckanstieg kann zur Zerstörung
des Porzellanhohlkörpers 7 fUhren, wobei er aber sehr rasch abgebaut wird, da das
Rohr 11 zunächst noch dem im Kernraum 12 auftretenden Druck standhdlt und die Verbindungskonäle
10 so ausgelegt sind, daß in diesen Kanälen ein großes Druckgefölle auftritt. Der
Porzellanhohlkörper 7 wird dabei zwar zerstört, aber seine Bruchstücke erhalten
keine große kinetische Energie, die zur Beschädigung oder Zerstörung benachbarter
Einrichtungen führen könnte, so daß mit hinreichender Sicherheit Folgeschöden vermeidbar
sind.
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Tritt im weiteren Verlauf des Durchschlags im Meßstromwandler ein
solcher Druck im Kernraum 12 auf, daß das Rohr 11 platzt, trifft die aus dem Rohr
11 austretende Druckwelle auf den bereits zersprungenen Porzellanhohlkörper 7, so
daß die Ausbreitung der Druckwelle nicht nennenstert behindert wird. Damit können
auch in diesem Stadium der Zerstörung des Meßwandlers keine Porzellonstücke eine
nennenswerte Beschleunigung erhalten.