DE2833036C2 - Spannungsmeßeinrichtung für gas- oder flüssigkeitsisolierte Hochspannungsschaltanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannungsmeßeinrichtung für gas- oder flüssigkeitsisolierte Hochspannungsschaltanlagen mit einem in einer geerdeten Metallkapsel angeordneten Hochspannungsleiter, die einen im Innern der Metallkapsel untergebrachten Spannungsteiler mit Spannungsabgriff enthält.

Bei bekannten Spannungsmeßeinrichtungen dieser Art (DE-OS 21 25 297, 23 25 448, 24 09 595) ist der Spannungsteiler als kapazitiver Teiler ausgeführt, indem er aus einem Ober- und Unterspannungskondensator gebildet ist. Der Oberspannungskondensator besitzt als Hochspannungselektrode jeweils den Hochspannungsleiter und als Niederspannungselektrode einen leitenden Belag, der auf einem Isolierkörper angebracht ist. Der Unterspannungskondensator ist entweder von einem weiteren Belag auf dem Isolierkörper oder der Metallkapsel zusammen mit dem ersten Belag gebildet oder er besteht aus einem Wickelkondensator, dc: ebenfalls von dem Isolierkörper getragen ist. An den von der galvanischen Verbindung des Ober- und des Unterspannungskondensators gebildeten Spannungsabgriff ist ein Verstärker angeschlossen, der außerhalb der geerdeten Metallkapsel angeordnet ist.

Die bekannten Spannungsmeßeinrichtungen mit kapazitivem Teiler arbeiten in meßtechnischer Hinsicht einwandfrei, erfordern jedoch wegen der verhältnismäßig großen benötigten Kapazität einen relativ großen Einbauraum.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Spannungsmeßeinrichtung für gas- oder flüssigkeitsisolierte Hochspannungsschaltanlagen mit einem innerhalb der Metallkapsel untergebrachten Spannungsteiler vorzuschlagen, der einen vergleichsweise geringen

'S Raumbedarf hat und außerdem mit geringem Aufwand herstellbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Spannungsmeßeinrichtung der eingangs beschriebenen Art der Spannungsteiler erfindungsgemäß ein ohmscher Spannungsteiler und ist von einem auf einer Seitenfläche eines zwischen dem Hochspannungsleiter und der geerdeten Metallkapsel liegenden Isolierkörpers aufgebrachten Belag aus Widerstandsmaterial gebildet, der sich vom Hochspannungsleiter bis zur Metallkapsel erstreckt und in der Nähe der Metallkapsel unter Bildung des Spannungsabgriffs unterbrochen ist.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Spannungsmeßeinrichtung besteht darin, daß sie in Richtung der Längsachse der Schaltanlage einen sehr kleinen Raumbedarf hat, weil zum Aufbau des ohmschen Teilers auf einem dünn ausführbaren Isolierkörper lediglich der Belag aus Widerstandsmaterial aufgebracht werden muß. Es ist demzufolge nicht mehr die Verwendung eines sich in Richtung der Längsachse der Schaltanlage erstreckenden zylindrischen Körpers zur Bildung des Oberspannungskondensators und womöglich auch des Unterspannungskondensators erforderlich, wie dies zur Herstellung von Spannungsmeßeinrichtungen mit kapazitivem Spannungsteiler notwendig ist. Außerdem ist die Herstellung des ohmschen Spannungsteilers vergleichsweise einfach, weil nur an einer Seitenfläche des Isolierkörpers der Belag aus Widerstandsmaterial aufgebracht werden muß, der zur Bildung des Spannungsabgriffs nur eine Unterbrechung aufweisen muß. Bei den kapazitiven Spannungsteilern der bekannten Spannungsmeßeinrichtungen hingegen muß ein Isolierkörper entweder auf seiner Außen- und seiner Innenseite mit einem Leitbelag versehen werden, oder er muß auf seiner Innenseite einen Leitbelag und auf seiner Außenseite z. B. einen Wickelkondensator tragen.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Spannungsmeßeinrichtung besteht darin, daß ihr ohmscher Spannungsteiler eine sehr geringe Induktivität aufweist.

was sich vorteilhaft auf die Spannungsverteilung und damit auch auf die Meßgenauigkeit bei Stoßvorgängen auswirkt.

Es ist zwar bereits eine bei hohen Spannungen einsetzbare Meßeinrichtung bekannt (DE-GM 19 27 686), bei der ein ohmscher Spannungsteiler zwischen Hochspannungspotential und Erde angeordnet ist, jedoch handelt es sich hierbei um eine Meßeinrichtung für Ströme, bei der die einzelnen Widerstände eines von einem jr-Glied gebildeten Teilers aus diskreten Bauelementen bestehen.

Ferner ist ein scheibenförmiger Widerstand bekannt (DE-PS 8 72 594), der auf seinen Seitenflächen Widerstandsmassen trägt und mit diesen Widerstandsmassen

an einen Innen- und einen Außenleiter angeschlossen ist; der scheibenförmige Widerstand bildet jedoch das Querglied eines T-förmig aufgebauten Dämpfungsgliedes für Ultrakurzwellenanordnungen.

Besonders vorteilhaft im Hinblick a;;f einen geringen s Raumbedarf ist die erfindungsgemäße Spannungsmeßeinrichtung dann, wenn der Isolierkörper als Isolierscheibe ausgebildet ist. Eine solche Ausbildung ist auch deshalb von besonderem Vorteil, weil dann die üblicherweise in metallgekapselten Hochspannungs- Ό Schaltanlagen verwendeten Stützisolatoren für den Hochspannungsleiter als Isolierscheibe ausgenutzt werden können; es ist dann nicht einmal mehr erforderlich, einen zusätzlichen Isolierkörper zur Bildung des ohmschen Spannungsteilers in der geerdeten Metall- '⁵ kapsel unterzubringen, weil lediglich ein Stützisolator mit dem Belag aus Widerstandsmaterial auf seiner einen Seite versehen zu werden braucht.

Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn bei der erfindungsgemäßen SpannungsmeGeinrichtung als Isolierscheibe ein trichterförmig ausgebildeter Stützisolator für den Hochspannungsleiter dient, um den Belag aus Widerstandsmaterial zu verlängern.

Bei der erfindungsgemäßen Spannungsmeßeinrichtung mit einer Isolierscheibe als Isolierkörper muß die eine Seitenfläche nicht vollständig mit dem Belag aus Widerstandsmaterial versehen sein. Als vorteilhaft wird dies jedoch angesehen, weil auf diese Weise ein Aufbau erreichbar ist, der vor allem hinsichtlich der Ausbildung von Induktivitäten im Hinblick auf die Vermeidung von J0 nichtlinearen Spannungsverteilungen bei Stoßvorgängen vorteilhaft ist.

Der Spannungsabgriff am ohmschen Spannungsteiler kann unterschiedlich ausgebildet sein; beispielsweise kann er als eine Drahtbrücke zwischen den beiden Bereichen des Belages ausgeführt sein. Im Hinblick auf eine möglichst gleichmäßige Feldverteilung innerhalb der Metallkapsel auch im Bereich des ohmschen Spannungsteilers wird es jedoch als vorteilhaft angesehen, wenn uer Spannungsabgriff von einem an der Seitenfläche der Isolierscheibe befindlichen Ring aus elektrisch gut leitendem Material besteht, der galvanisch mit dem Belag aus Widerstandsmaterial verbunden ist.

Am erdseitigen Ende des ohmschen Spannungsteilers «5 bzw. am vom Hochspannungsleiter abgewendeten Ende des Belages aus Widerstandsmaterial kann eine Verbindung zu der geerdeten Metallkapsel beispielsweise durch eine· elektrische Leitung bewirkt sein. Es kann sich aber auch hier in vorteilhafter Weise ein weiterer Ring aus elektrisch gut leitendem Material befinden, der dann seinerseits beispielsweise mit der geerdeten Metallkapsel galvanisch verbunden ist.

Zur Erzielung einwandfreier meßtechnischer Verhältnisse kann es vorteilhaft sein, das erdseit'ge Ende des ohmschen Teilers nicht mit der geerdeten Metallkapsel zu verbinden, sondern dieses Ende isoliert aus der Metallkapsel herauszuführen und an ein meßtechnisch eindeutig definiertes Erdpotential zu legen. Damit läßt sich die Genauigkeit bei der mit der erfindungsgemäßen Spannungsmeßeinrichtung ermöglichten Ermittlung der Hochspannung erhöhen

Zur Erläuterung der Erfindung ist in

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spannungsmeßeinrichtung mit einer ebenen Scheibe als Isolierkörper, in

F i g. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer trichterförmigen Isolierscheibe und in

Fig. 3 eine Einzelheit der Fig. 1 vergrößert wiedergegeben.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 ist innerhalb einer Metallkapsel 1 einer Hochspannungsschaltanlage 2 ein Hochspannungsleiter 3 angeordnet. Der Hochspannungsleiter 3 ist von einer ebenen Isolierscheibe 4 umfaßt, die an ihrem äußeren Umfange an der Metallkapsel 1 anliegt.

Auf ihrer einen Seite 5 ist die Isolierscheibe 4 mit einem Belag 6 aus Widerstandsmaterial versehen, der zur Bildung eines Spannungsabgriffs 7 in der Nähe der Metallkapsel 1 unterbrochen ist. Am Spannungsabgriff 7 liegt demzufolge eine Spannung, die einen durch das Verhältnis der Widerstände der beiderseits der Unterbrechung liegenden Bereiche des Belages 6 bestimmten Bruchteil der Spannung am Hochspannungsleiter 3 ausmacht.

Mit dem Spannungsabgriff 7 ist über eine Leitung 8. die durch eine Durchführung 9 in der Metallkapsel 1 hindurchgeführt ist, ein Eingang 10 eines Verstärkers 11 verbunden; der andere Eingang 12 des Verstärkers 11 ist geerdet. Die am Spannungsabgriff 7 abnehmbare Spannung wird im Verstärker 11 verstärkt, und es entsteht an einem nachgeordneten Widerstand 13 eine Spannung, die ein Maß für die Hochspannung ;mi Hochspannungsleiter 3 darstellt.

Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 unterscheidet sich von dem nach Fig. 1 lediglich dadurch, daß der Hochspannungsleiter 3 von einer trichterförmig ausgebildeten Isolierscheibe 20 umfaßt ist, die sich außen wiederum an der Metallkapsel 1 der Hochspannungsschaltanlage 2 abstützt. Die trichterförmig ausgebildete Isolierscheibe 20 trägt auf ihrer dem Hochspannungsleiter 3 zugewandten Seite 21 den Belag 6 aus Widerstandsmaterial, der in der Nähe der Metallkapsel 1 an der Stelle 22 ringsum unterbrochen ist. Im Bereich der Unterbrechung sind die beiden Bereiche des Belages 6 galvanisch miteinander unter Bildung des Spannungsabgriffs 7 verbunden, an den in gleicher Weise wie bereits im Zusammenhang mit der Fig. t beschrieben der Verstärker 11 ausgeschlossen ist. Am Widerstand 13 entsteht dann eine Spannung, die der Hochspannung am Hochspannungsleiter 3 proportional ist.

Die in Fig. 3 dargestellte Einzelheit A nach der F i g. 1 zeigt, daß die Isolierscheibe 4 an ihrer einen Seite 5 außer dem Belag 6 aus Widerstandsmaterial mit einem Ring 30 aus elektrisch gut leitendem Material versehen ist, der an beide Bereiche des Belages 6 aus Widerstandsmaterial angrenzt und dadurch mit beiden Bereichen galvanisch verbunden ist. An den Ring 30 aus elektrisch gut leitendem Material ist die Leitung 8 angeschlossen und in der bereits im Zusammenhang mit der Fig. 1 beschriebenen Weise durch eine Durchführung 9 zu dem hier nicht dargestellten Verstärker geführt.

Die Isolierscheibe 4 ist in der Nähe der Metallkapsel 1 an ihrer Seite 5 mit einem weiteren Ring 31 aus elektrisch gut leitendem Material versehen, der an den äußeren Bereichen des Belages 6 angrenzt und daher mit diesem Bereich galvanisch verbunden ist. Über eine Leitung 32 ist der weitere Ring 31 mit der geerdeten Metallkapsel 1 verbunden und damit ebenfalls geerdet.

Die trichterförmig ausgebildete Isolierscheibe 20 kann F i g. 2 bzw. der auf ihr aufgebrachte Belag 6 kann iii gleicher Weise wie im Zusammenhang mit der F i g. 3 beschrieben mit Ringen aus gut leitendem Material versehen sein.

Mit der Erfindung wird eine Spannungsmeßeinrich-

lung für gas- oder flüssigkeitsisolierte Hochspannungsschaltanlagen vorgeschlagen, die sich durch einen geringen Raumbedarf, leichte Herstellbarkeit und günstige nießtechnische Eigenschaften wegen niedriger Induktivitäten auszeichnet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Spannungsmeßeinrichtung für gas- oder flüssigkeitsisolierte Hochspannungsschaltanlagen mit einem in einer geerdeten Metallkapsel angeordneten Hochspannungsleiter, die einen in der Metallkapsel untergebrachten Spannungsteiler mit Spannungsabgriff enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler ein ohmscher Spannungsteiler ist und von einem auf einer Seitenfläche (5) eines zwischen dem Hochspannungsleiter (3) und der geerdeten Metallkapsel (1) liegenden Isolierkörpers (4) aufgebrachten Belag (6) aus Widerstandsmaterial gebildet ist, der sich vom Hochspannungsleiter (3) bis zur Metallkapsel (1) erstreckt und in der Nähe der Metallkapsel (1) unter Bildung des Spannungsabgriffs (7) unterbrochen ist.

2. Spannungsteiler nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper als Isolierscheibe (4) ausgebildet ist.

3. Spannungsteiler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Isolierscheibe (4) ein Stützisolator für den Hochspannungsleiter (3) der Hochspannungsschaltanlage (2) dient.

4. Spannungsteiler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Isolierscheibe ein trichterförmig ausgebildeter Stützisolator (20) dient.

5. Spannungsteiler nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Seitenfläche (5) der Isolierscheibe (4) bis auf die zur Bildung des Spannungsabgriffs (7) erforderliche Unterbrechung vollständig mit dem Belag (6) aus Widerstandsmaterial bedeckt ist.

6. Spannungsteiler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsabgriff (7) von einem an der Seilenfläche (5) der Isolierscheibe (4) befindlichen Ring (30) aus elektrisch gut leitendem Material besteht, der galvanisch mit dem Belag (6) aus Widerstandsmaterial verbunden ist.

7. Spannungsteiler nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich cn der Seitenfläche (5) der Isolierscheibe (4) am äußeren Umfang des Belages (6) aus Widerstandsmaterial ein weiterer Ring (31) aus elektrisch gut leitendem Material befindet.