DE3121398A1 - Einrichtung zur messung hoher wechselspannungen in hochspannungsschaltanlagen - Google Patents
Einrichtung zur messung hoher wechselspannungen in hochspannungsschaltanlagenInfo
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Description
RROWM.BOVERI & CIE AKTIENGESELLSCHAFT
Mannheim ?5. Mai ]Π81
Mannheim ?5. Mai ]Π81
ZPT/PJl-Ft/IIt Mp.-Mr. 560/81
"Einrichtung zur Messung hoher Wechselspannungen in HochsnannungsschaItanlagen"
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung hoher*
'..'ochse] spannungen in Hochspannungsschaltanlagen, insbesondere
in metallgekapselten / SF'S-gasisoliprten Hochspannungsschaltan-In
gen, mit wenigstens zwei in Reihe zwischen Hochspannungspotential
und Erde angeordneten, einen ohmschen Spannungsteiler
bildenden ohmschen Hiderst-n'nden, von Honen der an Erde angeschlossene
Widerstand als MeSwiderstand dient, wobei der hochspannungsseitige Widerstand und der Meßwiderstand aus
jeweils wenigstens einem Widerstandselement rpMldet sind, ''as
bc.w. die aus einem Isolierkörper und darauf aufgebrachtpm
BAD ORSGiNAL
Widerstandsmaterial besteht bzw. bestehen.
Die DE-OS 29 30 672 hat zum Inhalt eine Einrichtung der eingangs genannten Art. Dort sind die einzelnen Widerstandsbahn^n
auf Widerstandselementen aufgebracht und zwar derart, daß die einzelnen Uiderstandselemente entweder zu dem hochspannungsseitigen
oder zu dem unterspannungsseitigen Widerstand des Spannungsteilers baukastenförmig zusammengesetzt werden. Die
Widerstandselemente sind scheibenförmig ausgebildet, so daß ihr Aussendurchmesser und somit auch der Durchmesser des umgebenden
geerdeten metallischen Gehäuses recht groß ist. Weiterhin sind bei der in der DE OS 29 30 672 beschriebenen ' Einrichtung
zwischen den einzelnen scheibenförmigen Viiderstandselernenten kapazitive Steuerscheiben zur Steuerung der Spannungsverteilung
bei transienten Vorgängen erforderlich.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Einrichtung
eingangs genannten Art zu schaffen, bei der zum einen die Anzahl der. Elemente gegenüber der in der DE-OS beschriebenen Einrichtung reduziert, so daß ein besonders einfacher Aufbau
entsteht, und zum anderen daß die Eaugröße deutlich verringert wird.
eingangs genannten Art zu schaffen, bei der zum einen die Anzahl der. Elemente gegenüber der in der DE-OS beschriebenen Einrichtung reduziert, so daß ein besonders einfacher Aufbau
entsteht, und zum anderen daß die Eaugröße deutlich verringert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgem^ß dadurch gelöst, daß der
Isolierkörper rohrförmig ausgebildet ist und auf seiner Außenseite
das Widerstandsmaterial aufgelegt ist, und daß die Steuerung der transienten Spannungsverteilung v^n eine«" einzigen
haubenförmigen Steuerelektrode vorgenommen wird.
BAD ORIGINAL
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, insbesondere
die Anordnung der Widerstandsbahnen auf dem rohrförmigen Isolierkörper ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 6.
Es besteht auch die Möglichkeit, als Widerstandsmaterial an
sich bekannte Widerstandsstreifen zu verwenden, die auf die Aussenseite des Isolierrohres aufgelegt und dort mittels
metallischer Kontaktringe miteinander verbunden sind. Eine Lösung zur Festlegung der Widerstandsstreifen geht aus den
kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches ? hervor.
Als derartige Widerstandsstreifen werden Widerstandseiemente
verwendet, die einen langgestreckten, streifenfö^nigen Keramikkörper
aufweisen, auf dem eine Dickfilm-Widerstandsbahn aufgebracht
ist. Die. Enden-dieser Film-Widerstandsbahn stehen r:it
einer auf dem Keramiktrnger aufgebrachten Kontaktierungsfl^che
in Verbindung. Der Kontaktring bzw. die Kontaktringe überdecken dann im montierten Zustand die Kontaktierungsflnchen sich
gegenüberliegender bzw. in einer Reihe angeordneter Widerstandsstreifen.
Zur Herstellung der Widerstandsbahn wird die Widerstandspaste oder
eine Dickfilm-Widerstandspaste benutzt, die aus fein verteiltem Widerstan
material, Glaspartikeln, organischen Trägern und Zusetzen besteht. Die Pasta wird nach dem Auftragen auf den Trr'gerkörper,
also entweder auf den Isolierkörper oder auf den Keramikkörper,
bei ca. 1?.O C getrocknet und· bei ca. 850 °C 7U einen
BAD ORIGIN
'ir IJF-T — . ' * . . I
harten Widerstandsmaterial gesintert.
Der besondere Vorteil, der mit der erfindungsgemäßen Anordnung
erreicht wird, besteht darin, daß die Meßeinrichtung in besonders einfacher Weise aus wenigen Bauteilen aufgebaut ist, und
daß der Außendurchmesser der Einrichtung deutlich verringert wird.
Zur Steuerung der kapazitiven Spannungsverteilung ist eine
Steuerelektrode vorgesehen, die so gestaltet ist, daß sie für die Betriebsfrequenz der zu messenden Viechseispannung des
hochspa.mungsführenden Leiters die Feldverteilung· entlang der
Oberfläche des rohrförmigen Widerstandes vergleichtiKiM^t. Man
verwendet dabei vorzugsweise eine haubenförmige metallische oder aus metallisiertem Kvinststoff bestehende Steuerelektrode,
die mechanisch und elektrisch mit dem
Leiter verbunden ist und die mit ihrer Länge die R^ ihensch.il -
obertung aus und/oder unterspannungsseitigern Widerstand zumindest
teilweise überdeckt. Am unter'spannungsseitigen Ende der haubenförmigen Steuerelektrode ist ein ringförmiger Steuertorus zur
Verminderung der dort auftretenden elektrischen Feldstärke
angebracht. Die haubenförmige Steuerelektrode ist mit Durchbrüchen, z. B. Schlitzen oder Bohrungen, zur besseren Abfuhr der im hochspannungsseitigen Widerstand umgesetzten Verlustwärme versehen. Die Kontur der haubenförmigen Steuerelektrode ist so dimensioniert, daß die Feldstärkenverteilung entlang des otcrund/cder unterspannungsseitigen Widerstandes bei Betriebsfrequenz einer linearen Verteilung angen^'h^rt ist, un^ da?, bein
angebracht. Die haubenförmige Steuerelektrode ist mit Durchbrüchen, z. B. Schlitzen oder Bohrungen, zur besseren Abfuhr der im hochspannungsseitigen Widerstand umgesetzten Verlustwärme versehen. Die Kontur der haubenförmigen Steuerelektrode ist so dimensioniert, daß die Feldstärkenverteilung entlang des otcrund/cder unterspannungsseitigen Widerstandes bei Betriebsfrequenz einer linearen Verteilung angen^'h^rt ist, un^ da?, bein
Auftreten von Schalt- oder BlitzstoßspannunRen eine unzulässige
dielektrische Beanspruchung der Widerstandselemente vermieden
wird.
Anhand der Zeichnung, in der mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen derselben nMher erläutert und beschrieben werden.
Es zeigt
Figur 1
Figur 1
Figur 2
ein Ersatzschaltbild der Ausführung gemäß DE-OS 29 30 6
bzw. der Erfindung, bei der der Me^wide^stand
im Inneren der Kapselung angeordnet ist,
eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung für
eine einphasig gekapselte Hochspannungsschaltanlage.
eine einphasig gekapselte Hochspannungsschaltanlage.
Figur 3 eine Ausgestaltung -Ihnlich der der Figur ?, nur für
eine dreiphasig gekapselte Schaltanlage,
eine dreiphasig gekapselte Schaltanlage,
Figuren 4
bis 7 Darstellungen, mit denen die Art der Aufbringung der Widerstandsbahnen gezeigt ist,
Figur 8 eine perspektivische Teilansicht eines erfindungsgemäßen
Widerstandes, mit Widerstandsstreifen,
Figur 9 eine Schnittansicht im Bereich A, in vergrößerter
Darstellung,
Darstellung,
-A(T
Figur 10 eine Aufsicht auf einen Widerstandsstreifen, der bei der Ausführung gem-iß den Figuren 8 und 9 zur Anwendung
gelangt.
Figur 11 eine Detailansicht der Einspannung der haubenförmigen
Steuerelektrode -zwischen Kochspannungsleiter und oberspannungsseitigern Widerstand.
Es sei Bezug genommen auf die Figur 1.
Dort ist ein Ersatzschaltbild der erfindungsgemäßen Einrichtung
schematisch dargestellt:
Die erfindungsgemäße Einrichtung ist in einer Metallkapselung
10 untergebracht, die geerdet ist. Die Metallkapselung 10
besitzt an ihrem Ende einen Flansch 12, an den ein Deckel V-. angeschlossen ist, der die Kapselung zum freien Ende hin
abschließt. Im Inneren der Metallkapselung erkennt nan einen Hochspannungsleiter 16, an den sich ein obersoannungsseitiger
oder hochspannungsseitiger Widerstand I^ anschließt, der mit
einem unterspannungsseitigen oder erdseitigen Widerstand ?0 in
Verbindung steht, der selbst wiederum an Erde angeschlossen ist, hier an den Deckel 14 der Metallkapselung.
Zwischen dem oberspannungsseitigen und dem unterspannungsseitigen Widerstand 18 bzw. 20 ist eine Meßleitung 22 angeschlossen,
die auf einen Verstärker ?Jl auf geschaltet ist,
dessen Ausgangssignal einem Meßgerät 26 zugeführt wird. Die P.ückleitung vom Verstärker zur Erde hin ist mit 23 bezeichnet.
Die Meßleitung 22 ist durch eine öffnung 30 im Deckel l!l
gegenüber dem Deckel VA isoliert hindurchgeführt. Der unterspannungsseitige
Widerstand 20 ist dabei der Meßwiderstand. Zur Messung dient also der Spannungsabfall am Meßwiderstand.
Die Figur 2 zeigt die erf indungsgemiiße Einrichtung in schematischer
Darstellung. An den Hochspannungsleiter 16 schließt
sich der oberspannungsseitige Widerstand 18 an, der durch ein^n
rohrförmigen Isolierkörper 32 gebildet ist, wobei' auf dem rohrförmigen Isolierkörper 32 Widerstandsbahnen aufgebracht
werden (vgl.Figuren 4 bis 10). An den oberspannungsseitigen
Widerstand 18 schließt sich der unterspannungsseitige Meßwiderstand 20 an, der ebenfalls durch einen rohrförmigen Isolierkörper
34 gebildet ist, auf den in gleicher Weise wie auf den
Isolierkörper 32 Widerstandsbahnen aufgebracht sind und zwar ähnlich der Ausgestaltung gem. den Figuren 4 bis 7 bzw. 8 bis
10. Die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Widerstand 18 und dem Widerstand 20 erfolgt über eine Metallplatte 3^
und auch der Meßwiderstand 20 ist mit einer Metallplatte 38 abgeschlossen. Der Keßleiter ?2 ist an der Metallplatte 3^ i"1
Inneren des rohrförmigen Isolierkörpers 34 angeschlossen und
durch diesen sowie durch eine Öffnung 40 durch die Metallplatte 38 und gegenüber dieser isoliert hindurchgeführt. Darüber
hinaus ist die Metallplatte 33 mit Erde verbunden. Dies erfolgt
in der Ausgestaltung gem. Figur 2 durch einen Verbindungsleiter 42, öer die Metallplatte 38 mit dem Deckel 14 verbindet.
Außerhalb der Metallkapselung befindet sich der Verstärker 24 und das Meßgerät ?6.
Am unterspannungsseitigen Ende des Widerstandes 18 ist eine
torusartige Steuerelektrode 44 angeordnet, an die sich eine haubenförmige Steuerelektrode 45 anschließt, die zwischen dem
Hochspannungsleiter und dem Me^widerstand 18, also bei 48
eingespannt ist. Die haubenförmige Steuerelektrode verjüngt
sich kegelstumpfartig von der Elektrode W und geht im Bereich
bad
des oberspannungsseitigen Endes des Widerstandes 18 in eine Art Halbschale 52 übe'r. Der kegelstumpfförmige Bereich 50 ist mit
Öffnungen 54 versehen, die entweder als Bohrungen oder als
Schlitze ausgebildet sein können, und die zur Abfuhr der W^rme
dienen. Die Steuerelektrode HH/H6 dient zur VergleichmMssigung
der elektrischen Feldstärke, wobei dies insbesondere für die Betriebsfrequenz aer zu messenden Viechseispannung des hochspannungsführenden
Leiters 16 gilt. Zugleich kompensiert die Steuerelektrode zu einem großen Teil den Einfluß der Streukapazitäten
zviischen dem Widerstand 18 und der Metallkapselung 10, so daß beim Auftreten von Sto^spannungen eine dielektrische
Überbeanspruchung des hochspannungsseitigen Widerstandes 13 vermieden wird. Der Gasraun innerhalb der Ketallkapselung 10
ist mit Isoliergas, hi^r mit Schwefelhexafluorid.ausgefüllt.
Die Anordnung gempß der Figu^ 2 ist eine einphasig gekapselte
Schaltanlage. Es besteht natürlich auch die Möglichkeit, die erfindungsgem^Re Einrichtung bei einer dreiphasig gekapselten
Schaltanlage anzuwenden. Diese Anwendung ist in der Figur ? dargestellt.· Innerhalb einer Metallkapselung 60, die ihren
freien Ende mittels eines Deokols ^2 abgeschlossen ist, sind
drei Hochspannungsleiter P/yP angeordnet, die durch einen
Isolator 6*4, der als Schottisolator dienen kann, zumindest abe1-ein
Stützisolator ist, durchgeführt sind. Die Meßeinrichtung geirnß der Figur 3 ist nun sowohl an den Leiter K
als auch an die Leiter S und T angeschlossen (um die Gemeinsamkeit
mit der Einrichtung gem. der Figur 2 zu zeigen, besitzen die einze]nen Komponenten die gleichen Bezugsziffern mit den
BAD ORIGiNAU
entsprechenden Indizes R/Ι,Τ gekennzeichnet). Der Verstärker, der
die Signale des Meßwiderstandes 20 R, 20 S und 20 T zu verarbeiten hat, besitzt die Bezugsziffer 66. Das Meßgerät selbst
ist nicht dargestellt.
Sowohl der hochspannungsseitige Widerstand 18 als auch der unterspannungsseitige Widerstand 20 könen in der Weise ausgebildet
sein, wie in den Figuren 4 bis 7 dargestellt. Auf den Isolierkörper 32 bzw. 3H sind Widerstandsbahnen 70 streifenförmig
aufgebracht, derart, daß die Widerstandsbahnen 70 parallel zu de1" Längsachse 72 des Isolierkörpers 32/34 auf der
Außenfläche des Isolierkörpers verlaufen.
In der Ausgestaltung gemäß Figur 5 verlaufen die '.'iderstandsbahnen
7'I spiralförmig; in der Anordnung gemäß der Figur 6
verlaufen die Widerstandsbahnen 76 l:Jngs der Achse 72 des
Isolierkörpers und die Widerstandshahnen 78 quer zu der Längsachse
72, so daß sich eine Art kreuzförmiges Raster bildet mit in Reihe und parallelgeschalteten Widerstandsbahnen. Denkbar
wäre eine Kombination der Anordnung gem. Figur 5 mit 6er Anordnung gem. der Figur ^ oder eine Anordnung der Figur 5
gemäß der Anordnung gemäß Figur 6.
Weiterhin ist eine Anordnung denkbar, bei der zwei spiralförmige V.'iderstandsbahnen gernrß Figur 5, die gegensinnig verlaufen,
übereinander angeordnet werden, so daß ebenfalls eine Art kreuzförmiges Raster gebildet wir-d ( Bahnen 77 und 79).
In Fig. 7-9 ist das Dickfilm-Widerstandsmaterial als homogene
Schicht auf den Isolierkörper 32 oder 3U aufgebracht.
Mittels der verschiedenen beschriebenen Möglichkeiten der
Anordnung des Dickf ilm-Widerstandsmaterial r>
auf dom Isolierkörper ist es möglich, den Widerstandsvert des hochspannun^sseitigen
bzw. des erseitigen Widerstandes \n einen v?eite"er.
Bereich einzustellen.
Es besteht auch die Möglichkeit, auf den Isolierkörper 32 oder 3^ Widerstandsstreifen aufzubringen, deren Form in der Figur I*"1
dargestellt ist. Der Widerstandsstreifen gemäß der Figur 10
besitzt einen Tr^gerkörper 80 aus einem isolierenden Material,
insbesondere aus Keramik, auf den ein» Widerstandsbahn 82 aus
einer Dickfilmwiderstanndspaste aufgebracht ist. Die freien
Enden der Widerstandsbahnen 82 sind mit elektrisch leitenden Kontaktflächen 81 und 86 verbunden. Der crf»3anitp Widerstan^sstreifen
besitzt dabei die Bezugsziffer 88. In der Ausgestaltung der Figur 8 sind mehrere Reihen von miteinander fluchtenden
Widerstandsbahnen -88 gleichmäßig verteilt auf dem Isolierkörper
32 oder dem Isolierkörper oil aufgebracht. DaKei enden
die einzelnen Widerstandsstreifen 88 in einem Abstand D zueinander, 'welcher Abstand D von einem metallischen Konaktrin^ ?0
derart überdeckt ist, daß die Kontaktflächen 84 und riie Kontaktflächen
86 je zweier sich gegenüberliegender miteinander
fluchtender Kontaktsreifen 38 elektrisch leitend über den Kontaktring 90 miteinander verbunden sind. Dadurch verden die
einzelnen Reihen der Kontaktstreifen 88 und die einzelnen in
BAD ORIGINAL
einer Reihe liegenden Kontaktstreifen 30 elekrisch leitend
miteinander verbunden. Die Kontaktringe QO besitzen eine zylinderförmige Innenfläche 92 und eine kreissegment- oder
bogenartige Außenfläche 9*1, um Kanten zu vermeiden.
Figur 11 zeigt im Anschnitt eine beispielhafte Ausführung der Einspannung der haubenförmigen Steuerelektrode zwischen dem
Hochspannungsleiter 16 und dem den oberspannungsseitigen Widerstand 18 tragenden Isolierkörper 32. Bei der gezeigten
Ausführungsform ist der Hochspannungsleiter 16 mit einem Ansatz 100 versehen, der zur Zentrierung der Steuerhaube bzw. des
Haubenbodens 52 dient. Auf der dem Isolierkörper zugewandten Seite ist eine metallische Isolierrohrhalterung 101 angebracht.
Kittels einer Schraubverbindung 102, die in ein Cewindeloch 10?
im Leiter I^ eingreift, wird der Haubenboden zwischen die
Stirnfläche 105 der Isolierrohrhalterung 101 und die Stirnfläche
des Leiter 16 gepreßt. Der Isolierkörper 16 ist mittels
einer Klebeverbindung 104 im inneren zylindrischen Bereich der Isolierrohrhalterung 101 befestigt.
Claims (12)
1.) Einrichtung zur Messung hoher Wechselspannungen in Hochspannungsschaltanlagen, insbesondere in metallgekapselten
SFfi-gasisolierten Hochspannungsschaltanlagen, mit wenigstens
zwei in Reihe zwischen Hochspannungspotential und Erde angeordneten,
einen ohmsehen Spannungsteiler bildenden ohmschen W iderständen/von denen der an Erde angeschlossene Widerstand
als Heßwiderstand dient,. wobei ■ der hochspannur.gsseitige
Widerstand und der Meßwiderstand aus jeweils wenigstens eir.sir.
Widerstandselement gebildet sind, das bzw. die aus einem
Isolierkörper und darauf aufgebrachtem Widerstandsmaterial besteht bzw. bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper
(32/31O rohrförmig ausgebildet und auf seiner Außenseite
das Widerstandsmaterial aufgelegt ist und daß die transier.te
Spannungsverteilung von einer einzigen, haubenförmigen Steuerelektrode
('46) gesteuert ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
de 3 das Widerstandsmaterial eine Dickfilmpaste ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsmaterial eine in Form von Widerstands^ahr.en
auf den Isolierkörper aufgebrachte Pickf ilrr.paste ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Widerstandsbahnen parallel zur Längsachse des Isolierkörpers
verlaufen.
IAD ORiGIMAL
3121338
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis U, dadurch
gekennzeichnet, daß die Widerstandsbahnen schraubenförmig auf den Isolierkörper aufgebracht sind.
6. Isolierkörper nach einem der Ansprüche <? bis 5, .
dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsbahnen schraubenförmig und gegeneinander versetzt auf den Isolierkörper aufgebracht
sind, so daß sich die einzelnen Widerstandsbahnen kreuzen.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennz.,
daß die V.'iderstandsbahnen zusätzlich auf einem Kreisurafang auf
dem Isolierkörper aufgebracht sind.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennz.,
daß das Widerstandsmaterial homogen auf der Hantel fache des Isolierkörpers aufgebracht ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Isolierkörper handelsüblich erhältliche Widerstandsstreifen
aufgebracht sind, welche in Längsrichtung des Isolierkörpers verlaufen und an den aufeinander zuweisenden
Enden mittels eines Verbindungsleiters miteinander verbunden sind.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als metallische Verbindungsleiter Kontaktringe vorgesehen
sind, welche die Kontaktierungsf l-Mchen je zweier sich gegenüberliegender
Widerstandsstreifen überdecken und dabei zus^tz-
ORIGINAL
lieh die einzelnen Widerstandsstreifen am Isolierkörper festlegen
11. Einrichtung nach einen der vorigen Ansorüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der hochspannungsseitige Widerstand (IB) an
seineia erdseitigen Ende von einer Ringelektrode (44) umgeben
ist, an die sich eine in Richtung hochspannungsseitiges Ende
des Widerstandes (18) sich verjüngende Steuerelektrode (^S)
anschließt.
12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die haubenförmige Steuerelektrode ('46) mit öffnungen (5Ü)
in Form von Schlitzen, Bohrungen und dergleichen, durchbrochen
ist.
BAO ORIGINAL
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19813121398 DE3121398A1 (de) | 1981-05-29 | 1981-05-29 | Einrichtung zur messung hoher wechselspannungen in hochspannungsschaltanlagen |
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ID=6133511
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DE (1) | DE3121398A1 (de) |
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- 1982-05-28 JP JP57089997A patent/JPS5828667A/ja active Pending
- 1982-05-28 FR FR8209358A patent/FR2506947A1/fr active Granted
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