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Metallgekapselte, gasisolierte Schaltanlage
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Dle vorliegende Erfindung betrifft metallgekapselte gasisolierte Schaltanlagen
gemäss Oberbegriff des Anspruches 1.
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Bei der aus der EP-OS 0 011 590 bekannten Schaltanlage dieser Art
liegen sich die Stromwandler mit der Aussenscite ihrer Abschirmungen so gegenüber,
dass deren Stirnseiten miteinander fluchten. Der Innendurchmesser der die Stromwandler
umgebenden Kapselung muss daher dem Aussendurchmesser der Stromwandler entsprechend
genügend gross gewählt werden. Das bedeutet, dass die Kapselung in denjenigen Abschnitten,
in denen keine Stromwandler vorhanden sind, die Anlageteile in einem Abstand umgibt,
der grosser als zwingend erforderlich ist. Eine solche Anlage beansprucht demzufolge
mehr Platz als dies an und für sich nötig ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Schaltanlage
der eingangs genannten Art zu scharfen, die bei möglichst einfachem Aufbau weniger
Raum benötigt, als vergleichbare Anlagen herkömmlicher Art, ohne dass jedoch die
Betriebssicherheit und die Funktionsweise beeinträchtigt werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des kennzeichnenden
Teils des Anspruches 1 gelöst.
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Die Versetzung eines oder mehrerer Stromwandler gegenüber den übrigen
5trv,nviandlern in Richtung der Stromleiter um
ein Mass, das wenigstens
der Gesamtlänge des bzw. der Stromwandler entspricht, ergibt die Möglichkeit, durch
entsprechendes Anordnen der Stromleiter die Stromwandler näher an die benachbarten
Stromleiter heranzurücen, als dies bei nebeneinander angeordneten Stromwandlern
möglich ist. Dadurch kann die Querschnittsabmessung der Kapselung entsprechend vermindert
werden, was eine platzsparendere Bauweise ermöglicht. Die versetzten Stromwandler
werden jedoch nur so nahe am nächstgelegenen Stromleiter angeordnet, dass der erforderliche
Isolationsabstand eingehalten ist. Durch die die Stromwandlerkerne umgebende Abschirmung
wird trotz des verhältnismässig kleinen Abstandes zwischen Stromleiter und Stromwandlern
eine Beeinflussung der Stromwandler und eine damit verbundene Herabsetzung deren
Messgenauigkeit vermieden.
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Bestehen die Abschirmungen wenigstens teilweise und vorzugsweise mindestens
im aussenliegenden Randbereich aus einem ferromagnetischen Werkstoff, so kann die
Abschirmwirkung noch erhöht werden. Bei aus einem ferromagnetischen Werkstoff bestehenden
Abschirmungen werden diese vorzugsweise als Hülse mit einem durchgehenden Längsschlitz
ausgebildet. Eine solche Massnahme trägt ebenfalls weiter dazu bei, Fremdeinflüsse
von der Sekundärwicklung des Stromwandlers fernzuhalten. Demselben Zwecke dient
das Vorsehen eines nach einwärts gerichteten Randes an den Stirnseiten der Abschirmungen.
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Um bei aus einem ferromagnetischen Werkstoff bestehenden Abschirmungen
das Auftreten von Wirbeiströmen z=iInindeft einzuschränken und die schädlichen Auswirkungen
solcher Wirbelströme möglichst gering zu halten, werden die Abschirmungen vorzugsweise
mehrschichtig aufgebaut.
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Sollte es durch entsprechende Ausbildung der Abschirmungen
trotz
alLem nicht möglich sein, die Sekundärwicklung der Stroinwandler ausreichend abzuschirmen,
so können die Stromwandler mit sekundärseitigen Ausgleichswicklungen versehen werden.
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Im folgenden wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsheispiel des
Erfindungsgegenstandes näher erläutert. Es zeigt rein schematisch: Fig. 1 einen
Stromwandler enthaltenden Abschnitt einer metallgekapselten Schaltanlage im Längsschnitt,
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Schaltanlage entlang der Linie II-II in Figur
1, und Fig. 3 den prinzipiellen Aufbau eines Stromwandlers mit Ausgleichswicklungen.
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In den Figuren 1 und 2 ist von einer metallgekapselten, gasisolierten
Schaltanlage 1 ein Teil einer Metallkapselung 2 gezeigt, die auf nicht näher dargestellte
und an sich bekannte Weise geerdet ist. Der gezeigte Bereich der Kapselung 2 wird
durch drei Kapselungsahschnitte 2a, 2b und 2c gebildet, welche miteinander verbunden
sind.
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An den Stossstellen der Kapselungsabschnitte 2a, 2b und 2c sind Trennwände
3 baw. 4 angeordnet. Im Innern der Kapselung 2 verlaufen parallel zueinander drei
Stromleiter 5, 6 und 7, die in einem Dreieck angeordnet sind, wie das insbesondere
aus Figur 2 hervorgeht. Jeder Stromleiter 5, 6 und 7 bildet den Primarleiter eines
Einleiterstroinwandlers 8, 9 bzw. 10, der einen den zugeordneten Stromleiter 5,
6, bzw. 7 umgebenden Ringkern 11 aufweist, der in bekannter Weise eine in den Figuren
1 und 2 nicht gezeigte Sekundärwicklung trägt.
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Zwischen dem entsprechenden Stromleiter 5, 6, 7 und jedem Ringkern
11 ist eine innere Abschirmung 12 angeordnet, die hülsenförmig ausgebildet ist und
deren stirnseitige Ränder 12a nach auswärts aufgebogen sind, wie das insbesondere
die Figur 1 zeigt, in der der Stromwandler 9 im Schnitt dargestellt ist. Die innere
Abschirmung 12, welche geerdet ist, verläuft in einem Abstand vorn zugeordneten
Stromleiter 5, 6, 7. Zwischen der Innenabschirmung und dem diese umgebenden Ringkern
11 kann wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt ebenfalls ein Zwischenraum vorhanden
sein, der jedoch nicht zwingend erforderlich ist. Um den Ringkern 11 und die auf
diesem aufgebrachte Sekundärwicklung herum verläuft eine ebenfalls hülsenförmig
ausgebildete und geerdete äussere Abschirmung 13, die auf beiden Seiten über den
Ringkern 11 vorsteht, wie das aus Figur 1 anhand des im Schnitt dargestellten Stromwandlers
9 ersichtlich ist.
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Wie aus dieser Darstellung ebenfalls hervorgeht, sind die stirnseitigen
Ränder 13a der äussern Abschirmung 13 nach einwärts gebogen. Durch das Umbiegen
der Ränder 12a bzw.
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13a der Abschirmungen 12 und 13 wird die Weite der durch die beiden
Abschirmungen 12 und 13 gebildeten stirnseitigen Oeffnungen verringert. Wie in den
Figuren 1 und 2 gezeigt, verläuft die äussere Abschirmung 13 ebenfalls in einem
Abstand vom Ringkern 11, was jedoch nicht zwingcnd erforderlich ist.
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Die äussere Abschirmung 13 besteht beirn gezeigten Ausführungsbeispiel
aus einem ferromagnetischen Material.
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Um das Entstehen von unerwünschten Wirbelströmen möglichst weitgehend
zu unterdrücken, besteht die äussere Abschirmung aus zwei Schichten 14 und 15. Es
versteht sich Dcdoch, dass die Abschirmung 13 auch aus mehr als zwei Schichten aufgebaut
sein kann. Jede Abschirmung 13 ist weiter mit einem durchgehenden und parallel zu
deren Längsachse verlaufenden Längsschlitz 16 versehen, der sich
jeweils
an der von den beiden den andern Stromwandlern zugehörigen Stromleitern abgewandten
Seite befindet, wie das aus Figur 2 hervorgeht. Durch diese Anordnung der Längsschlitze
16 wird eine Beeinträchtigung der Abschirmwirkung der äussern Abschirmungen 13 vermieden.
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Wie aus den Figuren 1 und 2 hervorgeht, sind die drei Stromwandler
8, 9 und 10, die dieselben Aussenabmessungen und dieselbe Querschnittsform aufweisen,
in Längsrichtung der Stromleiter 5, 6, 7 gegeneinander versetzt und zwar mindestens
um ihre Länge L. Dies bedeutet, dass keiner der Stromwandler 8, 9 und 10 in radialer
Richtung gesehen einem andern Stromwandler gegenüberliegt. Wie Figur 1 zeigt, sind
die beiden Stromwandler 9 und 10 im Innern des pselungsabschnittes 2b angeordnet
und an den sich zugekehrten Seiten der Trennwände 3 bzw. 4 befestigt. Der dritte
Stromwandler 8 befindet sich im Innern des Kapselungsabsehnittes 2c und ist dem
Stromwandler 9 gegenüberliegend ebenfalls an der Zwischenwand 4 befestigt. Dieses
Versetzen der Stromwandler 8, 9, 10 erlaubt es nun, jeden Stromwandler näher an
die zu den beiden andern Stromwandlern gehörigen Stromleiter heranzurücken, als
dies möglich ist, wenn die Stromwandler wie in der EP-OS 0 011 590 gezeigt nebeneinander
angeordnet sind. Die Stromleiter 5, 6 und 7 und damit auch die zugehörigen Stromwandler
8, 9 und 10 sind nun derart angeordnet, dass der Abstand a (Fig. 1) zwischen jedem
Stromwandler 8, 9, 10 und dem nächstliegenden Stromleiter bzw. den nächstliegenden
Stromleitern 5, 6, 7 kleiner ist als die Hälfte des Aussendurchmessers D der Stromwandier,
jedoch zumindest dem minimalen Isolationsabstand entspricht, der zur Aufrechterhaltung
des Isoliervermögens unbedingt einzuhrlten ist. Etwas verallgemeinert ausgedrückt
verlaufen die Stromleiter 5, 6, 7 in einem gegenseitigen Abstand a + b (Fig. 2),
der gemessen in einer rechtwinklig
zu den Stromleitern 5, 6, 7
stehenden Ebene, d.h. ezülich der Figur 2 in der Zeichenebene, kleiner ist als die
Aussenabmessung D der Stromwandler 8, 9, 10 in Richtung der in der genannten Ebene,
d. h. der Zeichenebene, ver laufenden Verbindungslinie zwischen den beiden entsyrrechenden
Stromleitern, wie das in Figur 2 anhand der Stromleiter 6 und 7 dargestellt ist.
Wie aus Figur 2 ebenfalls hervorgeht, verdecken sich in Richtung der Stromleiter
5, 6, 7 gesehen die Stromwandler 8, 9, 10 gegenseitig teilweise.
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Durch das beschriebene und gezeigte Versetzen der Stromwandler 8,
9, 10 und deren Zusammenrücken in radialer Richtung ist es nun möglich, die Querschnittabmessung,
d.h. den Durchmesser der Rapselung 2 entsprechenS zu reduzieren, was unter anderem
eine Verminderung des Platzbedarfes mit sich bringt. Durch die äussern Abschirmungen
13 wird die Gefahr einer Beeinflussung der Ringkerne 11 und der Sekundärwicklungen
der Stromwandler 8, 9, 10, die durch die gedrängtere Bauweise und die geringeren
Abstände zwischen den Stromleitern 5, 6, 7 und den Stromwandlern 8, 9, 10 an sich
erhöht wird, vermieden. Sollte in gewissen Fällen und unter gewissen Bedingungen
die Abschirmwirkung der Abschirmungen 13 auch bei optimaler Ausbildung nicht genügen,
so könnten die Stromwandler 8, 9, 10 auf an sich bekannte Weise mit Ausgleichswickungen
versehen werden. Anhand der Figur 3 wird nun im folgenden eine derartige Ausbildung
der Stromwandler erläutert.
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Die Sekundärwicklung S des Stromwandlers, dessen Primärleiter P durch
die Stromleiter 5, 6 bzw. 7 gebildet ist, besteht aus einer Anzahl von Teilwicklungen
S1, S2, S3 und S4, die zueinander parallel geschaltet sind und zu diesem Zwecke
mit gemeinsamen VerbIndungsleitern 17 bzw.
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18 verbunden sind. Jede dieser TeilwicklungeIl S1 - S4
weist
jeweils eine der Uebersetzung des Stromwandlers entsprechende Windungszahl auf und
führt neben dem Nutzstrom auch Ausgleichsströme. Es ist jedoch auch möglich und
in gewisen Fällen sogar zweckmässig, neben den Ausgleichswicklungen S1 Sd eine von
diesen getrennte Se-kundärwicklung auf den Ringkern 11 aufzubringen, die in Figur
3 gestrichelt angedeutet und mit S' bezeichnet ist.
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Tm folgcunden wird noch auf einige der verschiedenen möglichten weiteren
Varianten eingegangen.
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Obwohl mit Abschirmungen aus ferromagnetischem und auch elektrisch
leitendem Material eine besonders gute Abschirmwirkung erzielt werden kann, ist
es auch möglich, die äusseren Abschirmungen 13 nur teilweise aus einem ferromagnetischen
Werkstoff oder gar nur aus einem elektrisch leitenden Material herzustellen. Besteht
die äussere Abschirmung 13 nur teilweise aus einem ferromagnetischen Werkstoff,
so wird vorteilhafterweise der äussere Randbereich der Abschirmung 13 aus diesem
Material hergestellt. Auf das in den Figuren 1 und 2 gezeigte Ausführungsbeispiel
bezogen würde dies bedeuten, dass die äusserc Schicht 14 aus ferromagnetischem Material
besteht, während für die innenliegende Schicht 15 nur ein elektrisch leitendes Material
verwendet wird.
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Wird die äussere Abschirmung 13 aus nicht ferromagnetischcm, jedoch
elektrisch leitendem Material gebildet, so kann die Abschirmung als geschlossene
Hülse, d.h.
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chne einen durchgehenden Längsschlitz, ausgebildet werden.
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Die bescllriebene Reduktion der Querschnittsabmessung der Iiarsclullg
2 kann auch dann erreicht werden, wenn nur einer der Stoitwandler 8, 9 oder 10 gegenüber
den beiden andern, nebeneinander angeordneten Stromwandlern auf die beschriebene
Weise
sowohl in Richtung der Stromleiter 5, 6, 7, wie auch in Querrichtung dazu versetzt
wird.
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