DE4201434A1 - Auf hochspannungspotential befindlicher messwandler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen auf Hochspannungspotential befindlichen Meßwandler nach dem Oberbegriff des Anspru­ ches, nach Patent.. .(P 41 01 858.3-35).

Die Übertragungsschaltungsanordnung oder kurz die Meß­ elektronik befindet sich innerhalb des Innenleiters und damit auf hohem Potential. Aus technischen Gründen, bei­ spielsweise bei hohen Lastströmen oder Sonneneinstrah­ lung, kann die Temperatur des Innenleiters 80°C anneh­ men. Auch können Temperaturanstiege bis 130°C nicht aus­ geschlossen werden. Die sichere Funktion der als Mikro­ elektronik ausgebildeten Übertragungsschaltungsanordnung sowie die zugehörige Optoelektronik, mit der die Daten in Lichtsignale umgewandelt werden, ist nur bis zu Grenz­ werten der Einsatztemperatur, die bei 75°C und in spe­ ziellen Fällen bei 125°C liegen, gewährleistet.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Erfindung nach dem Hauptpatent. . . (P 41 01 858.3-35) weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Patentanspruches.

Danach wird die gesamte Meßanordnung auf ein als Kühler dienendes Peltier-Element aufmontiert, welches durch einen entsprechenden Stromwandler mit Spannung versorgt wird.

Zu dem Stichwort "Peltier-Element" wird auf Meyers-Lexi­ kon der Technik und der exakten Naturwissenschaften, 3. Band, 1970, Bibliographisches Institut, Mannheim/Wien/ Zürich, verwiesen.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dar­ gestellt ist, soll die Erfindung näher erläutert und be­ schrieben werden.

Es zeigt die einzige Figur eine schematische Schnittansicht durch einen auf Hochspannungspoten­ tial befindlichen Meßwandler mit einem Pelltier-Ele­ ment.

Eine metallgekapselte, gasisolierte Hochspannungsschal­ tung, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, besitzt eine auf Erdpotential befindliche Außenkapselung 10, in der konzentrisch ein hohler, auf Hochspannungspotential be­ findlicher Innenleiter 11 angeordnet ist. Die Außenkapse­ lung 10 ist aus zwei Kapselungsteilen 12, 13 zusammenge­ setzt, an deren Stirnenden je ein Flansch 14 bzw. 15 vor­ gesehen ist, zwischen denen ein scheibenförmiger Stütz­ isolator 16 für den Innenleiter 11 eingespannt ist. An­ statt eines Innenleiters 11 können selbstverständlich bei mehrphasig gekapselten Schaltanlagen auch eine der Anzahl der Phasen entsprechende Anzahl von Innenleitern vorgese­ hen werden.

Der Leiter 11 besitzt eine erste umlaufende Vertiefung 17, auf deren Boden Isolierstege 18 und 19 angeordnet sind, mittels denen ein Meßbelag 20 gegenüber dem Leiter 11 isoliert abgestützt ist. Zwischen dem Meßbelag 20 und dem Boden der Vertiefung 17 ist somit ein Meßkondensator 21 gebildet; mit der zwischen dem Meßbelag 20 und der Me­ tallkapselung 12 befindlichen Kapazität 22 bildet der Meßkondensator 21 einen kapazitiven Spannungsteiler.

An dem Meßbelag 20 einerseits und an der Innenfläche des hohlen Leiters 11 sind Anschlußleitungen 23 und 24 ange­ schlossen, die zu einer im Inneren des Leiters 11 ange­ ordneten Schaltungsanordnung 25 führen, in der die durch die Leiter 23 und 24 zu der Schaltungsanordnung 25 ge­ führten analogen Meßsignale in digitale Signale umgewan­ delt werden. Demgemäß handelt es sich bei der Schaltungs­ anordnung 25 um einen Analog/Digital-Wandler. An dem Ana­ log/Digital-Wandler 25 befindet sich ein Lichtsender 26, der die digitalen Signale nach Umwandlung in Lichtsignale auf eine Lichtleiteranordnung 27 überträgt, die - wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, spiralförmig durch den Stützisolator 16 nach außen herausgeführt ist. Man er­ kennt in der Fig. 1 die einzelnen Querschnitte der Lichtleiteranordnung 27. Die Lichtleiteranordnung 27 ist mit einer Auswerteschaltung 28 verbunden, in der die Lichtsignale ausgewertet werden. Der Wandler 25 wird mit Spannung mittels einer Kondensatoranordnung versorgt, die dem Meßkondensator gleicht. Diese Kondensatoranordnung 29 besitzt eine Vertiefung 30, auf deren Boden Stege 31 und 32 aufgebracht sind, die eine Kondensatorelektrode 33 be­ sitzen, wodurch ein Versorgungskondensator 34 gebildet wird. Die zwischen der Elektrode 33 und der Kapselung 10 befindliche Kapazität besitzt die Bezugsziffer 35. Die Elektrode 33 einerseits und der Innenleiter 11 anderer­ seits sind mittels elektrischer Leitungen 36 und 37 mit dem Wandler 25 verbunden.

Auf einem Absatz 60 im Inneren des Innenleiters 11 ist ein Peltier-Element, das in seiner Gesamtheit mit 61 be­ zeichnet ist, aufgesetzt. Das Peltier-Element 61 besitzt, wie bekannt, Leitermaterialien unterschiedlicher elektri­ scher Leitfähigkeit, wie beispielsweise aus Meyers-Lexi­ kon der Technik und der exakten Naturwissenschaften, Band 3, Seite 1916 bekannt, so daß hier nicht näher auf die Zusammensetzung eingegangen werden muß.

Zur Verringerung der Betriebstemperaturen wird bzw. wer­ den die Übertragungsschaltungsanordnungen mit der kalten Fläche des Peltier-Elementes 61 thermisch kontaktiert.

Das Peltier-Element 61 wird mittels eines den Innenleiter 11 umgebenden geeignet bemessenen Stromwandlers 62 über Leitungen 63 und 64 mit Strom versorgt, so daß für die Übertragungsschaltungsanordnung 25/26 ein ausreichender Kühleffekt erzielt werden kann. Selbstverständlich könnte auch die Spannungsversorgung 29 benutzt werden. Daß ein Gleichrichter vorgesehen sein muß, ist selbstverständlich und in Fig. 4 nicht näher dargestellt.

Wenn, wie im Hauptpatent. . . (P 41 01 858.3-35) Fig. 4, der Meßwandler ein Kombiwandler ist, also eine Kombina­ tion von Spannungs- und Stromwandler, dann können die Übertragungsschaltungsanordnungen 52/54 und 53/55 auf je ein Peltier-Element oder auf ein beiden gemeinsames Pel­ tier-Element aufgesetzt sein.

Claims (1)

1. Auf Hochspannungspotential befindlicher Meßwandler für eine metallgekapselte, gasisolierte Hochspan­ nungsschaltanlage, mit wenigstens einem Innenleiter und einem diesen umgebenden Außenleiter, mit einer innerhalb des hohl ausgebildeten Innenleiters vorgesehenen, die elektrischen Meßsignale in Lichtsignale umwandelnden Übertragungsschaltungsanordnung, wobei die Lichtsignale von Hochspannungspotential mittels durch einen Stütziso­ lator zur Abstützung wenigstens eines Innenleiters hin­ durch geführter Lichtleiter auf Erdpotential geführt sind, wobei wenigstens eines Innenleiters hindurchgeführ­ ter Lichtleiter auf Erdpotential geführt sind, wobei am Außenumfang des Innenleiters eine Vertiefung eingebracht ist, in der gegenüber dem Innenleiter isoliert eine Meß­ elektrode vorgesehen ist, deren Länge in Längsrichtung des Innenleiters kleiner ist als die Länge der Vertiefung und deren Außendurchmesser gleich ist dem Außendurchmes­ ser des Innenleiters, und wobei die zwischen der Meßelek­ trode und dem Innenleiter befindliche Kapazität die Meß­ signale erzeugt, nach Patent... (P 41 01 858.3-35), da­ durch gekennzeichnet, daß innerhalb des hohl ausgebilde­ ten Innenleiters (11) wenigstens ein als Kühlelement die­ nendes Peltier-Element (61) vorgesehen ist, das mit der wenigstens einen Übertragungsschaltungsanordnung (25, 26) in thermisch engem Kontakt steht und ggf. mittels eines den Innenleiter (11) umgebenden Stromwandlers (62) mit Strom versorgt wird.