DE60211756T2

DE60211756T2 - Mittelspannungsisoliertes kapazitives kopplungssystem

Info

Publication number: DE60211756T2
Application number: DE60211756T
Authority: DE
Inventors: Javier Ormazabal Ocerin
Original assignee: Grupo Ormazabal SA
Current assignee: Grupo Ormazabal SA
Priority date: 2002-06-12
Filing date: 2002-06-12
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2022-06-13
Also published as: WO2003107560A1; DE60211756D1; AU2002313009A1; ES2263787T3; EP1521381B1; EP1521381A1

Description

ZWECK DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kopplungssystem, das das Senden und den Empfang analoger und/oder digitaler Signale durch ein elektrisches Elektroenergie – Verteilungssystem, der Art ermöglicht, die einen Mittelspannungskondensator verwendet, um mit den Hochfrequenzsignalen bei Mittelspannung zu verbinden und sie in eine Niederspannungsabstimmschaltung zu leiten.
Insbesondere betrifft das erfinderische System eine isolierte und abgeschirmte Kopplung, die einen sicheren Anschluss an ein Kabel oder an eine Mittelspannungsvorrichtung mit einem hohen Grad an Isolationsschutz sowie Abschirmung ermöglicht und ebenso einen vollständigen Schutz gegenüber Umgebungsbedingungen zur Verfügung stellt.
Auf diese Art ermöglicht das vorgeschlagene Kopplungssystem das Senden/Empfangen von Signalen direkt von dem Mittelsspannungsnetz unter Beibehalten von Sicherheitsniveaus, der Zuverlässigkeit und Isolation der Einheit und dem Beseitigen der Gefahr von Bereichen, die der Luft ausgesetzt werden, sowie von Wartungsarbeiten.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Das Senden und Überwachen von Signalen durch das elektrische Netz ist eine weit verbreitete Praxis bei Elektrizitätsgesellschaften, aber es ist auf die Kommunikation von Signalen in bezug auf die Betriebsbedingung des Hochspannungsnetzes begrenzt. Die begrenzte Geschwindigkeit des Sendens von Signalen durch das Hochspannungsnetz hat einen weiter verbreiteten Gebrauch von dieser Art des Datenübermittlungssystems zu anderen Zwecken, die unterschiedlich von der Fernbedienung sind, verhindert.
Dennoch begann es in den letzten Jahren, dass das Verteilungsnetz sowohl bei der Niederals auch der Mittelspannung als ein annehmbares Mittel für das Senden von Signalen, Sprache, Daten und Bilder verwendet wurde, wobei sein Gebrauch allgemein öffentlich wurde und nicht auf die tatsächlichen Notwendigkeiten der Elektrizitätsgesellschaften beschränkt wurde, wie es gewohnheitsmäßig bis jetzt gewesen ist.
Für das Durchführen von Kommunikationen über das elektrische Verteilungsnetz bestehen grundlegend zwei Möglichkeiten:
Bei Erreichen der Mittel- bis Niederspannungstransformationszentren werden die Niederspannungsnetzsignale in einer Kommunikationsschaltstelle gespeichert, von der sie durch die üblichen Telephonmedien übertragen werden.
Bei Erreichen der Mittel- bis Niederspannungstransformationszentren werden die Niederspannungsnetzsignale gespeichert, und sie gehen zu dem Mittelspannungsnetz über und umgekehrt. Auf diese Art werden die Signale einiger Umwandlungszentren in einem anderen Verteilungstransformationszentrum oder in der gegenwärtigen Nebenstelle konzentriert, wodurch auf diese Art der Gebrauch von dem elektrischen Netzwerk für das Senden der Signale maximiert wird und die Zahl der Kommunikationsschaltstellen und der Telephonleitungen, die in den Transformatorzentren bestehen, minimiert wird.
Das Kopplungssystem der Erfindung basiert auf dieser zweiten Möglichkeit.
Ebenso gibt es für die Kopplung der Signale des elektrischen Niederspannungsnetzes mit dem Mittelspannungsnetz und umgekehrt verschiedene konzeptionelle Lösungen, wie zum Beispiel:
Senden der Signale durch die Abschirmung des Mittelspannungskabels. Dieses System basiert auf dem Gebrauch von einer Anzahl von Sendern/Empfängern an den Enden der Kabelabschirmung, die wiederum an einem der Enden der entsprechenden Spule angeschlossen sind. Jeder Datenübermittler hat einen Oszillator für eine Trägerfrequenz, sehr ähnlich der Resonanzfrequenz des Schwingkreises, der durch die Spulen, die sich an den Enden der Kabelabschirmung befinden, und der Kapazität der genannten Abschirmung gebildet wird; jeder Sender enthält einen Modulator und jeder Empfänger einen Demodulator, um die Trägerfrequenz mit den übermittelten Daten zu modulieren beziehungsweise zu demodulieren.
Kapazitive Kopplung der Signale. Die kapazitive Kopplung der Signale benutzt das Kabel des tatsächlichen Leiters als ein Mittel für das Senden der Signale, anstatt seine Abschirmung zu benutzen. Dieses System hat den Vorteil, das es in Kabeln ohne eine Abschirmung, wie zum Beispiel in Überlandleitungen, verwendbar ist, wobei es nicht notwendig ist, diese Vorrichtung obligatorisch an der Luft zu verlegen – unterirdische Umwandlungen, in denen die Kabelabschirmung beseitigt ist, erlauben auf diese Art die Abdeckung größerer Distanzen mit einer minimalen Ausrüstung.
Das System ist dem ähnlich, das in dem vorhergehenden Fall beschrieben worden ist, mit der Ausnahme, dass die Signalkopplung direkt bei der Mittelspannung anstelle an der geerdeten Abschirmung des Kabels durchgeführt wird. Die Kopplung wird durch einen Mittelspannungskondensator, dessen Kapazität verwendet wird, um einen Resonanzstromkreis im Bereich der Frequenzen der Trägerwellen zu bilden, anstatt unter Verwendung der Kapazität der Kabelabschirmung durchgeführt.
Verschiedene Lösungen gibt es auf dem Markt, um diese kapazitive Kopplung an die Mittelspannung durchzuführen, die im Allgemeinen auf dem Gebrauch von Isolatoren basieren, in denen sich der Mittelspannungskondensator befindet, aber diese Lösungen sind auf ihren Gebrauch von Mittelspannungskabeln begrenzt, deren Anschluss zugänglich ist, das heißt, dass das Kommunikationssystem nur an jenen Punkten verwendbar ist, an denen der Kern des Mittelspannungskabels offen liegt.
Ein System dieser Art wird zum Beispiel in dem europäischen Patent Nr. 1.079.538 beschrieben.
Diese Systeme haben den Nachteil, dass sie stromführende Elemente exponieren, die Umgebungsbedingungen, wie leitendem Staub, hoher Feuchtigkeit, Salzigkeit, Überschwemmung, etc., ausgesetzt sind, die zu einer Verschlechterung und als Folge davon zu einer Störung in dem elektrischen System führen können. Kommunikationen können durch eine kapazitive Kopplung der Oberflächenentladungen oder durch den Koronaeffekt verschlechtert werden, die die übertragenen Signale stören. Zusätzlich stellen nicht isolierte stromführende und zugängliche Teile ein hohes Risiko für das Personal während des Wartungsbetriebs dar.
Um Probleme zu vermeiden, die mit der Verschlechterung der Isolierung verbunden sind, ist es notwendig, periodisch Wartungsarbeiten an den exponierten Teilen durchzuführen.
US – Patent 4.973.940 betrifft eine kapazitive Kopplung bei Mittelspannung, die ein Senden und/oder Empfangen von analogen/digitalen Signalen durch ein elektrisches Energieverteilungssystem ermöglichen.
Die internationale PCT – Anmeldung WO – 01/43238 offenbart eine Kopplungsvorrichtung zum Verbinden eines Datenterminals mit einem Niederspannungs-Energieversorgungsnetz.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Das System, das Gegenstand der Erfindung ist, ermöglicht, dass eine kapazitive Mittelspannungskopplung im Zustand der Isolierung und der elektrischen Sicherheit durchgeführt werden, wobei weiterhin ein System gebildet wird, das gegenüber Umgebungsbedingungen unempfindlich ist und Staub, Feuchtigkeit und sogar Überschwemmung zulässt.
Insbesondere ermöglicht das System seine Kopplung mit einem Kabel oder einer Mittelspannungsvorrichtung unter Beibehaltung der Isolienang und Abschirmeigenschaften der Einheit.
Dafür wird das System der kapazitiven Kopplung durch eine wasserdichte Umhüllung ausgebildet, in deren Inneren der Mittelspannungskondensator positioniert wird, sowie durch eine metallische Abschirmung, die die Verteilung des elektrischen Feldes innerhalb davon erieichtert.
Diese wasserdichte Umhüllung wird direkt mit dem isolierten Verbinder verbunden, der mit der Buchse der Mittelspannungsvorrichtung oder mit einem Mittelspannungskabel verbunden ist, das mit besagtem Verbinder verbunden ist, so dass bei Verwenden der abgeschirmten Mittelspannungsverbinder und Kabel und mit dem Kondensator, der sich innerhalb einer wasserdichten Umhüllung befindet, die Anordnung gegenüber den Umgebungsbedingungen der Installation unempfindlich wird.
Die wasserdichte Umhüllung kann durch eine feste Ummantelung aus polymerischem Material gebildet werden, in dessen Inneren der Kondensator eingebettet wird, oder sie kann durch eine Hohlummantelung gebildet werden, deren Inneres mit einer dielektrischen Flüssigkeit gefüllt ist.
Die wasserdichte Umhüllung enthält einen Erdungsanschluss und einen Signalausgangsverbinder, der die Signale nunmehr bei einer Spannung, vorzugsweise bei Niederspannung, zu der Abstimmschaltung liefert, die niedriger als die des Mittelspannungskabels ist.
Die wasserdichte Umhüllung kann auch als isolierender Anschluss dienen, der den Kopplungsverbinder zu der Mittelspannungsvorrichtung abdichtet, oder gar einen Verbindungsanschluss bilden, der es ermöglicht, dass ein anderes Kabel, ein automatisches Ventil, etc. durch diesen verbunden wird.
Um einen höheren Grad an Integration zu erzielen, kann die Abstimmschaltung und sogar die Schutzsicherung innerhalb der wasserdichten Umhüllung enthalten sein.
Das System ermöglicht folglich, dass eine Verbindung mit der Mittelspannungsvorrichtung mit einem hohen Grad eines Schutzes, sowohl der Isolierung als auch der Abschirmung, hergestellt wird und stellt gleichzeitig eine kapazitive Kopplung für das Senden/Empfangen von analogen und/oder digitalen Signale, für eine Fernbedienung, Überwachung und Messung von teilweisen Entladungen, Verlustwinkeln, der Spannung, der Stromkreisversorgung, etc. zur Verfügung.
Wie wir gesagt haben, werden, dadurch dass das System von der Umgebung isoliert wird, die Gefahren der der Luft ausgesetzten Zonen beseitigt und Wartungsprobleme werden verweden.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 bezieht sich auf ein Kopplungssystem in Übereinstimmung mit dem Gegenstand der Erfindung, das durch eine feste polymerische Ummantelung als Verbindungsanschluss zu einem Mittelspannungsverbinder gebildet wird, der mit der Buchse der Mittelspannungsvorrichtung verbunden ist.
2 bezieht sich auf eine Kopplung, die der von 1 ähnlich ist, in der aber die Abstimmschaltung innerhalb der selben Umhüllung wie der Kondensator enthalten ist, und die Schutzsicherung ist ebenso, jedoch in einem unabhängigen Teil, eingekapselt, das zwischen dem Kopplungssystem und dem Mittelspannungsverbinder eingesetzt ist.
3 bezieht sich auf eine Kopplung, die der der vorhergehenden Figuren ähnlich ist, aber in welcher die Umhüllung als ein elektrischer Verbindungsanschluss hergestellt ist, um Verbindungen von anderen Elementen durch diesen zu ermöglichen.
4 bezieht sich auf eine Kopplung, in der die Umhüllung durch eine hohle abgeschirmte und geerdete Umhüllung gebildet wird, die mit einer dielektrischen Flüssigkeit gefüllt ist, und an ein Mittelspannungskabel angeschlossen ist, das wiederum mit dem Mittelspannungsverbinder verbunden ist, der in der Buchse der Mittelspannungsvorrichtung angeschlossen ist.
5 bezieht sich auf eine Kopplung wie der der vorhergehenden Figur, in der die Sicherung und die Abstimmschaltung innerhalb der Umhüllung positioniert worden sind.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Der Gegenstand des kapazitiven Kopplungssystems der Erfindung ist für die Verbindung mit einem Mittelspannungskabel (4) bestimmt, das mit einer Mittelspannungsvorrichtung (1) mittels des entsprechenden Verbinders (3) verbunden ist.
Wie in 1 gesehen wird, ist der Kondensator (12) in einer wasserdichten Umhüllung (16), die durch eine feste polymerische Ummantelung ausgebildet ist, eingebettet, die ein kegelstumpfförmiges Ende aufweist, das als ein isolierender Anschluss dient, der an dem Mittelspannungsverbinder (3) angeschlossen wird. Wie es ebenso in dieser Figur gesehen wird, befindet sich innerhalb der wasserdichten Umhüllung (16) eine Abschirmung (17), die den Kondensator umgibt und die Verteilung des elektrischen Felds innerhalb der wasserdichten Umhüllung erleichtert.
An der Rückseite der wasserdichten Umhüllung (16) befinden sich die Erdung (20) und der Signalverbinder (13), der den Eingang/Ausgang des Signals ermöglicht, das der Abstimmschaltung (15) für seine Umwandlung und Verarbeitung, nunmehr bei einer Spannung, die niedriger als die des Mittelspannungskabels ist, geliefert wird. An dieser Rückseite der wasserdichten Umhüllung (16) befindet sich ebenso eine Mutter (19), die es ermöglicht, dass der Anschluss befestigt wird. Der hintere Teil (18) der wasserdichten Umhüllung (16) wird auf eine solche Weise geerdet, dass bei der Einpassung des kegelstumpfförmigen isolierenden Teils in den Mittelspannungsverbinder (3) nur der hintere Teil der Umhüllung zugänglich und des weiteren geerdet ist.
Wie es aus 2 ersichtlich ist, ist es auch möglich, innerhalb der wasserdichten Umhüllung (16) den Abstimmstromkreis (15) sowie die Schutzsicherung (14) zu positionieren. In dieser Figur ist die Schutzsicherung in einer abgeschirmten Ummantelung (21) unabhängig von der wasserdichten Umhüllung (16) platziert worden, aber offensichtlich könnte die Schutzsicherung (14) ebenso innerhalb der selben wasserdichten Umhüllung (16), in der der Kondensator eingebettet ist, platziert werden.
Wenn die Sicherung nicht benutzt wird oder sie zusammen mit dem Kondensator eingebettet wird, würde die wasserdichte Umhüllung (16) direkt an den Verbinder (3) des Kabels (4) angeschlossen werden, während in dem Fall, in dem eine Schutzsicherung in einer unabhängigen Ummantelung (21) enthalten ist, die wasserdichte Umhüllung (16) mit der Ummantelung (21), die die Sicherung enthält, und diese sodann durch einen geeigneten Verbindungsanschluss (5) mit dem Mittelspannungsverbinder (3) verbunden würde.
In 3 ist eine Konstruktionsvariante gezeigt worden, in der die polymerische wasserdichte Umhüllung (16) in ihrem hinteren Teil in einem Verbindungsanschluss endet, der elektrische Anschlüsse durch die wasserdichte Umhüllung (16) ermöglicht, wobei in diesem Fall die Ausgabe der Signale durch die seitliche Oberfläche des Ummantelungskörpers durchgeführt wird. In dieser Figur ist ein Mittelspannungskabel (4), das mit der Ummantelung verbunden ist, gezeigt worden, aber es könnte für das Anschließen jedes möglichen anderen Elements, wie z.B. eines automatischen Ventils, verwendet werden.
Wenn besagter Anschluss nicht benutzt wird, wird als Verbindungselement ein Stopfen, der den Anschluss abdichtet und ihn vor Schmutz, fremden Einzelteilen, etc. schützt, verwendet.
In 4 und 5 ist ein Kopplungssystem in Übereinstimmung mit dem Gegenstand der Erfindung gezeigt worden, in dem die wasserdichte Umhüllung (16) durch eine hohle metallische Ummantelung (10) gebildet wird, deren Inneres mit einer dielektrischen Flüssigkeit (11) gefüllt ist, wobei die Verbindung der wasserdichten Umhüllung mit dem Mittelspannungskabel (7) durch eine Signaleingangsbuchse (9) bei Mittelspannung durchgeführt wird, während die Signalausgabe bei Niederspannung durch den Verbinder (13) durchgeführt wird, der für eine geeignete Umwandlung und Verarbeitung an der Abstimmschaltung (15) angeschlossen ist.
Wie in 4 und 5 gesehen wird, ist der Anschluss der Mittelspannungsvorrichtung (1) an das Mittelspannungskabel (4) unter Verwendung eines T-Verbinders (3) durchgeführt worden, in dessen freiem Ende ein Winkelverbinder (6), der das Mittelspannungskabel ent hält, angebracht ist; und dieses ist durch den Verbinder (8) und die Buchse (9) an der wasserdichten Umhüllung angeschlossen.
In 5 sind die Schutzsicherung (14) und die Abstimmschaltung (15) innerhalb der wasserdichten Umhüllung (16) eingesetzt worden.

Claims

Isoliertes Mittelspannungssystem mit kapazitiver Kopplung zum Senden und Empfangen analoger und/oder digitaler Signale über ein Elektroenergie-Verteilungssystem unter Verwendung eines Mittelspannungs-Kopplungskondensators (12), der zwischen dem Mittelspannungskabel (4) und einer Abstimmschaltung angeordnet ist, an der das Signal mit einer Spannung ankommt, die niedriger ist als die des Mittelspannungskabels (4), dadurch gekennzeichnet, dass es durch eine wasserdichte Umhüllung (16) gebildet wird, in derem Inneren der Mittelspannungskondensator (12) und eine Abschirmung (17), die dazu dient, das elektrische Feld zu verteilen, angeordnet sind, wobei die wasserdichte Umhüllung (16) mit dem Mittelspannungskabel (4) oder einer Mittelspannungseinrichtung unter Verwendung von Mittelspannungsverbindern (3, 5, 6) und/oder abgeschirmten zweiten Mittelspannungskabeln (7) verbunden ist, die über eine Buchse der Einrichtung (2) verbunden sind, so dass vollständiger Schutz gegenüber Umweltbedingungen sowie die Isolations- und Sicherheitseigenschaften der Einrichtung aufrechterhalten werden.
Isoliertes Mittelspannungssystem mit kapazitiver Kopplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schutzsicherung (14) in der wasserdichten Umhüllung (16) angeordnet ist.
Isoliertes Mittelspannungssystem mit kapazitiver Kopplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstimmschaltung (15) in der wasserdichten Umhüllung (16) angeordnet ist.
Isoliertes Mittelspannungssystem mit kapazitiver Kopplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wasserdichte Umhüllung (16) durch eine massive Polymer-Ummantelung gebildet wird, die abgeschirmt und geerdet ist und in derem Inneren der Mittelspannungskondensator (12) sowie die Abschirmung (17) eingebettet sind, wobei sie in ihrem hinteren Teil (18) eine Erdungsverbindung (20), die abgeschirmt und geerdet ist, und einen Signalverbinder (13) aus Metall zum Ausgeben des Signals aufweist, das die Abstimmschaltung (15) speist, an ihrem anderen Ende einen kegelstumpfförmigen Verbindungsanschluss aufweist, über den sie elektrisch mit dem mit dem Mittelspannungsverbinder (3) verbunden ist, der mit der Buchse (2) der Mittelspannungseinrichtung (1) verbunden ist, so dass die wasserdichte Umhüllung (16) auch als Verschlussstopfen für den Mittelspannungsverbinder (3) dient.
Isoliertes Mittelspannungssystem mit kapazitiver Kopplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstimmschaltung (15) in der wasserdichten Umhüllung (16) angeordnet ist.
Isoliertes Mittelspannungssystem mit kapazitiver Kopplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzsicherung (14) in einer abgeschirmten Ummantelung (21) aufgenommen ist, wobei die abgeschirmte Ummantelung (21) mit der wasserdichten Umhüllung (16) und mit dem Mittelspannungsverbinder (3) über einen zweiten Mittelspannungsverbinder (5) verbunden ist, und die wasserdichte Umhüllung (16) unabhängig von der abgeschirmten Ummantelung (21) ist.
Isoliertes Mittelspannungssystem mit kapazitiver Kopplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wasserdichte Umhüllung (16) in ihrem hinteren Teil eine Mutter (19) hat, die es ermöglicht, den Mittelspannungsverbinder (5) anzuziehen.
Isoliertes Mittelspannungssystem mit kapazitiver Kopplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wasserdichte Umhüllung (16) an beiden Enden in einem Verbindungsanschluss endet, der es ermöglicht, elektrische Verbindungen durch die wasserdichte Umhüllung (16) hindurch auszuführen, wobei der Signalausgang über einen Verbinder (26) ausgeführt wird, der in der Seitenfläche des Ummantelungskörpers vorhanden ist.
Isoliertes Mittelspannungssystem mit kapazitiver Kopplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wasserdichte Umhüllung (16) durch eine hohle Ummantelung aus Metall gebildet wird, die abgeschirmt und geerdet und mit einem dielektrischen Fluid (11) gefüllt ist, wobei die wasserdichte Umhüllung (16) eine Eingangsbuchse (9) zur Verbindung mit dem zweiten Mittelspannungskabel (7) aufweist, das mit der Buchse (2) der Mittelspannungseinrichtung (1) über den Verbindungsanschluss (5) und, den Mittelspannungsverbinder (3) verbunden ist.
Isoliertes Mittelspannungssystem mit kapazitiver Kopplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzsicherung (14) in der wasserdichten Umhüllung (16) angeordnet ist.
Isoliertes Mittelspannungssystem mit kapazitiver Kopplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstimmschaltung (15) in der wasserdichten Umhüllung (16) angeordnet ist.