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Transformatoranordnung, insbesondere Meßwandlersatz Es kommt häufig
vor, daß zwei oder auch mehrere Transformatoren und Wandler gleichzeitig an einer
Einbaustelle des Netzes verwendet werden und voll gegen Hochspannung isoliert werden
müssen. Ein solcher Fall ist beispielsweise gegeben, wenn zum Zwecke der Betriebsüberwachung
oder des Netzschutzes sowohl der Strom als auch die Spannung an einer Netzstelle
gemessen werden sollen.
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Man kann dann die j e Phase vorgesehenen Strom-und Spannungswandler
entweder einzeln oder auch in einem gemeinsamen Gehäuse aufstellen. Die Zusammenfassung
der einzelnen Wandler zu einem Mießwandlersatz ist im Hinblick auf eine Verringerung
des Platz- und Materialbedarfs vorteilhaft. Eine durchgreifende Ersparnis an Material
ist jedoch bei den bekannten Anordnungen aus .dem Grunde nicht zu erzielen, weil
sowohl der Stromals auch der Spannungswandler für die jew@eiQige Betriebsspannung
voll isöliert und ausgelegt werden müssen.
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Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil in der Weise, daß eine Hochvoltwicklung
eines Transformators, eines Wandlers, einer Drosselspule od. dgQ., vorzugsweise
die primäre Leistungswicklung, derart ausgebildet ist, daß über sie zusätzlich ein
Meß-, Ausgleichs-, Steuer- oder sonstiger Strom geschickt werden kann, wobei dieser
Strom spannungsmäßig vom Hochspannungspotential auf das erforderliche Arbeitspotential
gebracht wird. Die Erfindung geht dabei von folgender Überlegung aus.
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Betrachtet man beispielsweise einen Strom-Spannungswandler-Satz, so
wird die Betriebsspannung des Netzes in dein Hochvoltwicklung des
Spannungswandlers
vom Hochspannungspotential auf Erdpotential abgebaut. Man hat hier also eine Brücke
vom Hochspannungspotential nach Erde hin, und wenn es gelingt, den zu messenden
Strom so über diese Brücke zu schicken, daB keine Rückwirkungen auf den Spannungswandler
hervorgerufen werden, so kann man die gesamte Stromwandlerisolation ersparen.
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Zu diesem Zwecke wird erfindungsgemäß die Hochvoltwicklung des Spannungswandlers
mit zwei oder mehreren Leitern ausgeführt, welche mit dem einen. Ende in die stromführende
Leitung .einschaltet und am anderen Ende an das Anzeigegerät oder auch einen Zwischenwandler
angeschlossen sind. Bei hleßwandleirsätzen für hohe Spannungen wird man insbesondere
die Anordnung so treffen, daß die Hochvoltwicklumg des Spannungswandlers doppeldrähtig
ausgeführt wird und der Anschluß an der Hochspannungsseite über einen kleinen Stromwandler,
vorzugsweise der Reihe o, erfolgt. Dieser liegt selbst auf Hochspannungspotential,
so daß die erforderliche Isolation denkbar gering ist. Die sekundäre Nennstromstärke
dieses Stromwandlers wird hinreichend niedrig gewählt, damit der Leistungsverlust
innerhalb der Spannungswandlerwicklung gering bleibt. Am Ende der Hochvoltwicklung
des Spannungswandlers wird zweckmäßig ein auf Erdpotential gesetzter weiterer Stromwandler
der Reihe o artgeschlossen, der den Sekundärstrom auf die genormten Nennwerte von
5 bzzv. i A umformt.
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Leistungsmäßig ergeben sich bei der Auslegung der beiden Stromwandler
keine Schwierigkeiten, da Wandler der Reihe o wegen ihrer kurzen magnetischen Wege
stets ausreichend bemessen werden können. Die innere Bürde der Stromwandler ist
durch die neuartige Zwischenleitung zwar größeir als sonst üblich, doch kann die
dadurch bedingte Verlustleistung ohne weiteres von dem Eingangsstromwandler gedeckt
werden. Eine große innere Bürde hat insofern sogar noch den Vorteil, als die Fehlerspanne
des Stromwandlers bei Schwankungen der äußeren Nutzbürde klein bleibt.
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Für die praktische Auslegung der doppeldrähtigen Primärwicklung des
Spannungswandlers gibt es eine Reihe von Möglichkeiten. Es lassen sich zwei parallele
Drähte wickeln oder auch parallele Einzelspulen vorsehen. Dabei braucht die Transportwicklung
mit der Leistungswicklung nicht identisch zu sein. Bei schwingungsfreien Wicklungen
sind parallele Lagen zweckmäßig, die gegeneinander nur schwach isoliert werden.
Die Abmessung der Primärwicklung wird nur wenig größer als bei normaler Ausführung,
da zusätzlicher Wickelraum nur für die Paralleldrähte und kaum ein Mehraufwand an
Isolation erforderlich ist. Es empfiehlt sich, den Kernquerschnitt des Spannungswandlers
groß zu machen, damit die Windungsspan.nung erhöht wird und damit die Windungszahl
der primären Doppelwicklung niedrig bleibt. Da die Größe des Übersetzungsfehlers
beim Spannungswandler fast ausschließlich vom ohmschen Widerstand der Primärwicklung
abhängt, ist durch die mehrdrähtige Wicklung mit ihrem wesentlich verkleinerten
Widerstand eine bedeutend höhere Meßgenauigkeit erreicht. Am übrigen Aufbau des
Spannungswandlers ändert sich grundsätzlich nichts.
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Eine gegenseitige Beeinflussung -der Strom- und Spannungswandler ist
weitgehend unterbunden, da die sekundären Verbindungen des Stromwandlers als Hin-
und Rückleitung durch den Spannungswandler laufen. Die primären Spannungswandleranschlüsse
werden zweckmäßig über die elektrischen Mitten der zugeordneten Stromwandlerwicklungen
vorgenommen, um auch hier jede Beeinflussung auszuschalten.
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Der Eingangsstromwandler wird zweckmäßig im Ausdehnungsgefäß, in der
Durchführung oder an sonst geeigneter Stelle des Spannungswandlers eingebaut. Der
Ausgangsstromwandler kann am Kastenboden oder auch außerhalb des Meßwandlersatzes
vorgesehen werden. Selbstverständlich kann der Ausgangsstromw andler auch mit zwei,
drei oder vier Kernen gebaut werden, so daß alle praktischen Anforderungen zu erfüllen
sind. Primäre oder- sekundäre Umschaltung auf verschiedene Übersetzungsverhältnisse
ist bei den Stromwandlern ohne Schwierigkeit vorzusehen.
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Infolge der Kleinheit des erfindu.ngs:gemäß benötigten Stromwandlers
erscheint es möglich, in das Gehäuse eines normalen Spannungswandlers für hohe und
höchste Spannung einen vollwertigen Stromwandler gleicher Spannung zusätzlich einzubauen,was
einen erheblichen Fortschritt bedeutet. Neue Möglichkeiten sind durch denn Erfindungsgegenstand
auch bei der Auslegung von Trockenstromwandlern für hohe und höchste Spannungen
gegeben. In Verbindung mit den bekannten Säulenspannungswandlern oder anderen Trockenausführungen
können Trocken.stromwandler bei geringstem Platzbedarf für alle Spannungen und ohne
jede Schwierigkeit gebaut werden.
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Die Erfindung .ist nicht auf Meßwandlersätze beschränkt. Vielmehr
ist auch ihre Anwendung in anderen Fällen von Vorteil, z. B. bei Erdschlußdrosselspulen,
bei welchen auch eine Strommessung vorgenommen -,verden soll. Bei anderen Transformator-und
Drosselpulen.anordnungen kommt der Erfindung ebenfalls Bedeutung zu. Bei Transformatoren,
Dirosselpulen od. dgl. mit Schubwicklungen kann man z. B. so vorgehen, daß man den
Ausgleichsstrom über die mehrdrähtig ausgeführte spannungsabbauende Hauptwicklung
schickt.
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Nachstehend werden die grundsätzliche Schaltung und das zuerst erwähnte
Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung noch näher erläutert.
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In Ftig. i ist i die Netzleitung, deren Spannung gegen Erde und deren
Strom gemessen werden soll. Zu diesem Zwecke ist ein Spannungswandler vorgesehen,
dessen Kern z die Primärwicklung 3 und die normale Sekundärwicklung d. trägt. An
die Sekundärwicklung q. ist in üblicher Weise der Spannungsmesser 5 od. dgl. angeschlossen.
Die Primärwicklung 3 dagegen besteht erfindungsgemäß aus zwei. Leitern, die mit
.dem einen Ende in die
Leitung i eingeschaltet und mit dem anderen
Ende an den auf Erdpotential liegenden Strommesser 6 angeschlossen sind.
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Die Anordnung stellt die einfachste Form der Erfindung dar. Sie ist
anwendbar, wenn der Strom, der in der Leitung i fließt, klein ist. Nimmt er größere
Werte an, dann wird man z«-eckmäßigerweise eine Anordnung gemäß Fig. 2 verwenden.
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Bei dieser bedeutet 2 wieder den Spannungswandler mit den beiden @-'icklungen
3 und .4. Die Klemmen der Sekundärwicklung, an welche der Spannungsmesser angeschlossen
wird, sind mit z, und x bezeichnet. Die Primärwicklung 3 ist wie in Fig. i zweidrähtig
ausgeführt. Der Anschluß an die zu messende Leitung erfolgt bei U, und zwar über
den kleinen Stromwandler, dessen Kern.? auf Hochspannungspotential liegt. Die Primär-
und Sekundärwicklung dieses Stromwandlers ist mit 8 und 9 bezeichnet. Der Anschluß
des Spannungswandlers an das Netz erfolgt zweckmäßig über die elektrischen Mitten
der Stromwandlerwicklungen 8, 9.
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Desgleichen ist ein kleiner Stromwandler an dem Ausgang der Primärwicklung
3 des Spannungswandlers vorgesehen. Der Kern io dieses Wandlers trägt die Wicklungen
i i und 12. Von .diesen ist die Wickung i i mit ihrer Mitte an Erde gelegt, während
an den Klemmen k und L der anderen Wicklung 12 der Strommesser u. dgl. angeschlossen
ist. Der Spannungswandler 2, 3, q. ist für die volle Betriebsspannung einpolig isoliert,
während sowohl beim Eingangsstromwandler 7, 8, 9 als auch bei dem Ausgangsstromwandler
io, 11, 12 die Gesamtisolation nur der Reihe o genügen muß.