DE966184C

DE966184C - Strom- und Spannungswandler gleicher Speisephase fuer Hoechstspannungsanlagen in raeumlich engem Zusammenbau in einem Gehaeuse

Info

Publication number: DE966184C
Application number: DEA3136A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans Hartmann; August Meyerhans
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1949-08-04
Filing date: 1950-08-04
Publication date: 1957-07-11
Also published as: FR1023015A; CH273452A; US2637821A; BE497362A

Description

Die Kombination von Spannungs- und Stromwandlern stellt ein erstrebenswertes Ziel bei der Konstruktion von Hochspannungs-Meßmaterial dar, weil diese Kombination preislich Vorteile verspricht und beim Einbau in eine elektrische Anlage wenig Raum erfordert.

Es wurde bereits vorgeschlagen, die Strom- und Spannungswandler so weitgehend miteinander zu kombinieren, daß die beiden Systeme elektromagnetisch miteinander verkettet sind. Zum Beispiel sind die flußleitenden Teile des Spannungswandlers mit der Oberspannungswicklung ' des Stromwandlers parallel geführt worden. Kombinationen mit elektromagnetischer Verkettung der beiden nuß- und stromführenden Teile des Strom- und des Spannungswandlers erfordern zusätzliche Mittel, wie z. B. besondere Trennschlitze, um Windungs- bzw. Kurzschlüsse zu vermeiden. Dies kann die Meßgenauigkeit nachteilig beeinflussen. Man hat auch versucht, die Wandler mit Rücksicht auf die Kombination besonders auszugestalten, z. B. durch Anwendung offener Eisenkerne, aber auch dies beeinflußt die Meßeigenschaften nachteilig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, zwei Wandler, welche je für sich optimale Meß- und Baueigenschaften aufweisen, zu einer besonders günstigen Bauform zu vereinigen. Hinsichtlich des Spannungswandlers weist ein zweisäulig bewickel-

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ter Wandler mit geschlossenem Magnetkreis die günstigsten Eigenschaften auf. Man kann dabei in bekannter Weise Mittel anwenden, die das Potential der Wicklung vom geerdeten zum hochspannungführenden Ende auf beiden Magnetschenkeln gleichmäßig ansteigen lassen. Als Stromwandler weist ein Ringwickelwandler bei günstigen Meßeigenschaften die hinsichtlich Stromstärke allgemeinste Verwendbarkeit auf. Seine Oberspannungswicklung wird zweckmäßig als kreisförmige Wicklung ausgebildet und mit einer geraden Ableitung versehen, und beide Teile werden mit einer fugenlosen Isolierhülle, z. B. aus Papier, umgeben. Der ringförmige Teil der so erhaltenen Isolierhülle wird vorteilhaft durch einen Reitenden und geerdeten Belag abgedeckt.

Es ist bereits ein Strom- und Spannungswandler gleicher Speisephase für Hochspannung in räumlich engem Zusammenbau in einem Gehäuse bekannt, bei dem der Stromwandler ein Ringstromwandler ist und gestreckte Ableitungen besitzt, die in bezug auf den zweischenkeligen Magnetkreis des Spannungswandlers so angeordnet sind, daß sie und die beiden Schenkel des Spannungswandlers im wesentlichen nebeneinander innerhalb des Isolationsmantels des Wandlergehäuses liegen. Die Magnetschenkel des Spannungswandlers und die Ableitungen des Stromwandlers befinden sich dabei, wenn sie im Grundriß betrachtet werden, in den Eckpunkten eines spitzwinkligen Dreiecks. Es ist ferner bekannt, einen Spannungswandler mit stabförmigem, also einschenkligem Kern im Gehäuse eines Kabelendverschlusses unterzubringen, ferner die in der Nähe des sich auf Hochspannungspotential befindlichen Spannungswandlerkernes sich zur Kabelseele hin verjüngende Isolation des Kabels stufenweise mit leitenden Ringen und damit verbundenen Kabelbelägen zu versehen und ferner die Ringe mit Punkten zunehmender Spannung der Oberspannungswicklung leitend zu verbinden. Hierbei wird also das senkrecht zur Achse des -stabförmigen Kerns gestufte Potential des Spannungswandlers zur Steuerung der Spannungsverteilung an der Kabelisolation ausgenutzt. Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf einen Strom- und Spannungswandler gleicher Speisephase für Höchstspannungsanlagen in räumlich engem Zusammenbau in einem Gehäuse, bei dem der Stromwandler ein Ringstromwandler ist und gestreckte Ableitungen besitzt, die in tiezug auf den zweischenkligen Magnetkreis des Spannungswandlers so angeordnet sind, daß sie und die beiden Schenkel des Spannungswandlers im wesentlichen nebeneinander innerhalb des Isolationsmantels des Gehäuses liegen. Die Erfindung besteht nun darin, das in an sich bekannter Weise längs der Schenkel des Spannungswandlers angenähert gleichmäßig von Erde zur Hochspannungsseite ansteigend gestufte Wicklungspotential zur Steuerung des Potentials längs der Isolierung der Stromwandlerableitungen in derselben Richtung mit Hilfe von darauf angebrachten spannungssteuernden Elementen auszunutzen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch in Fig. ι und 2 im Aufriß, teilweise geschnitten sowie im Querschnitt dargestellt.

Mit a_v a₂ sind die beiden Schenkel des eisengeschlossenen Kernes des Spannungswandlers bezeichnet, . auf welche isoliert die Unterspannungswicklung b des Spannungswandlers aufgebracht ist. Mit c ist die Oberspannungswicklung des Spannungswandlers bezeichnet. Zwischen Ober- und Unterspannungswicklung liegt ein Isolierwickel d aus Lagenpapier. Die O'berspannungswicklung ist aus einer Anzahl isolierter Teilspulen aufgebaut, welche fortlaufend auf beiden Schenkeln abwechselnd untereinander verbunden sind. Die Spulenverbindungen sind in Fig. 2 bei e angedeutet. Auf diese Weise ergibt sich auf beiden Schenkeln ein von der Erde zur Hochspannungsseite angenähert gleichmäßig ansteigendes Potential. Die Oberspannungswicklung / des Stromwandlers hat Ringform. Die Ableitung vom Ring erfolgt mit gestreckten Leitern g_v g_r Die ringförmige Ober-Spannungswicklung des Stromwandlers ist in einen Papierwickel Zi₁ und die Ableitungen sind in einen Papierwickel K₂ eingehüllt, wobei dafür gesorgt ist, daß die beiden Isolierhüllen sich fugenlos an der Übergangsstelle anschließen. Mit i_v i₂ sind Unter-Spannungswicklungen des Stromwandlers tragende Eisenkerne bezeichnet, welche den Ringwickel mit der Oberspannungswicklung umschließen. Der Ringwickel ist an seiner ganzen Oberfläche mit einer Metallisation k versehen. Die beiden bewikkelten Schenkel des Spannungswandlers und die isolierten Ableitungen des Stromwandlers sind im Innern des gemeinsamen Isoliermantels m so angeordnet, daß sie im Grundriß betrachtet in den Eckpunkten eines angenähert gleichseitigen Dreiecks liegen. Das gleichmäßig ansteigende Potential des Spannungswandlers ist zur Steuerung der Spannung der Ableiter des Stromwandlers ausgenutzt. Dies geschieht durch z. B. isolierte Steuerringe r, welche auf den Isolierwickel der Ableiter aufgebracht und an Spulenverbindungen des Spannungswandlers angeschlossen sind. Die beiden Schenkel des Spannungswandlers und die Ableitungen des Stromwandlers können wie dargestellt parallel oder auch geneigt zueinander verlaufend angeordnet sein.

Die erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil, daß die angewendete keramische Isolierhülle, welche mindestens die aktiven Teile des Wandler umgibt und welche als Ölgefäß dient, den kleinstmöglichsten Durchmesser erhält. Dies ist wichtig, weil die keramische Isolierhülle praktisch das teuerste Bauelement darstellt. Verglichen mit dem Durchmesser der Isolierhülle eines einfachen Spannungswandlers wird der Durchmesser der Isolierhülle des gemäß der Erfindung zusammengebauten Wandlers nur unerheblich größer, weil die Ableitung des Stromwandlers teilweise im Zwickelraum der Schenkel des Spannungswandlers Platz findet.

Neben der konstruktiv günstigen Ausbildung und den günstigen Meßeigenschaften weist der Zu-

sammenbau noch einen weiteren Vorteil hinsichtlich der Betriebseigenschaften auf. Bei auftretenden Stoßwellen wird die Spannungsverteilung über den Spannungswandler nicht mehr linear sein. Hier werden nun die spannungssteuernden Elemente der Stromwandlerableitung bei Stoß zur Verbesserung der Spannungsverteilung längs dem Spannungswandler abgenutzt, indem die Steuerringe auf dem Stromwandler die Teilspulen der Oberspannungswicklung des Spannungswandlers kapazitiv beeinflussen. Die von der Oberspannungswicklung des Spannungswandlers nach der Unterspannungswicklung desselben abfließenden Ströme werden hierbei ganz oder teilweise von der Oberspannungswicklung des Stromwandlers geliefert. Damit ist die Spannungsverteilung längs dem Spannungswandler dem linearen Verlauf angenähert.

Claims

Patentansprüche.·

i. Strom- und Spannungswandler gleicher Speisephase für Hochspannungsanlagen in räumlich engem Zusammenbau in einem Gehäuse, bei dem der Stromwandler ein Ringstromwandler ist und gestreckte Ableitungen besitzt, die in bezug auf den zweischenkligen Magnetkreis des Spannungswandlers so angeordnet sind, daß sie und die beiden Schenkel des Spannungswandlers im wesentlichen nebeneinander innerhalb des Isolationsmantels des Gehäuses liegen, dadurch gekennzeichnet, daß das in an sich bekannter Weise längs der Schenkel (a_v a.₂) des Spannungswandlers angenähert gleichmäßig von Erde zur Hochspannungsseite ansteigend gestufte Wicklungspotential zur Steuerung des Potentials längs der Isolierung (h_ä) der Stromwandlerableitungen (g_v g₂) in derselben Richtung mit Hilfe von darauf angebrachten spannungssteuerenden Elementen ausgenutzt ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Magnetschenkel des Spannungswandlers und die Ableitung des Stromwandlers innerhalb des Isoliermantels so angeordnet sind, daß sie im Grundriß betrachtet in den Eckpunkten eines Dreiecks liegen.
3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetschenkel des Spannungswandlers und die Ableitung des Stromwandlers parallel zueinander verlaufen.
4. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetschenkel des Spannungswandlers und die Ableitung des Stromwandlers geneigt zueinander verlaufen.
5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als spannungssteuernde Elemente voneinander isolierte Ringe dienen, welche auf der Isolation der Ableitung des Stromwandlers angebracht und an die Oberspannungs-Spulenverbindungen des Spannungswandlers angeschlossen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 561 719;
Brown Boveri Mitteilungen, Febr. 1930, S. 89 und 90.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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