EP3698148A1 - Stromwandler mit fluid- oder ölpapierisolierung für hochspannung - Google Patents

Stromwandler mit fluid- oder ölpapierisolierung für hochspannung

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EP3698148A1
EP3698148A1 EP18788765.8A EP18788765A EP3698148A1 EP 3698148 A1 EP3698148 A1 EP 3698148A1 EP 18788765 A EP18788765 A EP 18788765A EP 3698148 A1 EP3698148 A1 EP 3698148A1
Authority
EP
European Patent Office
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conductor
primary
primary conductor
current transformer
outer tube
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18788765.8A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Herbert Kipp
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RITZ Instrument Transformers GmbH
Original Assignee
RITZ Instrument Transformers GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by RITZ Instrument Transformers GmbH filed Critical RITZ Instrument Transformers GmbH
Publication of EP3698148A1 publication Critical patent/EP3698148A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/18—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers
    • G01R15/183—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers using transformers with a magnetic core
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/32—Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H01F27/321—Insulating of coils, windings, or parts thereof using a fluid for insulating purposes only
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2823—Wires
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/20—Instruments transformers
    • H01F38/22—Instruments transformers for single phase ac
    • H01F38/28—Current transformers
    • H01F38/30—Constructions
    • H—ELECTRICITY
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
    • H01F27/10—Liquid cooling
    • H01F27/12—Oil cooling

Definitions

  • the invention relates to a current transformer (combi converter) with fluid or oil paper insulation for high voltage, with a head housing, which is crossed by a primary conductor, wherein in the head housing interspersed by the primary conductor measuring ⁇ device is arranged with a arranged in a protective measuring core.
  • a current leading to high voltage level primary conductor is guided centrally through a to ⁇ rusförmige measuring device.
  • the primary conductor can be made multi-stranded, often with four parallel strands.
  • the strands are guided mechanically parallel through the torus-shaped Messein ⁇ direction.
  • the strings can optionally be connected in series (with external feedback) or parallel connection. By connecting the strings in series, the current measuring range can be extended downwards, and by parallel switching the current measuring range upwards.
  • high-voltage converters are usually insulated by means of fluid and / or oil-paper insulation. profiled.
  • the invention is therefore based on the object to improve current transformers for high voltage systems to the extent that they are better adaptable with less effort.
  • the solution according to the invention lies in the features of the inde- pendent claim ⁇ .
  • Advantageous developments are the subject of the dependent claims.
  • the primary conductor two different - Dene types comprises, as the first type an outer tube primary conductor and a second type one or more mecaniclei ⁇ ter primary conductor, the outer tube primary conductor enclosing an interior, which is designed to receive the inner conductor primary conductor, and the inner conductor Primary conductor can be inserted into the interior.
  • the core of the invention is the idea to create a special primary conductor with the outer tube, which serves on the one hand for power transmission and on the other hand creates a sheath for the inner conductor.
  • the invention has recognized that thus only The outer tube primary conductor must be sealed against the head housing, and therefore inner conductor can be easily inserted later or removed without a Befask- with sealing measures would be required.
  • a special combination is created in which the outer tube functioning as a protective covering is at the same time the primary conductor.
  • a subsequent change in the configuration and number of primary conductors is thus possible in a simple manner. Further, the number of seals is reduced to two (one each at the beginning and end of the outer tube primary conductor) versus two per strand (that was a total of eight seals in the frequent version with four conductor strands), which means not only a reduction in manufacturing cost, but also brings with it an increase in reliability.
  • the invention has the advantage that the inner conductors have no direct contact with the head housing and are thus thermally better insulated, whereby the - unwanted - warming of the current transformer and in particular his ⁇ ner measuring device is minimized due to unavoidable current heat losses in the primary conductors ,
  • a fluid is understood as meaning gas, for example sulfur hexafluoride SF6, or liquid, for example oil.
  • the positioning of the inner conductor primary conductor is defined so that they can be easily inserted into the receiving pocket when needed. Further measures for a correct recording or positioning ⁇ tion of the inner conductor primary conductor are not required.
  • spacers are provided for the receiving pockets. seen. This results automatically by the insertion of the inner conductor primary conductor and their correct positioning. It is particularly useful if the spacers are integrated into the receiving pocket, so that no additional components are needed. Retrofitting of the inventive ⁇ Shen current transformer with other inner conductor primary conductors is thus significantly simplified.
  • the inner conductor primary conductors are designed air-insulated.
  • the inner conductor primary conductors are distributed uniformly in the circumferential direction. This provides a maxi ⁇ painting distance between the primary conductors, which in the case of the series is currently favorable for occurring differences in potential between the inner conductor primary conductors. Furthermore, favorable courses for the field lines of the electric and magnetic fields result. Particularly expedient is an arrangement of three inner conductor primary conductor at vertices of a triangle, which is in particular rectangular and equal ⁇ schenklig.
  • the outer tube primary conductor is preferably isolated on only one side guided in the head housing and screwed from the opposite ⁇ lying side via a contact base plate conductively connected to the head housing. Furthermore, it is expedient if the inner conductor or primary conductors are insulated from the outer pipe primary conductor. This makes it possible that potential differences between inner conductor and outer tube can exist. This can be used in particular for a series connection of the inner conductors, so as to expand the current measuring range.
  • the interior is made uniform and free of partitions.
  • the outer tube primary conductor is designed so that it has a pointing into the interior protuberance.
  • This protuberance narrows the interior space in one place. It is precisely the place preferably at a (fictitious) rather additional inner conductor would be located (inner conductor same positio ⁇ discrimination of the protuberance).
  • Figure 1 is a view of a current transformer with Isolatorfuß and head housing.
  • Figure 2 is a schematic view of the arrangement of the inner conductor in the outer tube primary conductor (with current density).
  • Fig. 5 is a schematic longitudinal sectional view of the head housing of a second embodiment.
  • a current transformer for high voltage applications designated in its entirety by the reference numeral 1, is shown in a partially sectioned illustration in FIG.
  • the Stromwand- 1er 1 has a transducer head 10 with a housing 11 which is angeord ⁇ net at the upper end of an elongated Isolatorfußes 12. On top of the transducer head 10 is a pot 17 angeord ⁇ net. With a flange 13 at the lower end of the Isolatorfußes 12, the current transformer 1 is fixedly mounted on a pad. In the interior of the insulator nose 12 is a secondary conductor is disposed ⁇ 20, the boxes of a measuring core 2 in the transducer head 10 be made ⁇ signals for a measured current to a connection 14 on the flange 13 performs.
  • the transducer head 10 has a disk-like shape with a central passage opening 16. Through the passage opening 16, a primary conductor 3 is guided.
  • the transducer head 10 Around the passage opening 16 around a toroidal measuring ⁇ device 2 is arranged in the transducer head 10. It is executed in two layers and comprises two measuring cores 21, 22, which are arranged kon ⁇ centered about the through hole sixteenth The measurement cores are - to also bebil ⁇ det to detect the guided through the primary conductor 3 current contact and to output a corresponding signal via arranged in Iso ⁇ latorfuß 12 signal conductor 20 - in a conventional manner.
  • the current transformer shown in FIG. 1 is an oil-insulated current transformer.
  • the invention may also be embodied on a current transformer isolated by means of protective gas. This is shown schematically in FIG.
  • the transducer head 10 is provided with a gas insulation instead of the oil insulation. It can be seen that in this case the pot 17 ⁇ has a greater height ⁇ .
  • connecting plates for the primary conductor are not shown in FIG. 5 as well as in FIG.
  • the primary conductor 3 consists of an outer tube primary conductor 30 having an inner space 35, in which one or more inner conductor primary conductors 41, 42, 43 can be accommodated. Regardless of the type of insulating medium, the primary conductor 3 must be sealed. For this purpose, in each case a seal 39 is provided at the locations where the outer tube primary conductor 30 enters or exits the transducer head 10. The seal 39 surrounds the primary conductor 30 at its outer periphery, respectively.
  • FIG. The arrangement of inner conductor primary conductor relative to the outer tube primary conductor is shown in FIG. It can be seen the outer tube primary conductor 30, in which an interior space is formed. The interior is provided for receiving three inner conductor primary conductors 41, 42, 43. They are designed as circular Stä ⁇ be and arranged in rounded receiving pockets 31, 32, 33 of the interior.
  • the shape of the receiving ⁇ bags 31, 32, 33 is tuned to the inner conductor primary conductor 41, 42, 43, that is substantially uniform distances between the outer circumference of the inner conductor primary conductor 41, 42, 43 on the one hand and the edge of the interior 35 on the other hand he give ⁇ , wherein the distances between two adjacent mecaniclei ⁇ ter-primary conductors 41, 42 and 41, 43 are each twice as large as the distance between the inner conductor primary conductor 41, 42, 43 and the edge of the interior 35.
  • a gleichffleßi ⁇ ge field distribution of the electromagnetic field is achieved.
  • the inner conductor primary conductors are air-insulated from the outer pipe primary conductor 30 surrounding them.
  • the inner conductor primary conductors 41, 42, 43 can be used seal-free in the interior 35 of the outer pipe primary conductor 30. Retrofitting with inner conductor primary conductor 41, 42, 43 is thus easy and in the field possible.
  • the one ⁇ Zigen seals are provided on the outside of the outer tube-Primärlei ⁇ ter 30, and are already used in the factory. Since ⁇ with results in a robust and well-retrofittable Group consolidation ⁇ constructive tion.
  • the three inner conductor primary conductors 41, 42, 43 are arranged in a triangular configuration in such a way that they form vertices of a right-angled isosceles triangle. Based on the cross section of the outer tube primary conductor 30, the triangle formed by the three inner conductor primary conductors 41, 42, 43 is arranged off-center. It remains so ⁇ with a space for a protuberance 34 of the Purerohr Primärlei ⁇ ters 30. This is arranged at the point at which - a re ⁇ gel Mer arrangement - a fourth inner conductor would be arranged.
  • the protuberance 34 is such that its cross section is at least as large as one of the inner conductor primary conductors 41, 42, 43.
  • the electric field caused by it occurs functionally in place of another inner conductor. The result is not only a favorable field distribution, but also a favorable current density distribution. This is indicated in Figure 2 by different levels of shades of gray ⁇ tion.
  • inner conductor primary conductor in the common outer tube primary conductor 30 are shown in the figures. ren 3 to 5 shown. They each show a partial view of the transducer head, seen from the axis of the outer tube primary conductor 30. This has, as already explained above, an inner space 35 with three pocket-like recesses 31, 32, 33 (receiving pockets) for receiving inner conductor primary conductor. In Figure 3a, no inner conductor primary conductor is inserted. Thus, the entire interior 35 forms a free space. In contrast, in the illustration according to FIG. 3 b, an inner conductor primary conductor 41 is inserted into the free space 35 in a middle one of the receiving pockets 31.
  • the spacers 37 may be designed as individual elements or as sleeve-like elements. They are expediently not arranged along the entire length of the inner conductor primary conductor 41, but preferably only in the region of the two ends thereof.
  • FIG. 3c shows a representation in which two inner conductors of primary conductors 41, 42 are inserted. For clarity, no spacers are shown. It can be seen that the inner conductor primary conductor 42 is arranged in one of the two remaining pocket-like recesses of the inner space 35. An optionally existing third inner ⁇ conductor primary conductor 43 is shown in dashed lines.
  • FIGS. 4a) to c Examples of a wiring of the outer pipe primary conductor 30 and the inner conductor primary conductors 41, 42, 43 arranged therein are shown in FIGS. 4a) to c).
  • Figure 4a) the basic case is shown as in Figure 3a, after which single ⁇ Lich the outer tube primary conductor 30 is present.
  • a connection plate 50 is provided, which is arranged in isolation on a front side of the transducer head 10.
  • the terminal ⁇ plate 50 contacts the outer tube primary conductor 30 via a connecting rail 60. This is connected by means of screw ei ⁇ neterrorism with the connection plate 50 and on the other hand with the outer tube primary conductor 30.
  • a mounting surface 38 for receiving the screw of the An ⁇ closing rail 60 is formed on the outer tube primary conductor 30 in the region of the protuberance 34.
  • the wiring of the outer tube is advantageously carried out in such a way that the outer tube 30 is connected via the connecting rail 60 with the connection plate 50.
  • the outer tube 30 is then the first conductor.
  • This iso ⁇ liert introduced into the housing 11 on the input side and screwed on the termelie ⁇ ing side via the contact base plate 53 conductively connected to the housing.
  • the housing 11 is then the first return conductor. More return conductor Kunststofftechniksbügel 51 and 52 so as ⁇ associated connector plates are isolated on the con tact base plate ⁇ mounted.
  • they can be interconnected via the connecting rails 61, 62, 63.
  • Primärlei ⁇ ter can be inserted, as a inner conductor primary conductor can be inserted into the interior 35 of the outer tube-primary conductor 30 41, 42, 43, , These are shown in FIGS. 4b) and c).
  • Primärlei ⁇ ter 41, 42, 43 additionally recognizes a contact base plate 53 so ⁇ asmaschinetechnischsbügel 51, 52. The latter are designed so that they rotate around the outside of the transducer head 10 so as to the front and back together connect to.
  • FIG. 5 A schematic sectional illustration is shown in FIG. 5. As already mentioned, this is an embodiment with a protective gas-insulated transducer head 7.
  • the interior of the transducer head 10 ⁇ with the toroidal measuring device 2 is isolated by oil paper or gas, in particular sulfur hexafluoride SF6.
  • Inner conductor primary conductors are not present in this figure; if required, they can be plugged into the interior of the outer tube primary conductor 30, without requiring additional seals according to the invention, since their sealing is taken over centrally by the outer tube primary conductor 30.

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Abstract

Stromwandler mit Fluid- oder Ölpapierisolierung für Hochspannung, mit einem Kopfgehäuse (11), das von einem Primärleiter (3) durchquert ist. In dem Kopfgehäuse (11) ist eine von dem Primärleiter (3) durchsetzte Messeinrichtung (2) angeordnet. Erfindungsgemäß umfasst der Primärleiter (3) zwei verschiedene Arten, und zwar als erste Art einen Außenrohr-Primärleiter (30) und als zweite Art einen oder mehrere Innenleiter-Primärleiter (41, 42, 43). Der Außenrohr-Primärleiter (30) umschließt einen Innenraum (35), der zur Aufnahme der Innenleiter-Primärleiter (41, 42, 43) ausgebildet ist, und die Innenleiter-Primärleiter (41, 42, 43) sind in den Innenraum (35) einsteckbar. Die Besonderheit liegt in dem Außenrohr-Primärleiter, der einerseits zur Leistungsübertragung dient und andererseits eine Umhüllung für die Innenleiter schafft. Es braucht nur der Außenrohr-Primärleiter gegenüber dem Kopfgehäuse abgedichtet zu werden. Innenleiter können daher leicht nachträglich eingesteckt oder entfernt werden, ohne dass eine Befassung mit Dichtmaßnahmen erforderlich wäre.

Description

Stromwandler mit Fluid- oder Ölpapierisolierung
für Hochspannung
Die Erfindung betrifft einen Stromwandler (Kombiwandler) mit Fluid- oder Ölpapierisolierung für Hochspannung, mit einem Kopfgehäuse, das von einem Primärleiter durchquert ist, wobei in dem Kopfgehäuse eine von dem Primärleiter durchsetzte Mess¬ einrichtung mit einem in einer Schutzhülle angeordneten Messkern angeordnet ist.
Für den Betrieb von Energieübertragungsnetzen besteht vielfach im Hochspannungssystem ein Bedarf, Ströme zu messen. Dies gilt für verschiedene Anwendungen, insbesondere für den Betrieb des Netzes an sich, für Verbraucheranschlüsse oder auch für An¬ schlüsse von Erzeugern. Wegen dieser unterschiedlichen Anwendungsfälle wird daher eine hohe Skalierbarkeit bezüglich des Strommessbereichs von den Strommesseinrichtungen (Stromwand¬ ler) erwartet.
Seit langem bekannt sind Stromwandler für Hochspannungssysteme mit kontaktloser Messung. Hierbei ist ein den Strom auf Hochspannungsniveau führender Primärleiter mittig durch eine to¬ rusförmige Messeinrichtung geführt. Zur Erweiterung des Strommessbereichs kann der Primärleiter mehrsträngig ausgeführt werden, häufig mit vier parallelen Strängen. Hierbei sind die Stränge mechanisch parallel durch die torusförmige Messein¬ richtung geführt. Elektrisch können die Stränge wahlweise in Reihenschaltung (mit externer Rückführung) oder Parallelschaltung verbunden werden. Indem die Stränge in Reihe geschaltet werden, kann der Strommessbereich nach unten, und durch Parallelschaltung der Strommessbereich nach oben erweitert werden.
Generell sind zur Vermeidung von Überschlägen Hochspannungswandler meist mittels Fluid - und/oder Ölpapierisolierung iso- liert. Bei einer mehrsträngigen Ausführung des Primärleiters führt dies zu dem Nachteil, dass eine mehrfache Durchführung durch den mittels Fluid - und/oder Ölpapierisolierung isolierten Innenraum erforderlich ist. Dies bedingt eine Vielzahl von Dichtungen. Meist müssen pro Strang zwei Dichtungen (am Eintritt sowie am Austritt) vorgesehen werden. Dies ist aufwendig und kann meist nur im Werk bei der Herstellung erfolgen. Eine nachträgliche Anpassung an einen veränderten Strommessbereich durch Hinzufügen weiterer Stränge ist deswegen kaum praktika- bei.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Stromwandler für Hochspannungssysteme dahingehend zu verbessern, dass sie mit weniger Aufwand besser anpassbar sind.
Die erfindungsgemäße Lösung liegt in den Merkmalen des unab¬ hängigen Anspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Bei einem Stromwandler mit Fluid- oder Ölpapierisolierung für Hochspannung, mit einem Kopfgehäuse, das von einem Primärlei¬ ter durchquert ist, wobei in dem Kopfgehäuse eine von dem Pri¬ märleiter durchsetzte Messeinrichtung angeordnet ist, ist er¬ findungsgemäß vorgesehen, dass der Primärleiter zwei verschie- dene Arten umfasst, und zwar als erste Art einen Außenrohr- Primärleiter und als zweite Art einen oder mehrere Innenlei¬ ter-Primärleiter, wobei der Außenrohr-Primärleiter einen Innenraum umschließt, der zur Aufnahme der Innenleiter-Primärleiter ausgebildet ist, und die Innenleiter-Primärleiter in den Innenraum einsteckbar sind.
Kern der Erfindung ist der Gedanke, mit dem Außenrohr einen besonderen Primärleiter zu schaffen, der einerseits zur Leistungsübertragung dient und andererseits eine Umhüllung für die Innenleiter schafft. Die Erfindung hat erkannt, dass somit nur der Außenrohr-Primärleiter gegenüber dem Kopfgehäuse abgedichtet werden muss, und daher Innenleiter problemlos nachträglich eingesteckt oder entfernt werden können, ohne dass eine Befas- sung mit Dichtmaßnahmen erforderlich wäre. Es wird erfindungs- gemäß somit eine besondere Kombination geschaffen, bei der das als schützende Umhüllung fungierende Außenrohr zugleich Primärleiter ist.
Eine nachträgliche Änderung hinsichtlich der Konfiguration und Anzahl der Primärleiter ist damit auf einfache Weise möglich. Ferner wird die Anzahl der Dichtungen verringert auf zwei (je eine am Anfang und Ende des Außenrohr-Primärleiters) gegenüber zwei je Strang (das waren insgesamt acht Dichtungen bei der häufigen Ausführung mit vier Leitersträngen) , was nicht nur eine Verringerung des Herstellungsaufwands bedeutet, sondern auch eine Erhöhung der Zuverlässigkeit mit sich bringt.
Außerdem hat die Erfindung den Vorteil, dass die Innenleiter keinen unmittelbaren Kontakt zu dem Kopfgehäuse haben und da- mit thermisch besser isoliert sind, wodurch die - an sich unerwünschte - Erwärmung des Stromwandlers und insbesondere sei¬ ner Messeinrichtung wegen unvermeidlicher Stromwärmeverluste in den Primärleitern minimiert wird. Unter einem Fluid wird Gas, beispielsweise Schwefelhexafluorid SF6, oder Flüssigkeit, beispielsweise Öl, verstanden.
Zweckmäßigerweise sind in dem Innenraum mehrere Aufnahmeta¬ schen gebildet, welche den oder die Innenleiter-Primärleiter im Innenraum positionieren. Damit ist die Positionierung der Innenleiter-Primärleiter definiert, so dass sie bei Bedarf einfach in die Aufnahmetasche eingeschoben werden können. Weitergehende Maßnahmen für eine korrekte Aufnahme oder Positio¬ nierung der Innenleiter-Primärleiter sind nicht erforderlich. Vorzugsweise sind für die Aufnahmetaschen Abstandshalter vor- gesehen. Damit ergibt sich automatisch durch das Einschieben der Innenleiter-Primärleiter auch deren korrekte Positionierung. Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Abstandshalter in die Aufnahmetasche integriert sind, so dass keine zusätzlichen Bauteile benötigt werden. Eine Nachrüstung des erfindungsgemä¬ ßen Stromwandlers mit weiteren Innenleiter-Primärleitern ist damit deutlich vereinfacht. Vorzugsweise sind die Innenleiter- Primärleiter luftisoliert ausgeführt. Vorzugsweise sind die Innenleiter-Primärleiter in Umfangsrich- tung gleichmäßig verteilt angeordnet. Dies bietet einen maxi¬ malen Abstand zwischen den einzelnen Primärleitern, was gerade im Fall der Reihenschaltung günstig ist für auftretenden Potenzialunterschiede zwischen den Innenleiter-Primärleitern. Ferner ergeben sich günstige Verläufe für die Feldlinien der elektrischen und magnetischen Felder. Besonders zweckmäßig ist eine Anordnung von drei Innenleiter-Primärleiter an Eckpunkten eines Dreiecks, das insbesondere rechtwinklig und gleich¬ schenklig ist.
Der Außenrohr-Primärleiter ist vorzugsweise nur auf einer Seite isoliert in das Kopfgehäuse geführt und aus der gegenüber¬ liegenden Seite über eine Kontaktgrundplatte leitend mit dem Kopfgehäuse verschraubt. Ferner ist es zweckmäßig, wenn der oder die Innenleiter-Primärleiter isoliert sind gegenüber dem Außenrohr-Primärleiter. Damit ist es möglich, dass Potenzialunterschiede zwischen Innenleiter und Außenrohr bestehen können. Das kann insbesondere für eine Reihenschaltung der Innenleiter genutzt werden, umso den Strommessbereich zu erweitern.
Bei einer bewährten Ausführungsform ist der Innenraum einheitlich und frei von Zwischenwänden ausgeführt. Somit besteht ei¬ ne größtmögliche Variabilität bei der Nutzung des Innenraums mit verschiedenen Innenleiter-Primärleitern. Mit Vorteil ist der Außenrohr-Primärleiter so ausgeführt, dass er eine in den Innenraum weisende Ausstülpung aufweist. Diese Ausstülpung engt den Innenraum an einer Stelle ein. Vorzugsweise ist es genau die Stelle, an der ein (fiktiver) zusätzli- eher Innenleiter angeordnet wäre ( innenleitergleiche Positio¬ nierung der Ausstülpung) . Mit dieser Ausstülpung wird zum einen ein gut leitender Bereich mit großem Querschnitt für den Außenrohr-Primärleiter bereitgestellt, zum anderen wird damit eine flächenmäßig große Anschraubfläche an den Enden des Au- ßenrohr-Primärleiters geschaffen. Sie stellt damit eine quer¬ schnittsmäßig gesehen große und somit niederohmige sowie si¬ chere Anschlussmöglichkeit für den Strom zuführende bzw. ab¬ führende Hochspannungsleitungen dar. Zur Anordnung der zuführenden bzw. abführenden Hochspannungsleitungen sind vorzugs- weise an beiden Enden des Außenrohr-Primärleiters entsprechen¬ de Anschlüsse vorgesehen. Zweckmäßigerweise ist der Quer¬ schnitt der Ausstülpung mindestens so groß gewählt wie derje¬ nige eines der Innenleiter-Primärleiters. Damit ist sicherge¬ stellt, dass über die Ausstülpung der Strom genauso gut und mit gleichen (oder sogar geringeren) Verlusten geführt werden kann wie über die Innenleiter-Primärleiter.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beige¬ fügte Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläu- tert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht eines Stromwandlers mit Isolatorfuß und Kopfgehäuse; Fig. 2 eine schematische Ansicht der Anordnung der Innenleiter im Außenrohr-Primärleiter (mit Stromdichte) ;
Fig. 3a-c Frontansichten des Kopfgehäuses ohne und mit Innen¬ leitern; Fig. 4a-c Frontansichten mit montierten Innenleitern und deren Anschlüssen; und
Fig. 5 eine schematische Längsschnittdarstellung des Kopf- gehäuses eines zweiten Ausführungsbeispiels.
Ein in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 1 bezeichneter Stromwandler für Hochspannungsanwendungen ist in einer teilgeschnittenen Darstellung in Figur 1 dargestellt. Der Stromwand- 1er 1 weist einen Wandlerkopf 10 mit einem Gehäuse 11 auf, der am oberen Ende eines langgestreckten Isolatorfußes 12 angeord¬ net ist. Oben auf dem Wandlerkopf 10 ist ein Topf 17 angeord¬ net . Mit einem Flansch 13 am unteren Ende des Isolatorfußes 12 ist der Stromwandler 1 fest auf einer Unterlage montierbar. In dem Inneren des Isolatorfußes 12 ist ein Sekundärleiter 20 ange¬ ordnet, der die von einem Messkern 2 im Wandlerkopf 10 aufge¬ nommene Signale für einen gemessenen Strom zu einem Anschluss- kästen 14 am Flansch 13 führt.
Der Wandlerkopf 10 weist eine scheibenartige Gestalt mit einer mittigen Durchgangsöffnung 16 auf. Durch die Durchgangsöffnung 16 ist ein Primärleiter 3 geführt.
Um die Durchgangsöffnung 16 herum ist eine torusförmige Mess¬ einrichtung 2 in dem Wandlerkopf 10 angeordnet. Sie ist zwei- lagig ausgeführt und weist zwei Messkerne 21, 22 auf, die kon¬ zentrisch um die Durchgangsöffnung 16 angeordnet sind. Die Messkerne sind - in an sich bekannter Weise - dazu ausgebil¬ det, den durch den Primärleiter 3 geführten Strom berührungslos zu erfassen und ein entsprechendes Signal über den im Iso¬ latorfuß 12 angeordneten Signalleiter 20 auszugeben. Bei dem in Figur 1 dargestellten Stromwandler handelt es sich um einen öl-isolierten Stromwandler. Die Erfindung kann ebenso ausgeführt sein an einem mittels Schutzgas isolierten Stromwandler. Dies ist in Fig. 5 schematisch dargestellt. Bei die- ser alternativen Ausführungsform ist der Wandlerkopf 10 λ mit einer Gasisolierung anstelle der Olisolierung versehen. Man erkennt, dass hierbei der Topf 17 λ eine größere Bauhöhe auf¬ weist. Aus Übersichtsgründen sind in Fig. 5 wie auch in Fig. 1 Anschlussplatten für den Primärleiter nicht dargestellt.
Der Primärleiter 3 besteht aus einem Außenrohr-Primärleiter 30 mit einem Innenraum 35, in dem einer oder mehrere Innenleiter- Primärleiter 41, 42, 43 aufnehmbar sind. Unabhängig von der Art des isolierenden Mediums muss der Primärleiter 3 abgedichtet sein. Zu diesem Zweck sind an den Stellen, an denen der Außenrohr-Primärleiter 30 in den Wandlerkopf 10 eintritt bzw. austritt jeweils eine Dichtung 39 vorgesehen. Die Dichtung 39 umgibt jeweils den Primärleiter 30 an seinem Außenumfang.
Die Anordnung von Innenleiter-Primärleiter relativ zu dem Außenrohr Primärleiter ist in Figur 2 dargestellt. Man erkennt den Außenrohr-Primärleiter 30, in dem ein Innenraum gebildet ist. Der Innenraum ist vorgesehen zur Aufnahme von drei Innenleiter-Primärleiter 41, 42, 43. Sie sind als kreisförmige Stä¬ be ausgeführt und in verrundeten Aufnahmetaschen 31, 32, 33 des Innenraums angeordnet. Hierbei ist die Form der Aufnahme¬ taschen 31, 32, 33 so auf die Innenleiter-Primärleiter 41, 42, 43 abgestimmt, dass sich im wesentlichen gleichmäßige Abstände zwischen dem Außenumfang der Innenleiter-Primärleiter 41, 42, 43 einerseits und dem Rand des Innenraums 35 andererseits er¬ geben, wobei die Abstände zwischen zwei benachbarten Innenlei¬ ter-Primärleitern 41, 42 bzw. 41, 43 jeweils doppelt so groß sind wie der Abstand zwischen Innenleiter-Primärleiter 41, 42, 43 und dem Rand des Innenraums 35. Damit wird eine gleichmäßi¬ ge Feldverteilung des elektromagnetischen Feldes erreicht. Die Innenleiter-Primärleiter sind luftisoliert gegenüber dem sie umgebenden Außenrohr-Primärleiter 30.
Erfindungsgemäß ist der Innenraum 35 zur Umgebung hin offen. Damit können die Innenleiter-Primärleiter 41, 42, 43 dichtungsfrei in den Innenraum 35 des Außenrohr-Primärleiters 30 eingesetzt sein. Eine Nachrüstung mit Innenleiter-Primärleiter 41, 42, 43 ist damit leicht und auch im Feld möglich. Die ein¬ zigen Dichtungen sind außenseitig an dem Außenrohr-Primärlei¬ ter 30 vorgesehen, und werden bereits im Werk eingesetzt. Da¬ mit ergibt sich eine robuste und gut nachrüstbare Gesamtkon¬ struktion .
Die drei Innenleiter-Primärleiter 41, 42, 43 sind angeordnet in einer Dreieckskonfiguration und zwar in der Weise, dass sie Eckpunkte eines rechtwinkligen gleichschenkeligen Dreiecks bilden. Bezogen auf den Querschnitt des Außenrohr-Primärlei- ters 30 ist das von den drei Innenleiter-Primärleiter 41, 42, 43 gebildete Dreieck außermittig angeordnet. Es verbleibt so¬ mit ein Raum für eine Ausstülpung 34 des Außenrohr-Primärlei¬ ters 30. Dieser ist an der Stelle angeordnet, an der - bei re¬ gelmäßiger Anordnung - ein vierter Innenleiter angeordnet wä- re . Die Ausstülpung 34 ist so beschaffen, dass ihr Querschnitt mindestens so groß ist wie einer der Innenleiter-Primärleiter 41, 42, 43. Damit tritt das von ihr hervorgerufene elektrische Feld funktionell an die Stelle eines weiteren Innenleiters. Im Ergebnis ergibt sich damit nicht nur eine günstige Feldvertei- lung, sondern auch eine günstige Stromdichteverteilung. Diese ist in Figur 2 durch unterschiedliche Stufen von Grauschattie¬ rung kenntlich gemacht.
Verschiedene Anordnungsvarianten von Innenleiter-Primärleiter in dem gemeinsamen Außenrohr-Primärleiter 30 sind in den Figu- ren 3 bis 5 dargestellt. Sie zeigen jeweils eine Teilansicht auf den Wandlerkopf, und zwar von der Achse des Außenrohr-Primärleiters 30 gesehen. Dieser weist, wie bereits vorstehend erläutert, einen Innenraum 35 mit drei taschenartigen Ausneh- mungen 31, 32, 33 (Aufnahmetaschen) zur Aufnahme von Innenleiter-Primärleiter auf. In Figur 3a ist kein Innenleiter-Primärleiter eingesteckt. Damit bildet der gesamte Innenraum 35 einen Freiraum. Im Unterschied dazu ist bei der Darstellung gemäß Figur 3b ein Innenleiter-Primärleiter 41 in den Freiraum 35 in eine mittlere der Aufnahmetaschen 31 eingesteckt. Er ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch mehrere Ab¬ standshalter 37 in dem Innenraum 35 positionsmäßig fixiert. Die Abstandhalter 37 können als Einzelelemente ausgeführt sein oder als hülsenartige Elemente. Sie sind zweckmäßigerweise nicht entlang der gesamten Länge des Innenleiter-Primärleiters 41 angeordnet, sondern vorzugsweise nur im Bereich von dessen beiden Enden. Figur 3c zeigt eine Darstellung, bei der zwei Innenleiter Primärleiter 41, 42 eingesteckt sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind keine Abstandhalter eingezeichnet. Man erkennt, dass der Innenleiter-Primärleiter 42 in einer der beiden übrigen taschenartigen Ausnehmungen des Innenraums 35 angeordnet ist. Ein optional evtl. vorhandener dritter Innen¬ leiter-Primärleiter 43 ist gestrichelt dargestellt. Beispiele für eine Beschaltung des Außenrohr-Primärleiters 30 bzw. der darin angeordneten Innenleiter-Primärleiter 41, 42, 43 sind in den Figuren 4a) bis c) dargestellt. In Figur 4a) ist der Grundfall dargestellt wie in Figur 3a, wonach ledig¬ lich der Außenrohr-Primärleiter 30 vorhanden ist. Für diesen ist eine Anschlussplatte 50 vorgesehen, die isoliert an einer Frontseite des Wandlerkopfs 10 angeordnet ist. Die Anschluss¬ platte 50 kontaktiert den Außenrohr-Primärleiter 30 über eine Anschlussschiene 60. Diese ist mittels Schraubverbindungen ei¬ nerseits mit der Anschlussplatte 50 und andererseits mit dem Außenrohr-Primärleiter 30 verbunden. Zu diesem Zweck ist an dem Außenrohr-Primärleiter 30 im Bereich der Ausstülpung 34 eine Anschraubfläche 38 zur Aufnahme der Verschraubung der An¬ schlussschiene 60 ausgebildet. Damit kann eine betriebssichere und hochstromfeste Anschaltung des Außenrohr-Primärleiters 30 erreicht werden. Auf der Rückseite ist eine entsprechende spiegelbildliche Anordnung vorgesehen.
Dabei erfolgt die Beschaltung des Außenrohres mit Vorteil in der Weise, dass das Außenrohr 30 über die Anschlussschiene 60 mit der Anschlussplatte 50 verbunden ist. Das Außenrohr 30 ist dann der erste Leiter. Dieser wird auf der Eingangsseite iso¬ liert in das Gehäuse 11 eingeführt und auf der gegenüberlie¬ genden Seite über die Kontaktgrundplatte 53 leitend mit dem Gehäuse verschraubt. Das Gehäuse 11 ist dann der erste Rück- leiter. Weitere Rückleiter, Kontaktierungsbügel 51 und 52 so¬ wie zugeordnete Anschlussplatten sind isoliert auf der Kon¬ taktgrundplatte montiert. Sie können je nach der gewünschten Schaltungsvariante über die Anschlussschienen 61, 62, 63 verschaltet werden.
Reicht die Anordnung gemäß Figur 4a) für die Übertragung der Ströme nicht aus, so können erfindungsgemäß weitere Primärlei¬ ter eingesetzt sein, und zwar als Innenleiter-Primärleiter 41, 42, 43, die in den Innenraum 35 des Außenrohr-Primärleiters 30 eingesetzt werden können. Diese sind in den Figuren 4b) und c) dargestellt. Man erkennt neben den drei Innenleiter-Primärlei¬ ter 41, 42, 43 zusätzlich noch eine Kontaktgrundplatte 53 so¬ wie Kontaktierungsbügel 51, 52. Letztere sind so ausgebildet, dass sie außenseitig um den Wandlerkopf 10 umlaufen, um so dessen Vorder- und Rückseite miteinander zu verbinden. Die
Kontaktierungsbügel 51, 52 werden einzeln mittels entsprechend zugeordneter Anschlussschienen 61, 62, 63 mit jeweils einem der Innenleiter-Primärleiter 41, 42, 43 verbunden. Damit kann eine Reihenschaltung der Innenleiter-Primärleiter 41, 42, 43 unter Einbeziehung des Außenrohr-Primärleiters 30 erreicht werden. Auf diese Weise wird der Messbereich zu kleineren Strömen hin erweitert (genauer gesagt vervierfacht) .
Eine schematische Schnittdarstellung ist in Figur 5 abgebil- det. Es handelt sich hierbei, wie bereits erwähnt, um eine Ausführungsform mit einem schutzgasisolierten Wandlerkopf 7. Deutlich zu erkennen ist der Außenrohr-Primärleiter 30 mit seinen Dichtungen 39, der durch eine Mittelöffnung der torus- förmigen Messeinrichtung 2 geführt ist. Der Innenraum des Wandlerkopfs 10 λ mit der torusförmigen Messeinrichtung 2 ist durch Ölpapier oder Gas-, insbesondere Schwefelhexaflourid SF6, isoliert. Innenleiter-Primärleiter sind in dieser Abbildung nicht vorhanden; bei Bedarf können sie in den Innenraum des Außenrohr-Primärleiters 30 eingesteckt werden, ohne dass es dazu erfindungsgemäß zusätzlicher Dichtungen bedarf, da deren Abdichtung zentral von dem Außenrohr-Primärleiter 30 übernommen wird.

Claims

Patentansprüche
Stromwandler mit Fluid- oder Ölpapierisolierung für Hochspannung, mit einem Kopfgehäuse (11), das von einem Pri¬ märleiter (3) durchquert ist, wobei in dem Kopfgehäuse (11) eine von dem Primärleiter (3) durchsetzte Messeinrichtung (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärleiter (3) zwei verschiedene Arten umfasst, und zwar als erste Art einen Außenrohr-Primärleiter (30) und als zweite Art einen oder mehrere Innenleiter-Primärleiter (41, 42, 43), wobei der Außenrohr-Primärleiter (30) einen Innenraum (35) umschließt, der zur Aufnahme der Innenlei¬ ter-Primärleiter (41, 42, 43) ausgebildet ist, und die Innenleiter-Primärleiter (41, 42, 43) in den Innenraum (35) einsteckbar sind.
Stromwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Innenraum (35) mehrere Aufnahmetaschen (31, 32 ,33) gebildet sind, welche den oder die Innenleiter-Primärlei¬ ter (41, 42, 43) im Innenraum (35) positionieren.
Stromwandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die Aufnahmetaschen (31, 32, 33) Abstandshalter (37) vorgesehen sind, vorzugsweise in integrierter Ausführung.
Stromwandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenleiter-Primärleiter (41, 42, 43) in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt ange¬ ordnet sind.
Stromwandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass drei Innenleiter-Primärleiter (41, 42, 43) an Eckpunkten eines rechtwinkligen gleichschenkeligen Dreiecks angeordnet sind.
Stromwandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenrohr-Primärleiter (30) nur einseitig isoliert ist gegenüber dem Gehäuse, vorzugsweise an der anderen Seite leitend mit dem Gehäuse verbunden ist.
7. Stromwandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Innenleiter-Primärleiter (41, 42, 43) isoliert sind gegenüber dem Außenrohr-Primärleiter (30).
8. Stromwandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Innenleiter-Primärleiter (41, 42, 43) dichtungsfrei in den Innenraum (35) montiert sind.
9. Stromwandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenrohr-Primärleiter (30) eine in den Innenraum (35) weisende Ausstülpung (34) aufweist.
10. Stromwandler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausstülpung (34) einen Querschnitt aufweist, der mindestens so groß wie derjenige der Innenleiter-Primärleiter ist (41, 42, 43) .
11. Stromwandler nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausstülpung (34) innenleitergleich positioniert ist.
12. Stromwandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass am Außenrohr-Primärleiter (30) an beiden Enden Anschlüsse für Hochspannungsleiter vorgesehen sind.
Stromwandler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse als Anschraubflächen (38) vorzugsweise an der Ausstülpung (34) ausgebildet sind.
Stromwandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die Innenleiter-Primärleiter (41, 42, 43) luftisoliert sind.
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