FI111481B - Jännitteenmuuntaja keski- tai suurjännitelaitosta varten - Google Patents

Description

111481 Jännitteenmuuntaja keski- tai suurjännitelaitosta varten

Keksinnön kohteena on jännitteenmuuntaja keski- tai suinjännitelaitosta varten, jo-‘ ka käsittää: 5 - jännitteentunnistimena toimivan, pyörähdyssymmetrisesti muotoillun potentiomet- riresistorin, joka on järjestetty tilaan enimmäkseen suojattuna sähkökenttiä vastaan ja joka sisältää kantavan rungon, johon on asennettu vähintään kaksi vastusta, joista ensimmäinen on kytketty laitteiston jännitteessä olevan ensimmäisen virranliittimen ja välioton väliin ja toinen on kytketty välioton ja laitteiston massaan sijoitetun toi-10 sen virranliittimen väliin - sama-akselisesti jännitteenjakajan kanssa laitteiston jännitepotentiaalissa olevan ensimmäisen elektrodin.

Keksinnöllä viitataan tällöin siihen tekniikan tasoon, joka ilmenee esim. julkaisusta DE-C2-2 930 672. Tässä patenttijulkaisussa esitetyssä jännitteenmuuntajassa on 15 jännitteentunnistimena pyörähdyssymmetrisesti muotoiltu potentiometriresistori. Tämä potentiometri on rakennettu nipusta tasavirtaresistansseja, joiden väliin on sijoitettu ohjauselementtejä, jotka antavat kapasitiivisen ohjauksen pitkin vastusnip-pua. Potentiometri on sijoitettu kaasueristetyn, metallikoteloidun suurjännitelaitok-sen metallikoteloituun kuoriosaan, ja se on liitetty toisesta virranliittimestä suurjän-20 nitepotentiaaliin ja toisesta virranliittimestä taasen metallikotelon massapotentiaa- i liin.

• *

Keksinnön tavoitteena on, kuten patenttivaatimuksessa 1 ilmaistaan, aikaansaada alussa mainitun tapainen jännitteenmuuntaja, joka myös sen sisältävän laitoksen mitä erilaisimmissa käyttöolosuhteissa omaa suuren mittaustarkkuuden.

25 Keksinnön mukaisella jännitteenmuuntajalla on myös sellaisissa käyttöolosuhteissa, joissa ohimenevien tapahtumien seurauksena - kuten kytkentätapahtumien ja salamaniskujen - laitteistossa ilmenee häiritseviä sähkökenttiä, suuri mittaustarkkuus. Lisäksi siinä on useiden suuruusluokkien yli ulottuva mittausalue sekä tällä mittausalueella oleva suuri lineaarisuus. Kun sillä on lisäksi verrattain pieni koko, voidaan 30 se asentaa ongelmitta laitokseen lähes mihin tahansa haluttuihin kohtiin.

» < 2 111481

Keksinnön edullista suoritusmuotoa ja sillä saavutettavia etuja selitetään seuraavas-sa lähemmin oheisiin piirustuksiin viitaten. Keksinnön erästä suoritusmuotoa esitetään yksinkertaistettuna kuvioissa, joissa kuvio 1 esittää sivulta nähtynä, osittain leikattua, metallikoteloitua, kaasueristettyä 5 keskijännitekytkentälaitosta, varustettuna keksinnön mukaisella jännitteen- muuntajalla, ja kuvio 2 esittää päältä nähtynä kuvion 1 mukaisen jännitteenmuuntajan osaa aksiaalisena leikkauskuvana.

Kuvio 1 esittää metallikapseloitua, kaasueristettyä keskijännitekytkentälaitosta, jota 10 voidaan käyttää aina 24 kV nimellisjännitteeseen saakka. Tässä laitoksessa on me-tallikotelona leikattuna esitetty kuori 1. Kuori on täytetty eristyskaasulla, kuten erityisesti SF6, muutaman baarin paineeseen saakka. Kuoren sisällä ovat vahvavirta-komponentit, kuten katkaisijat 2, erotuskytkimet 3 ja koontikiskot 4. Vahvavirta-komponentit ovat liitetyt toisiinsa vaiheittain sähkövirranjohdinten 5 avulla. Kaape-15 linläpivientien 6 kautta johdetaan sähkövirran johtimet 5 kuoresta 1 kaapeliin 7. Jännitteenmuuntaja 8 toteaa sähkövirran johtimissa 5 kulkevan virran suuruuden. Jokaisessa jännitteenmuuntajassa 8 on jännitteentunnistin 9 sekä suojattu mittaus-kaapeli 10 ja mittauselektroniikka 11, jossa jännitteentunnistimen 9 toteamat ja mit-tauskaapelin 10 edelleen siirtämät mittaussignaalit analysoidaan.

20 Kuviosta 2 havaitaan jännitteenmuuntajan 8 jännitteentunnistimen sisältävän osan rakenne ja järjestely. Tässä kuviossa suurennettuna kuvion 1 suhteen esitetty jännitteenmuuntajan 8 osa sisältää olennaisesti pyörähdyssymmetrisesti rakennetun po- •' : tentiometriresistorin 12, potentiometrin 12 ympäröivän ja suojauksena toimivan kuoren 13, sekä signaalijohdot 14 ja 15, jotka on johdettu suojattua mittauskaapelia 25 10 pitkin mittauselektroniikkaan 11.

Potentiometriresistorissa 12 on yksikappaleisena rakennettu sylinterinmuotoinen -ensisijassa keramiikkaa oleva - kantava runko. Kantavaan runkoon on sijoitettu kaksi ensisijassa paksukerrosteknologialla valmistettua potentiometriresistoria 16, 17, joiden avulla kytketään laitteiston jännitteessä olevan virranliittimen 18 ja välioton 30 19 väliin vastus 16, sekä vastus 17 välioton 19 ja laitteiston massaan sijoitetun vir ranliittimen 20 väliin. Näin saadaan erityisen yksinkertaisesti ja kompaktisti rakennettu potentiometriresistori 12, joka lisäksi on helposti kiinnitettävissä kuoreen 13, ja sen säännöllisesti muotoiltuihin ja vastukset 16, 17 sisältäviin pinta-alueisiin pe-v rustuen on sen jännitteenjakelu linearisoitavissa suhteellisen yksinkertaisesti. Kum- 3 111481 mätikin vastuksen 16, 17 tyypillisiä 24 kV nimellisjännitteen arvoja ovat 200 ΜΩ tai 20 ΜΩ. Potentiometristä 12 lähtevillä signaaleilla on tällöin mittauselektroniikalle , sopiva jännite 1-2 V ja potentiometrin 12 läpi virtaavan virran aiheuttama lämpene minen on laitoksen käyttövirran aiheuttamaan lämpenemiseen verrattuna olematon-, 5 ta.

Vastusta 16 ympäröi välioton 19 alueella renkaanmuotoisesti massapotentiaalissa oleva ja joka puolelta vastuksen 17 lähelle tuotu suojauselektrodi 21. Tämä suo-jauselektrodi vaikuttaa siihen, että laitoksen käytössä ollessa saadaan poistetuksi vastukseen 16 mahdollisesti tapahtuvat oikosulkevat läpilyönnit ennen potentiomet-10 rin 12 väliottoa 19. Mittaustarkoitukset täyttävää vastusta 17 sekä potentiometriin kytkettyä mittauselektroniikkaa saadaan täten suojelluksi liiallisilta kuormituksilta.

Potentiometri 12 sijaitsee kuoren 13 sulkemassa tilassa 22. Potentiometrin 12 kanssa sama-akselisesti on sijoitettu ainakin kaksi maljanmuotoista elektrodia 23, 2-jotka on sijoitettu siten, että maljojen reunat ovat toisiaan vasten. Elektrodi 23 c 15 laitoksen jännitteisessä osassa, kuten virran johtuneen 5 liittyneenä. Elektrodi 24 on sitä vastoin ensisijassa laitoksen maadoitetussa massapotentiaalissa. Näin saadaan potentiometrin 12 sisältävä tila 22 edelleen suojatuksi ei-toivottujen, ohimenevien tapahtumien aikaansaamien vaikutteiden suhteen, kuten kytkentätapahtumien tai salamaniskujen suhteen, ja potentiometristä 12 saadaan syötetyksi siksi lähes virheet-20 tömiä signaaleja, suoritettaessa mittauksia laitoksessa käyttöolosuhteissa.

Kummankin elektrodin 23, 24 maljanreunoiksi rakennetut päät ovat rakennettu er sisijassa pallemaisiksi. Kummatkin elektrodit voidaan siksi sijoittaa erityisen lähene :· toisiaan, jolloin niiden suojausvaikutus paranee vielä huomattavasti. Maljanreunc jen väliin jäävässä suhteellisen kapeassa renkaanmuotoisessa raossa vallitseva voi-25 makas sähkökenttä vaikeuttaa lisäksi epätoivottujen sähköhäiriökenttien sisään tunkeutumista.

Kummatkin elektrodit 23 jä 24 on muotoiltu siten, että laitoksessa sattuvien suurtaa-juuksisten tapahtumien ilmetessä on jännitteenjakelu olennaisesti lineaarista kapasi-tiivisen ohjauksen avulla potentiometriresistoria 12 pitkin. Tätä tarkoitusta varten 30 on maljanseinäksi rakennettu, jännitepotentiaalia kohden olevan elektrodin 23 osa laajennettu kartiomaiseksi maljan pohjasta maljan reunaan saakka. Näin vältetään vastuksen 16 paikallinen ylikuormittuminen.

Kummatkin elektrodit 23, 24 on valettu ainakin osittain maljanmuotoiseen eristi-meen 25. Eristin 25 stabiloi tilaa sekä elektrodien 23 ja 24 muotoa. Elektrodien 23, 4 111481 24 deformoituminen ja siirtyminen potentiometrin 12 suhteen saadaan siten ratkaisevasti vältetyksi, samoin kuin lineaarisen jännitteenjakelun väärä ohjaus vastusta 16 pitkin, kuormitettaessa laitosta esim. sykäyspurkausten muodossa. Lisäksi mahdollistaa eristin 25 kummankin elektrodin 23, 24 viemisen vielä lähemmäksi toisi-5 aan ja siten vielä paremman potentiometrin 12 sisältävän tilan 22 suojauksen.

Eristin 25 sisältää ratkaisevasti isotrooppista eristysmateriaalia. Näin saadaan varmistetuksi se, että eristin 25 venyy ja kutistuu lämpötilan muuttuessa kaikissa suunnissa tasaisesti. Elektrodien 23, 24 geometria muuttuu siksi lämpötilan muuttuessa vain lineaarisesti. Tätä muutosta voidaan helposti kompensoida laitoksen jatkuvalla 10 lämpötilan valvonnalla ja tästä valvonnasta tuloksena olevan mittauselektroniikan 11 jatkuvan sovittamisen avulla. Erittäin suuri mittaustarkkuus saavutetaan silloin, kun eristimen 25 materiaali on lasikuulilla täytettyä, erityisesti epoksihartsiperus-teista eristysmassaa.

Eristimessä 25 on sen maljan pohjaksi rakennetussa osassa sähkönläpivienti 26, 15 jonka maljasta laitokseen viety pää on liitetty sähköä johtavasti laitoksen jännitteiseen osaan, kuten lähinnä virran johtuneen 5, ja jonka maljan sisään viety pää on liitetty sähköä johtavaksi potentiometriresistorin 12 laitteiston jännityksessä olevaan virranliittimeen 18.

Eristin 25 on, kuoren 13 ollessa täysin rakennettu, suljettu kaasutiiviisti metallikan-20 nen 27 avulla. Metallikausi 27 on sijoitettu laitoksen massapotentiaaliin ja se kantaa myöskin massapotentiaalissa olevaa metalliholkkia 28, johon virranliitin 20 on kiinnitetty siirrettäväksi potentiometrin 12 pituussuunnassa. Jännitteen siirtyminen ;· virranliittimestä 20 hoikkiin 28 tapahtuu edullisesti monikosketuslamelleiksi raken netun liukukoskettimen avulla. Potentiometri 12 on kiinnitetty elektrodien 23, 24 25 määräämän sylinterigeometrian mukaan ja se voi siirtyä lämpötilan muutoksessa ta pahtuvan venymätasauksen vuoksi jonkin verran aksiaalisessa suunnassa.

Kannen 27 asettaminen kaasutiiviisti on tässä eduksi, kun kuori 13 - kuten kuviosta 2 havaitaan - on asetettu laitoksen eristyskaasulla täytettyyn kuoreen 1. Tällöin voi nimittäin mennä laitoksesta eristyskaasua tilaan 22 eristimen 25 maljan pohjaksi ra-30 kennetussa osassa olevasta aukosta 29.

Tämä kaasu parantaa tilan 22 eristeolosuhteita ja siten huomattavasti jännitteen-muuntajan 8 käyttövarmuutta. Mutta myöskin voidaan ajatella siten, että laitosta ja siten myös potentiometrejä 12 käytetään ilmatilassa, jolloin kuoren 13 kaasutiivis sulkeminen ei ole tarpeellista.

Λ j 111481

Metallikannessa 27 on kaasutiivis sahkönläpivienti 30 potentiometriresistanssin 12 väliottopisteeseen 19 galvaanisesti liitetyn signaalijohdon 14 viemiseksi maljan-muotoisen suojauksen 31 rajaamaan, eristesuojattuun tyhjään tilaan 32. Suojauksen reuna on tällöin kiinnitetty metallikauteen 27. Suojauksen 31 rajaaman tyhjän tilan 5 32 sisällä on signaalijohto 15 liitetty sähköä johtavaksi metallikauteen 27. Suojauk sessa 31 on tässä esittämättä jätetty aukko, jonka läpi molemmat signaalijohdot 14, 15 on viety tyhjästä tilasta 32 potentiometrin mittauselektroniikkaan 11 liitettyyn suojatun mittauskaapelin 10 suojaukseen. Selitetyssä suoritusmuodossa johdetaan näin molemmat signaalijohdot 14 ja 15 häiritsevien sähkökenttien suhteen ratkaise-10 vasti suojattuna suojattuun mittauskaapeliin 10. Jännitteenmuuntajan 8 mittauselekt* roniikalla 11 on tällöin käytettävissä samoin edellytyksin välitetyt mittaus- (sik-naalijohto 14) ja referenssisignaalit (signaalijohto 15), joista voidaan määrittää välitettävät jännitearvot suurella tarkkuudella.

• < \

Claims (12)

1. Jännitteenmuuntaja (8) keski- tai suurjännitelaitosta varten, joka käsittää: - jännitteentunnistimena (9) toimivan, pyörähdyssymmetrisesti muotoillun poten-tiometriresistorin (12), joka on järjestetty tilaan (22) enimmäkseen suojattuna säh-5 kökenttiä vastaan ja joka sisältää kantavan rungon, johon on asennettu vähintään kaksi vastusta (16, 17), joista ensimmäinen (16) on kytketty laitteiston jännitteessä olevan ensimmäisen virranliittimen (18) ja välioton (19) väliin ja toinen (17) on kytketty välioton (19) ja laitteiston massaan johdetun toisen virranliittimen (20) väliin 10. sama-akselisesti jännitteenjakajan (12) kanssa laitteiston jännitepotentiaalissa ole van maljan muotoisen ensimmäisen elektrodin (23), tunnettu siitä, että tilan (22) suojaamiseksi ensimmäisen elektrodin (23) lisäksi on olemassa jännitteenjakajan (12) kanssa sama-akselisesti toinen elektrodi (24), joka pidetään laitteiston massapotentiaalissa ja jolla on pää, joka on muotoiltu maljan-15 reunaksi, ja joka sijaitsee, muodostaen raon, vastapäätä ensimmäisen elektrodin (23) maljanreunaksi muotoiltua päätä, ja siitä, että ensimmäinen elektrodi (23) ja toinen elektrodi (24) ovat valetut ainakin osittain maljanmuotoiseen eristimeen (25).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen jännitteenmuuntaja, tunnettu siitä, että ensimmäistä vastusta (16) ympäröi välioton (19) alueella renkaanmuotoisesti massa- 20 potentiaalissa oleva ja joka puolelta ensimmäisen vastuksen (16) lähelle tuotu suo-jauselektrodi (21). • φ

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen jännitteenmuuntaja, tunnettu siitä, että ensimmäisen elektrodin (23) ja toisen elektrodin (24) maljan reunoiksi rakennetut päät ovat rakennetut pallemaisiksi.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen jännitteenmuuntaja, tunnettu siitä, että en- y simmäinen elektrodi (23) ja toinen elektrodi (24) ovat muotoillut siten, että jännit- «« teen jakaantuminen potentiometriresistorilla (12) on olennaisesti lineaarinen laitoksessa sattuvien suurtaajuuksisten sähköisten tapahtumien ilmetessä, jännitepotentiaalissa pidetyn ensimmäisen elektrodin (23) maljan seinäksi muotoillun osan laaje-30 tessa kartiomaisesti maljan pohjalta maljan reunalle. 7 111481

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen jännitteenmuuntaja, tunnettu siitä, että eristin (25) on rakennettu pääosin isotrooppisesta materiaalista. r

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen jännitteenmuuntaja, tunnettu siitä, että eris-timen (25) materiaalilla on ensimmäisen elektrodin (23) ja toisen elektrodin (24) c 5 materiaalille sovitettu lämpölaajenemiskerroin.

6 111481

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen jännitteenmuuntaja, tunnettu siitä, että eristin (25) on muodostettu kuulamaisilla osasilla täytetystä kovetetusta eristysmassas-ta.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen jännitteenmuuntaja, tunnettu siitä, 10 että eristimessä (25) on sen maljan pohjaksi rakennetussa osassa sähkönläpivienti (26), jonka maljasta laitokseen viety pää on liitetty sähköä johtavaksi laitoksen jännitteiseen osaan (5) ja jonka maljan sisään viety pää on liitetty sähköä johtavaksi potentiometriresistorin (12) laitteiston jännitteessä olevaan virranliittimeen (18).

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen jännitteenmuuntaja, tunnettu siitä, että eris-15 timessä (25), sen maljan pohjaksi rakennetussa osassa, on lisäksi maljan sisäosaan johdettu aukko (29).

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen jännitteenmuuntaja, tunnettu siitä, että eristin (25) on suljettu kaasutiiviisti potentiometriresistorin (12) toisen virran-liittimen (20) kanssa kosketuksessa olevan metallikannen (27) avulla.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen jännitteenmuuntaja, tunnettu siitä, ettäme- : tallikannessa (27) on kaasutiivis sähkönläpivienti (30) potentiometriresistorin (12) väliottopisteeseen (19) sähköisesti liitetyn signaalijohdon (14) ulosjohtamiseksi.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen jännitteenmuuntaja, tunnettu siitä, että metallikauteen (27) on kiinnitetty maljanmuotoiseksi rakennetun suojauksen (31) reu-25 na, että suojauksen (31) rajaamassa tyhjässä tilassa (32) on toinen signaalijohto (15) liitetty sähköä johtavaksi metallikanteen (27), ja että suojauksessa (31) on aukko, jonka läpi ensimmäinen signaalijohto (14) ja toinen signaalijohto (15) on viety tyhjästä tilasta (32) suojatun mittauskaapelin (10) suojaukseen, joka on kytketty sähköä johtavasti jännitteenmuuntajan (8) mittauselektroniikkaan (11). 30 e 8 111481