FI118142B - Eristin - Google Patents

Description

118142

Eristin

KEKSINNÖN TAUSTAA

Keksinnön kohteena on eristin, joka käsittää eristeaineesta valetun 5 rungon, aukon ensiövirtajohtimen vastaanottamiseksi sekä aukon ympärille sovitetun virranmittauselementin, joka käsittää Rogowski-anturin sekä Ro-gowski-anturia ympäröivän häiriösuojakotelorakenteen.

Eristimellä, joka käsittää eristeaineesta kuten epoksihartsista valetun rungon sekä aukon ensiövirtajohtimen vastaanottamiseksi tarkoitetaan 10 keksinnön yhteydessä erilaisia sähkönjakelutekniikan, erityisesti kojeistojen kojeita kuten tukieristimiä, läpivientieristimiä tai katkaisijoita joiden yhteyteen on sovitettu virranmittausanturi. Keksintö kuvataan seuraavassa yksinkertaisuuden vuoksi ainoastaan läpivientieristimen yhteydessä.

Erityisesti keskijännitekojeistoissa perinteinen virtamuuntaja nyky-15 ään usein korvataan Rogowski-anturilla, koska se pienikokoisena on helposti sovitettavissa erilaisiin kojeisiin, kuten läpivientieristimiin, jolloin saavutetaan huomattavaa tilansäästöä. Rogowski-anturi käsittää tyypillisesti yhden il-masydämisen rengaskäämin, mutta käämi voi olla myös muodostettu useam-masta sarjaan kytketystä ilmasydämisestä kelasta. Käämi tai kelat on tyypilli- • · · ·*.·* : 20 sesti sovitettu sitä ympäröivään häiriösuojukseen, ympäröivistä johtimista ja • · komponenteista indusoituvan virhejännitteen pienentämiseksi.

• * * Patenttijulkaisusta EP 0917157 tunnetaan ulkoisten häiriöiden vai- * · • · · *· *·’ mentamiseksi suojakotelo, joka on muodostettu kahdesta alumiinilevystä pu- • · *··♦* ristetusta puolikkaasta ja on muotoiltu siten, että kelat asettuvat tarkalleen ta- 25 savälein ympyrän kehälle ja pysyvät paikoillaan kunnes koko anturi on valettu | * · >, hartsiin. Suojakotelon puolikkaat on muotoiltu siten, että puoliskojen väliin jää *:** ainakin yksi katkoskohta jotta kotelo ei muodostaisi poikkileikkaukseltaan sul- jettua silmukkaa.

• · ·

Patenttijulkaisusta US 4,611,191 tunnetaan Rogowski-anturi, joka 30 on sovitettu ei-magneettisesta metallista kuten kuparista tai alumiinista muo- - * · · i' ··.'.·· Cl • · • · * · '-i 2 118142 dostettuun sähköstaattiseen suojaan, joka suoja on sylinterimäisen renkaan muotoinen ja ympäröi joka puolelta Rogowski-anturin sydämen ja käämin,

Tunnetuissa ratkaisuissa häiriösuojakotelon kohdistaminen ja pai-koillaan pysyminen, ainakin siihen asti kunnes koko Rogowski-anturi on mah-5 dollisesti valettu eristeaineen sisään on ollut hankala järjestää. Rogowski-anturi on tuettu joko irrallisilla pahvi- tai prespaanipaloilla muottiin tai ensiövir-tajohtimeen, tai sitten häiriösuojakoteloon on hitsattu kiinteät tuet, jotka on toisesta päästään hitsattu esimerkiksi eristimen kiinnitysruuvien holkkeihin.

10 KEKSINNÖN LYHYT KUVAUS

Käsillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada eristin, erityisesti läpivientieristin, jossa on ratkaistu edellä esitetyt ongelmat toteuttamalla Rogowski-anturin tuenta yksinkertaisella tavalla sekä samalla vähentäen : 15 Rogowski-anturiin vaikuttavien häiriöiden vaikutus minimiinsä. Tähän päästään rakenteen avulla, jolle on tunnusomaista se mitä sanotaan itsenäisessä patenttivaatimuksessa 1. Keksinnön edulliset suoritusmuodot on esitetty epäitsenäisissä vaatimuksissa.

• · * ···’ Keksintö perustuu Rogowski-anturiin, joka käsittää joko rengas- • * * • · · *·* [ 20 käämin tai yhden tai useamman ilmasydämisen kelan sovitettuna ei- *· *; magneettiseen metalliseen häiriösuojakoteloon, joka vastaavasti on edullisesti [ | muodostettu kahdesta muodoltaan identtisestä puoliskosta, jotka on sovitettu • · · vastakkain niin, että muodostuu olennaisesti suljettu umpinainen häiriösuoja- • · *** kotelo. . ;· 25 Erityisesti on huomattava, että tiivis metallikotelo ilman että siihen .5 • ·* olisi järjestetty tavanomaista katkoskohtaa muodostaa suljetun silmukan ollen • · "·] siten sähköteknisesti epäideaalinen koska ratkaisu vaimentaa Rogowski- • · · anturin ulostulosignaalin amplitudia sekä aiheuttaa vaihevirhettä mittaustulok- *:** seen. Rogowski-anturin käyttökelpoisen taajuusalueen yläraja jää siten alhai- • · : 30 semmaksi verrattuna katkoskohdalla varustettuun häiriösuojarakenteeseen, • · · mutta useimpiin sähkönjakelutekniikan mittauksiin taajuusvasteen voidaan 118142 : 3 katsoa olevan kuitenkin täysin riittävä. Sinkki on kevyt, valuominaisuuksiltaan hyvin keksinnön mukaiseen ratkaisuun soveltuva, erityisesti seos Zn AI 4 Cu 1.

Sinkin ominaisresistanssi on noin 2,5-kertainen alumiiniin verrattuna, jolloin käyttämällä sinkkiä tai sinkkiseosta saavutetaan riittävä häiriöiden vaimennus 5 kuitenkaan varsinaisen mitattavan ensiövirran Rogowski-anturiin vaikuttavan magneettikentän vaimentumatta liiaksi.

Tekemällä häiriösuojakotelosta umpinainen, se vaimentaa huomattavasti tehokkaammin naapurivaiheiden jännitteiden aiheuttamaa ylikuuluvuut-ta ja ensiövirtajohtimen sähkökentän aiheuttamaa häiriötä kuin tavanomainen 10 rakenne, johon on järjestetty katkoskohta. Tuotannonohjauksen ja valmistuksen suhteen edullisin suoritusmuoto on se, että häiriösuojakotelo muodostuu kahdesta identtisestä valukappaleesta, joten tarvitaan vain yhdenlainen muotti ja komponentille riittää yksi nimike. Erilaisia eristimiin, kuten läpivientieristimiin, tukieristimiin ja muihin eristimiin voidaan käyttää yhtä ja samaa Rogowski-15 anturin häiriösuojakotelotyyppiä, koska koteloon liitettävän sovitepalan avulla J

anturi on sovitettavissa erilaisiin eristimiin. Sovitepalasta voidaan helposti teh-dä niin tukeva että se yksinään kannattelee Rogowski-anturia eikä tarvita useampaa koteloon hitsattua tukivartta niinkuin usein on ollut tunnettua käyttää. '[ Hitsattuja tukivarsia käytettäessä tarvitaan erilaisia häiriösuojakoteloja riippuen • · · · 20 kulloinkin eristimen mekaanisesta mitoituksesta. Valmistusteknisesti on lisäksi * · · • s.

edullista se, että häiriösuojakoteloon ei tarvitse tehdä ilmarakoa. Valamalla

• · y V

·:··· sinkistä saadaan aikaan hyvin mittatarkka häiriösuojakotelo ja lisäksi sinkkiva- lun pinta voidaan helposti käsitellä esimerkiksi hiekkapuhaltamalla aikaan- ! • · saamaan sellainen pinnankarheus johon eristeaine, kuten valuhartsi tarttuu 25 hyvin eikä muodostu haitallista rajapintaa. ί *· * · • · · • - • · · * * • · \ KUVIOIDEN SELITYS i • · · ·*·· • · · • · ’·“* Seuraavassa keksintöä kuvataan yksityiskohtaisemmin suoritus- il : 30 muotojen avulla viitaten seuraaviin kuvioihin, joista • · · ♦ # ; ί ' 1 • · ' 1.

118142 4 :

Kuvio 1 esittää haikiieikkauksen keksinnön esimerkinomaisesta suoritusmuodosta, läpivientieristimestä; r

Kuvio 2 esittää poikkileikkauksen A - A kuvion 1 eristimestä;

Kuvio 3 esittää perspektiivikuvan kuviossa 1 ja 2 esitetystä häiriö-5 suojakotelosta;

Kuvio 4 esittää osittaisen perspektiivikuvan häiriösuojakotelon puolikkaan sisäpinnalta;

Kuvio 5 esittää häiriösuojakotelon puolikkaan poikkileikkauksen.

10 KEKSINNÖN YKSITYISKOHTAINEN KUVAUS

Kuvioissa 1 ja 2 on esitetty keksinnön mukainen keskijännitekojeis-ton läpivientieristin, joka käsittää eristeaineisen rungon (1) jonka sisälle keskeisesti on järjestetty ensiövirtajohdin (2). Tyypillisesti ensiövirtajohdin (2) on ..¾ 15 asennettu paikoilleen jo ennen eristeaineisen kappaleen valamista jolloin en-siövirtajohdin on kiinteä osa läpivientieristintä. Rogowski-anturin (3) kelat (4) on järjestetty metallista, edullisesti sinkistä tai sinkkiseoksesta valetun oleellisesti umpinaisen häiriösuojakotelon (5) sisään.

• · » ···: Häiriösuojakotelo (5) on tuettuna paikalleen valun ajaksi sovitus- • · · • · · 20 kappaleella (6), joka on vastaavasti toisesta päästä kiinnitettynä maadoitusliit- ' timeen (7). Sovituskappale (6) on kulloisenkin eristimen mittojen mukaan mi- .* [ toitettu siten, että Rogowski-anturi (3) tulee keskeisesti ensiövirtajohtimen ym- * * * *:./ parille. Sovituskappale (6) on valmistettu sähköä johtavasta materiaalista, jo- • # • a

*** ten erillistä maadoitusjohdinta häiriösuojakotelon (5) ja maadoitusliittimen (7) I

25 välille ei tarvita. Maadoitusliitin (7) on järjestetty valumuottiin siten, että Ro-

I M

gowski-anturi pysyy tukevasti ja tarkasti paikoillaan valun aikana.

* · *·] Kuvioissa 3 ja 4 on esitetty häiriösuojakotelo (5), joka muodostuu * * * (*' *;;; kahdesta puoliskosta (5a, 5b). Puoliskot (5a, 5b) ovat edullisesti samalla muo- * * **"’ tiliä valettuja identtisiä kappaleita, jolloin niiden varastointi ja asennus helpot- ? * · : 30 tuu verrattuna siihen, että käytettäisiin kahta erilaista puoliskoa. Häiriösuojako- * * * \ telo (5) on edullisesti sinkkiä tai sinkkiseosta, joka on kevyttä, mutta se voi olla 5 118142 muutakin sähköä johtavaa materiaalia, kuten esimerkiksi alumiinia. Häiriösuo-jakotelo (5) on ulkopinnaltaan renkaan muotoinen ja lisäksi se on poikkileikkaukseltaan olennaisesti pyöreä. Häiriösuojakotelossa on vähintään yksi edullisesti ulkokehältä ulospäin työntyvä korvake (8), johon on järjestetty kolo (9) 5 sovituskappaleen (6) vastaanottamiseksi. Korvakkeessa (8) on lisäksi reikä (10) sovituskappaleen (6) kiinnitysvälineen, kuten pultin ja mutterin tai niitin (ei esitetty kuvassa) vastaanottamiseksi.

Sovituskappaleen (6) kiinnitysväline, kuten esimerkiksi pultti ja mutteri tai niitti, on sovitettu samalla kiinnittämään myöskin häiriösuojakotelon 10 puoliskot (5a, 5b) toisiinsa ja muodostamaan näin sähköä johtavan Rogowski-anturin (3) keloja (4) ympäröivän kotelon.

Häiriösuojakotelon puoliskojen (5a,5b) ulkopinta voidaan tehdä karheaksi esimerkiksi hiekkapuhaltamalla, jotta epoksihartsi tarttuu hyvin ulkopin- 5 taan kiinni eikä synny rajapintaa, jossa sähkökentän vaikutuksesta saattaisi 15 seurata haitallisia osittaispurkauksia.

Häiriösuojakotelon renkaan muotoisen seinämän sisäpuolelle on ^ muotoiltu tukilaipat (11) sylinterin muotoisten kelojen (4) tarkkaa paikoittamista varten. Kelojen (4) eristeaineisten kelarunkojen (4a) päädyt tukeutuvat tuki-.·, laippoihin (11) niin, että kelat sijoittuvat ensiövirtajohtimen aksiaalisuuntaan • Ml 20 nähden kohtisuoraan tasoon tasavälein monikulmion muotoon. .> ·.· · '·? .•.j Virranmittauskelojen (4) käämit (4b) on käämitty kelarungolle (4a) ja • · käämit on kytketty sähköisesti sarjaan ja sarjan viimeisen kelan toisen pään johdin on järjestetty ns. paluujohtimena tuotavaksi onttojen kelarunkojen kes- « · kiöiden kautta ulos häiriösuojakotelosta (5) Rogowski-anturin ensimmäisen ··. * 25 liitosjohdon tavoin korvakkeen (8) reiän (12) kautta. Reikä (12) muodostuu '1 I kummassakin puoliskossa (5a, 5b) olevan puoliympyrän muotoisen kolon (13) :* *: ansiosta.

• · « ··. Kuviossa 5 on esitetty häiriösuojakotelon (5) puoliskojen (5a, 5b) ****.' reunoihin järjestetty limitys siten, että korvakkeen (8) keskipisteen kautta kul- • · · ; )·. 30 kevan symmetria-akselin ensimmäisellä puolella vaippaa on jonkin matkaa • « · .···. jatkettu hieman alle puolet seinämän ainevahvuudesta sisä- ja ulkokehällä • · · ulkopinnan (14) jatkeena ja vastaavasti toisella puolella vaippaa on jatkettu a 6 ; 118142 oleellisesti yhtä pitkän matkaa hieman alle puolet seinämän ainevahvuudesta sisä-ja ulkokehällä sisäpinnan (15) jatkeena. Liitettäessä kaksi puoliskoa (5a, 5b) yhteen, saumakohta limittyy parantaen häiriösuojauksen tasoa ja puoliskot i helposti mekaanisesti kohdistuvat toisiinsa, jolloin riittää että puoliskot kiinnite-5 tään yhdestä paikasta toisiinsa. Oleellista on että limitys on järjestetty virran- f mittauskeloja (4) suojaavan renkaan muotoiselle osuudelle, sen sijaan korvak-keen (8) osalta ei ole niinkään tarvetta järjestää limitystä.

Vaikka edellä on kuvattu ainoastaan yksi suoritusmuoto, pitää ymmärtää että alan ammattimies pystyy helposti soveltamaan keksintöä erilaisten 10 sähkönjakeluun liittyvien kojeiden yhteydessä.

» • · · · ··· • · « * i » « • · * · · * · ♦ • 1 * - • · · .. · Il * · · • 1 · ' -J- • · • · · • · • · • · · * · • · · » · · • · • · * · · • . -J-! ··« • ft · · V; • 1 • 1 ft · · 1 ft « * · · •••ft:,

···' V

• f V

• · ' il, • · ·

Claims (7)

118142

1. Eristin, kuten läpivientieristin, joka käsittää eristeaineisen rungon (1), aukon 5 vastaanottamaan ensiövirtajohdin (2), aukon ympärille sovitetun Rogowski- anturin (3), Rogowski-anturin käämin tai kelat (4) vastaanottavan, johtavaa materiaalia olevan häiriösuojakotelon (5), joka häiriösuojakotelo (5) on sovitettu muodostamaan poikkileikkaukseltaan suljetun silmukan tunnettu siitä, että häiriösuojakoteloon (5) on järjestetty ainakin yksi 10 korvake (8) vastaanottamaan sovituskappale (6) häiriösuojakotelon tuke- S miseksi paikalleen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen eristin tunnettu siitä, että häiriösuojakotelo (5) muodostuu kahdesta puoliskosta (5a, 5b).

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen eristin tunnettu siitä, että häiriösuo-15 jakotelon (5) puoliskot (5a, 5b) on muodostettu valamalla sinkistä tai sink- kiseoksesta.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen eristin tunnettu siitä, että häiriösuojakotelo (5) on erityisesti sinkkiseosta Zn AI 4 Cu 1. • · ·

5. Patenttivaatimusten 2-4 mukainen eristin tunnettu siitä, että häiriö- • · · « · · [ 20 suojakotelon puolikkaat (5a, 5b) ovat keskenään oleellisesti samanmuotoi- • · · # · · * ; set.

• · . . 6. Jonkin patenttivaatimuksen 2-5 mukainen eristin tunnettu siitä, että • · · • »· l·/ häiriösuojakotelon (5) puolikkaiden (5a, 5b) toisiaan vastaan olevat osat on • · oleellisin osin järjestetty sovittumaan limittäin. ··. 25

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen eristin tunnettu siitä, että ' • · · .···. sovituskappale (6) on sähköä johtavaa materiaalia häiriösuojakotelon (5) ··· *. maadoittamiseksi. *·· fi ♦ - · · · f. • · » * · • · • · · • 1 • · · • · » ♦ · · · « 1 • t * 1 • φ φ 118142