NO317122B1 - Spenningsfoler for male- og verneformal i mellomspenningsbryterutstyr - Google Patents

Description

Oppfinnelsen gjelder en spenningsføler for måle- og verneformål, som er beregnet på mellomspenningsbryterutstyr og som innstøpt i harpiks har en ohmsk spenningsdeler med en høyspenningsmotstand og en jordingstilkobling, særlig for anordning i et kabel-vinkelstøpsei.

Spenningsfølere hører til sekundærteknikken i mellomspenningsbryterutstyr og har stor betydning for deres driftsledelse, særlig med hensyn til forbedret person- og driftssikker-het, minimering av funksjons- og delenheter, og reduksjon av nødvendig utprøving.

Det er kjent å utforme ohmske spenningsdelere som spenningsfølere for måling og kontroll av like- og vekselspenninger, og ved hjelp av disse oppnå måling av en utgangs-spenning som er proporsjonalt mindre enn inngangsspenningen.

Således er det fra katalogen " Current and Voltage Sensors" fra firmaet ABB Strdmberg Distribution Ltd., FI-65101 Vaasa, Finland, kjent en spenningsdeler i form av en ekstern funksjonsenhet som er utformet som en spenningsføler for måling av spenninger på et SF6- og luftisolert bryterutstyr.

Fra artikkelen " Schaltanlagentechnik fur die Zukunft"\ tidsskriftet etz (1993) bind 114, side 1000 - 1003, er det kjent en spenningsføler med en ohmsk presisjonsspennings-deler for bryterutstyrsystemer, som kan anordnes I parallell med en kabeltilkobling og som også har form av en ekstern funksjonsenhet.

I artikkelen " Neue Schaltanlagentechnik" i tidsskriftet etz (1996), hefte 7, side 6 - 10 er det beskrevet et bryterutstyr som er satt sammen av metallkapslede, gassisolerte bryterfelt som hvert har en kombinert strøm- og spenningsføler med kapasitiv søker. En ohmsk spenningsdeler tjener som spenningsføler. Den kombinerte føler inneholder en elektrodeinnretning for avskjerming av spenningsdeleren, som samtidig utnyttes som kapasitivt uttak.

Det som er gjenstand for DE 296 05 845 U1 er en føler for strøm- og spenningsmåling i mellomspenningsbryterutstyr, som er utført som en kombinert anordning som for spenningsmåling utnytter en ohmsk spenningsdeler. I en utførelsesform er de kombinerte føleranordninger støpt inn i en blokk av støpeharpiks. I et annet dokument, DE 28 41 466 A1, er det beskrevet en høyspenningsdeler anordnet i en porselenbøssing.

Fra dokumentet DE 41 22 331 A1 er kjent en føleranordning for strøm- og spenningsmåling, som er støpt inn i en blokk av støpeharpiks og som er utført som en kombinert enhet. Den ohmske spenningsdeler som er anordnet i denne, består av en motstands-strimmel hvis begge ender er omgitt av potteformede feltstyrende elektroder for et likeartet feltmønster, idet de feltstyrende elektroder er anordnet i det indre av blokken slik at de også nærmest er innstøpt. Blokken oppviser intet belegg med ledningsevne og er således ikke egnet for anbringelse i et kabelstøpsel.

De ovenfor beskrevne spenningsfølere er alle konstruert for et bestemt mellomspen-ningsområde og er til en viss grad kompliserte med hensyn til montering og håndtering.

I dokumentet EP 0 678 956 A1 er det beskrevet en strøm- og spenningsføler i et hus av støpeharpiks. Som spenningsføler benyttes det en langstrakt, høyohmig motstand. Som strømføler er det anordnet en Rogowski-spole omkring strømbanen. Føleren er bygget inn i veggen av et høyspent bryterfelt og har to gjennomgangsstykker som er tilgjenge-lige utenfra for å avlese spenning og strøm ved hjelp av et signal- eller databehandlings-system. Denne føler er ikke egnet for bruk som et kabelstøpsel.

I US-patent nr. 4 241 373 foreslås det en kapasitiv spenningsføler for et bryterutstyr med vakuumomkobler. Spenningsføleren er integrert i vakuumomkoblerens epoksyhus i stedet for en av to tilkoblingsbøssinger for en vanlig støpseldel. Vakuumomkoblerens hus er inntil tilkoblingsbøssingene forsynt med et ledende sjikt som over en flens er jordet til et bærende hus. Ved å integrere den kapasitive føler i bryterhuset fastlegges det et bestemt spenningsområde. Dette følerarrangement egner seg således ikke for anvendelser med varierende spenningsområder.

Oppfinnelsens oppgave er å fremskaffe en spenningsføler for måle- og verneformål ifølge innledningen til vedføyde patentkrav 1, som kan anvendes for forskjellige mellomspenningsområder og som har kompakt utførelse og på enkel måte lar seg montere.

Denne oppgave løses ved hjelp av en spenningsføler av nevnte art, som har de sær-trekk som er angitt i karakteristikken i patentkrav 1. Fordelaktige utførelsesformer er angitt i underkravene.

På denne måte er det fremskaffet en meget kompakt spenningsfeler for løsbar anbringelse i en kabelstøpseldel og som særlig av hensyn til at høyspenningsmotstanden oppviser betraktelige romlige dimensjoner, er lett å montere, fortrinnsvis ved å skrus inn.

Spenningsføleren som er dannet av en ohmsk spenningsdeler støpt inn i støpeharpiks og en jordtilkobling, er fortrinnsvis slik utført at spenningsdeleren består av en høyohmig høyspenningsmotstand, fortrinnsvis av keramikk, og flere lavspente spenningsdelermotstander koblet i serie med denne, idet samtlige motstander på utgangssiden er forbundet med hvert sitt elektriske kontaktelement anordnet på utsiden av spenningsføleren. Ved å bruke flere lavspente spenningsdelermotstander kan følerens måleområde omstilles til forskjellige spenningsnivåer (f.eks. 10 kV, 15 kV eller 20 kV). Siden høyspenningsmot-standen har vesentlige romlige dimensjoner, opptrer det strøkapasitans som ved måling av bratte høyspenningspulser kan føre til betraktelige målefeil. Det er derfor sørget for å tilordne spenningsdelermotstandene komponenter for å begrense strøkapasitansen. Et tiltak kan være å koble inn beskyttelsesmotstander. Videre foreslås det å begrense strø-kapasitansen ved hjelp av et ledende, jordet belegg på omkretsen av i det minste det område av støpeharpikslegemet som er utformet som en blindplugg og som rager ut fra kabelstøpseldelen.

Kontaktelementene og/eller jordingstilkoblingen, som med fordel er utført som innstikks-eller skrubøssinger for tilkobling av et måle- eller prøveapparat, muliggjør således hver for seg uttak av en delspenning. En overspenningsavleder er anordnet parallelt med de lavspente spenningsdelermotstander og er forbundet med jordingstilkoblinger.

Denne kompakt utførte spenningsføler er lett håndterbar og lett å ta i bruk på grunn av anordningen av flere lavspenningsdelermotstander i spenningsdeleren for måling og kontroll av flere mellomspenningsområder i den samme utførelsesform. Spenningsføler-en som er utført i støpeharpiks er derved i hovedsak vedlikeholdsfri, ikke tilbøyelig til å bryte sammen og kompakt.

Overspenningsavlederen kan være utført som en gassfylt overspenningsavleder. Sådanne overspenningsavledere har et høyere avledningsforhold enn elektroniske spenningsbegrensere (zenerdioder).

Spenningsdeleren er integrert i en kabelstøpseldels blindplugg og er således direkte tilgjengelig for ethvert måleformål. På sin omkrets er blindpluggen forsynt med et ledende belegg på den del som rager ut fra kabelstøpseldelen, som sammen med belegget på kabelstøpseldelen danner en feltstyring for høyspenningsmotstanden over jordingskontakten med kabelstøpseldelens metallhus. Belegget kan utgjøres av et lag ledende lakk som er lett å påføre.

Oppfinnelsen skal nå forklares nærmere ved hjelp av et utførelseseksempel som på de vedføyde tegninger er vist delvis skjematisk og i snitt, og på hvilke: Fig. 1 viser et lengdesnitt gjennom en spenningsføler utført som en blindplugg for en

kabelstøpseldel,

fig. 2 er en planskisse av blindpluggens bakre ende, og

fig. 3 er et koblingsskjema for spenningsføleren.

Fig. 1 viser en blindplugg 1 i form av en spenningsføler i samsvar med DIN 47636 (400 A, konus) for en kabelstøpseldel, og som har en integrert ohmsk spenningsdeler 2 og en overspenningsavleder 3 forbundet med denne, samt en jordingstilkobling 4. Sådanne kabelstøpseldeler har et metallhus (som som regel består av to halvdeler) over hvilke også tilkobling til jord skjer. Spenningsdeleren 2 er dannet av en høyohmig høyspen-ningsmotstand R1 (100 Mohm) av keramikk og to lavspenningsdelermotstander R2 og R3 (hver på 1 kohm) som er koblet i serie med denne. På kabelsiden står høyspen-ningsmotstanden R1 i elektrisk kontakt med en kontaktskrue 5 som i kabelskoen er elektrisk forbundet med en kabel (ikke vist) som ved hjelp av en kontaktskrue er fastgjort til et kontaktstykke i en gjennomføringsisolator. Mellom hver av motstandene R1 og R2, såvel som motstandene R2 og R3, er det anordnet et spenningsuttak som er forbundet med hver sin tilkoblingsbøssing 7.1 og 7.2 anordnet på endeflaten 6 av blindpluggen 1. Likeledes er lavspenningsmotstanden R3 på utgangssiden forbundet med en tilkoblings-bøssing 7.3, eller den har kontakt med jord over en jordingsforbindelse. Fig. 2 viser at det foreligger tre tilkoblingsbøssinger 7.1 - 7.3 som er anordnet i innbyrd-es avstand og i radial avstand fra jordingstilkoblingen 4. På grunn av anordningen av de lavspente spenningsdelermotstander R2, R3 kan det på disse tilkoblingsbøssinger (7.1, 7.2) tas ut tre forskjellige delspenninger. Det tilhørende koblingsskjema er vist i fig. 3.

På sin omkrets og i det område som rager ut fra kabelstøpseldelen (ikke vist) er blindpluggen 1 forsynt med et belegg 8 av en ledende lakk som i tillegg til og sammen med kabelstøpseldelens ytre ledende belegg danner en feltstyring for høyspennings-motstanden R1.

Claims (6)

1. Spenningsføler for måle- og verneformål, som er beregnet på mellomspenningsbryterutstyr og som innstøpt i harpiks har en ohmsk spenningsdeler (2) med en høy-spenningsmotstand (R1) og en jordingstilkobling, karakterisert vedat spenningsdeleren (2) oppviser flere lavspenningsmot-stander (R2, R3) koblet i serie med høyspenningsmotstanden (R1) og har en overspenningsavleder (3) koblet parallelt med lavspenningsmotstandene, og hvor legemet dannet av støpeharpiks er utformet som en blindplugg (1) for løsbar anbringelse i en kabel-støpseldel, idet det for kontakt med et element anordnet i kabelstøpseldelen, som er forbundet med kabelen festet i kabelstøpseldelen, er lagt inn et kontaktelement (5) på blindpluggens kabelvendte side, som er forbundet med høyspenningsmotstanden (R1), mens det på den side av blindpluggen som vender bort fra kabelstøpseldelen er lagt inn kontaktelementer (7.1, 7.2, 7.3) for hvert av spenningsuttakene nedstrøms for motstandene (R1, R2, R3) samt en jordingstilkobling (4), og blindpluggen (1) på sin omkrets er forsynt med et jordet, ledende belegg (8) i det minste i det område som etter anbringelse i kabelstøpseldelen rager ut fra denne.

2. Spenningsføler som angitt i krav 1, og hvor kontaktelementene (7.1, 7.2, 7.3) og jordingstilkoblingen (4) er anordnet på den endeflate av blindpluggen (1) som vender bort fra kabelstøpseldelen.

3. Spenningsføler som angitt i krav 1 eller 2, og hvor overspenningsavlederen (3) er en gassfylt overspenningsavleder.

4. Spenningsføler som angitt i krav 1, og hvor belegget (8) er en ledende lakk.

5. Spenningsføler som angitt i krav 1, og hvor høyspenningsmotstanden (R1) er en keramikkmotstand.

6. Spenningsføler som angitt i et av de foregående krav, og hvor kontaktelementene (7.1, 7.2, 7.3) og/eller jordingstilkoblingen (4) er utført som innstikks- eller skruebøssing-er.