NO793659L - Fullisolert, metallkapslet hoeyspennings-koblingsanlegg med enleder-stroemtransformatorer - Google Patents

Description

"Fullisolert, metallkapslet høyspennings-koblingsanlegg med enleder-strømtransformatorer"

Strømtransformatorer generelt, og dermed også enleder-strømtransformatorer er beheftet med en feil som avhenger av last, nominelt amperevindingstall, produkt av jerntverrsnitt og jernveilengde samt nominell frekvens. Ved dimensjoneringen av strømtransformatorer kan feilen derfor bestemmes på forhånd ved passende dimensjonering av de nevnte parametere. Den regnemessig bestemte feil ved strømtransformatorer stemmer imidlertid bare overens med den feil som virkelig viser seg, dersom der ikke ved spesielle andre innflydelser, for eksempel fra en ytterligere strømleder i umiddelbar nærhet, inntrer en delvis metning av jernkjernen. En slik innvirkning på opptredende feil ved strømtransformatorer er derfor også å vente ved slike strømtransformatorer som forekommer i fulliso-lerte, metallkapslede høyspennings-koblingsanlegg hvor flere høyspenningsledere forløper i kapselen. I disse koblingsanlegg danner nemlig for det meste høyspenningslederne sammen med ved siden av hinannen anordnede jernkjerner som bærer sekundærviklinger, én og én enleder-strømtransformator, samtidig som høy-spenningslederne som følge av sammentrengt konstruksjon av høyspennings-koblingsanlegget forløper i forholdsvis kort avstand fra hverandre.

For å unngå partielle induksjonsstigninger i jernkjernen ved strømtransformatorer er det kjent (R. Bauer "Die Messwandler", 1953, side 27 til 29) på jernkjernen å anbringe flere sekundærviklinger som hver har et vindingstall svarende til strømtransformatorens oversetningsforhold. Sekundærviklingene er parallellkoblet i slik anordning at der flyter utligningsstrømmer i dem når de magnetiske vekselflukser som går gjennom dem, er forskjellig store. Derved blir fluksdifferansen tilnærmelsesvis ryddet av veien, og der oppstår ikke noen ekstra feil i strømtransformatoren. Utligningsstrøm-mene flyter nemlig ikke over strømtransformatorens belastning. Uheldig er denne viklingsoppbygning fremfor alt forsåvidt som den er forbundet med en betydelig påkostning. For ved en slik oppbygning av en sekundærvikling må alle sekundære viklings-deler ha et vindingstall svarende til strømtransformatorens oversetningsforhold. En ytterligere ulempe består i at der som følge av utjevningsstrømmene som kommer i tillegg til nyttestrømmen, inntrer en betraktelig ekstra oppvarmning av kobberet i sekundærviklingene, en oppvarmning som man må møte ved å bruke mer kobber, likeledes på bekostning av økonomien.

Videre er det ved gjennomførings-strømtransformatorer

av manteltype kjent (CH-PS 1 24 377) for å unngå partielle induksjonsstigninger i jernkjernen ved foruten en sekundærvirk-ning på midtbenet å anordne utjevningsviklinger på ytterbenene. Samtidig eliminere de utjevningsstrømmer som opptrer ved forskjellig store vekselflukser langt på vei fluksdifferansen, så overføringsfeil forårsaket av en nærliggende strømleder blir unngått. Også ved denne strømtransformator betyr den store påkostning en ulempe.

Gunstigere i denne'henseende er en annen kjent enleder-strømtransformator (DE-PS 15 41 858) hvor sekundærviklings-anordningen strekker seg over jernkjernens omkrets og samtidig er ujevnt fordelt, slik at dens område med største strømbelegg dekker det avsnitt av jernkjernen som pga. det magnetfelt som omgir den ytterligere strømleder, har den største fremmedfelt-induksjon. Riktignok behøver man ved denne enlederstrømtrans-formator ikke ekstra viklinger i form av en annen sekundærvikling eller i form av utjevningsviklinger, men den ujevne fordeling av sekundærviklingen over jernkjernens omkrets med-fører ved anbringelsen av sekundærviklingen stadig en forholdsvis høy påkostning ved produksjonen.

Til grunn for oppfinnelsen ligger derfor den oppgave på konstruktiv og produksjonsteknisk enkel måte, i størst mulig utstrekning å unngå at overføringsfunksjonen ved strømtrans-formatorer i et fullisolert, metallkapslet høyspennings-koblingsanlegg med flere strømledere som forløper ved siden av hverandre i metallkapselen og sammen med jernkjerner som- bærer sekundærvik linger, danner én og én enlederstrømtransformator, blir influert av strømmer i de respektive tilgrensende ledere, resp.

i tilfellet av sterke innflydelser fra nærliggende strømledere å forsterke virkningen av de ovenfor angitte kjente sekundærviklinger med enkle midler.

For løsning av denne oppgave ligger der ifølge oppfinnelsen mellom resp. til hinannen grensende jernkjerner minst én skjerm av ferromagnetisk og/eller elektrisk ledende materiale.

Den vesentlige fordel ved dette består i at en skjerm

ikke bare lar seg fremstille forholdsvis enkelt, men også på produksjonsteknisk gunstig måte lar seg plassere på det ønskede sted under fremstillingen av enlederstrømtransformatoren, resp. ved anbringelsen av denne i metallkapselen. Der behøves ikke lenger noen spesiell oppbygning av sekundærviklingsanordnin-

gen - det måtte da være at skjermen anordnes i tillegg til andre forholdsregler.

Skjermen kan ifølge oppfinnelsen være utført på forskjel-lige måter. Er skjermen f. eks. en plan plate, anses det gunstig om den holdes innvendig på metallkapselen. Fordelen ved en slik utforming av skjermen består fremfor alt i at den blir lett å fremstille. En annen fordel er å se i at den også på enkel måte kan festes på metallkapselen, så det i forbindelse med anvendelsen av en skjerm utført som plan plate, i det.hele tatt ikke behøves å gjøre noe inngrep i oppbygningen av de enkelte enlederstrømtransformatorer.

Det kan også være gunstig om platen er forbundet med en ytterligere plate via kontaktelementer som befinner seg ved de kanter av de to plater som forløper loddrett på strømledernes akse. Platen kan i så fall bestå av elektrisk ledende materiale, siden den dermed dannede skjerm utgjør en kortslutningsvinding hvori der som følge av induksjon blir frembragt et motfelt til spredningsfeltet fra den resp. nærliggende strømleder. Innflydelsen av spredningsfelter blir derved langt på vei kompensert.

Særlig gunstig menes det å være om den skjerm som på denne måte er bygget opp av to plater, består av et ferromagnetisk og elektrisk ledende materiale, siden skjermvirkningen i et slikt tilfelle blir ytterligere forsterket av

materialets ferromagnetiske egenskaper.

Er skjermene forbundet fast med metallkapselen og stabilt med hverandre, kan de også utnyttes for monterinqen av jernkjernene med sekundærviklinger innenfor metallkapselen.

Videre blir det ansett som gunstig om skjermen er formet svarende til jernkjernens ytterkontur og anordnet utvendig rundt den resp. jernkjerne på den side som vender mot den tilgren sende strømleder. For i så fall finnes der mulighet for å mon-tere skjermen på den resp. jernkjerne^ så enlederstrømtransfor-ma torene for så vidt angår deres oppbygning av jernkjerne og sekundærvikling, inklusive skjermene kan fremstilles ferdig montert og tilleggsforholdsregler til å holde skjermene på metallkapselen kan falle bort.

Det kan også være tilstrekkelig om ikke alle jernkjerner som sitter ved siden av hverandre i en metallkapsel, er forsynt med skjerm. Allerede for å forenkle fremstillingen og unngå

en mangfoldighet av typer og også for å forsterke skjermvirkningen vil man imidlertid fordelaktig omgi hver jernkjerne med en utvendig skjerm.

Hvis skjermene av en form svarende til jernkjernenes

ytre kontur, består av ferromagnetisk materiale,danner de fordelaktig en avbrutt ring hvis avbrudd ligger på den side som vender bort fra den tilgrensende strømleder. Derved blir det som følge av den forholdsvis lange luftspalte forhindret at nyttefluksen fra den resp. enlederstrømtransformators jernkjerne trer over i skjermen og der fremkaller en mettning som forringer skjermvirkningen.

Er skjermen derimot fremstilt av elektrisk ledende materiale, danner den hensiktsmessig en sluttet ring som strekker seg helt frem til den resp. jernkjerne på dens ytre mantelflate.

Uansett om skjermen er laget av ferromagnetisk eller elektrisk ledende materiale, kan den være forbundet med systemet av jernkjerne og sekundærvikling på flere konstruktivt forskjel-lige måter. Således kan skjermen ligge mellom jernkjerne og sekundærvikling hos vedkommende enlederstrømtransformator, men i så fall bør det påses å sørge for en tilstrekkelig avstand i radialretning mellom jernkjerne og skjerm. Det betinger en forholdsvis sterk økning av hver enlederstrømtransformators radiale dimensjon,så det med sikte på minst mulig plassbehov synes gunstigere om skjermen omslutter systemet av jernkjerne og sekundærvikling utvendig.

Særlig ved en anordning av skjermene på den sist omtalte måte lar skjermvirkningen seg dessuten øke ved at der i området for endene av nærliggende skjermer anordnes kontaktbroer til galvanisk forbindelse av disse. Der fremkommer dermed én og én kortslutningsvinding hvori der som følge av induksjon blir frembragt ett og ett motfelt til det felt som søker å tre over fra den tilgrensende leder via skjermen. Dermed forhindres med stor sikkerhet en forstyrrelse av den resp. enlederstrøm-transf ormators overføringsfunksjon forårsaket av magnetfelter som går ut fra nabolederne.

Består de anvendte skjermer av ferromagnetisk materiale/er det gunstig å bygge dem opp av tynne blikk, siden skjermvirkningen dermed blir forsterket.

Oppfinnelsen er anskueliggjort på tegningen.

Fig. 1 viser snitt av et høyspennings-koblingsanlegg i

et utførelseseksempel med tre enlederstrømtransformatorer med skjermer dannet av plane plater.

Fig. 2 viser ved et tilsvarende snitt et lignende utførel-seseksempel med skjermer dannet av to og to plane plater méd kontaktelementer. Fig. 3 viser tverrsnitt av et høyspennings-koblingsanlegg med tre enlederstrømtransformatorer med skjermer av elektrisk ledende materiale anbragt utvendig på systemet av jernkjerne og sekundærvikling. Fig. 4 viser lengdesnitt etter linjen IV - IV på fig. 3. Fig. 5 viser enda et utførelseseksempel med enlederstrøm-transf orma torer hvor der mellom jernkjerne og sekundærvikling er anordnet skjermer av ferromagnetisk materiale.

I utførelseseksempelet på fig. 1 er der i metallkapselen

1 for et høyspennings-koblingsanlegg 2 anordnet tre høyspen-ningsledere 3, 4 og 5. Disse høyspenningsledere 3, 4 og 5 omgis av hver sin jernkjerne 6, 7 og 8 som bærer en sekundærvikling 9, 10 resp. 11. Høyspenningslederne 3, 4 og 5 danner således sammen med de resp. systemer av jernkjerner 6 til 8 og sekundærviklinger 9 til 11 én og én enlederstrømtransformator 12, 13 og 14.

For å unngå at de enkelte enlederstrømtransformatorers feilkarakteristikker influeres av de resp. tilgrensende strøm-ledere, er der anordnet skjermer 15, 16 og 17 utført som plane plater. Disse skjermer 15 til 17 er stillet sammen i stjerne-form og ligger således mellom to og to av de enkelte enleder-strømtransformatorer 12 til 14. Skjermene 15 til 17 er oppbygget av flere blikk av ferromagnetisk materiale og har derfor en forholdsvis sterk skjermvirkning. De er festet på metallkapselen 1 og støter sammen i midten av denne. De kan også her være forbundet med hverandre på passende måte.

Skjermene 15 til 17 kan også bestå av elektrisk ledende materiale siden der i så fall pga. hvirvelstrømmer fås en av-skjermende virkning.

I utførelseseksempelet på fig. 2 danner høyspenningsle-derne 3, 4 og 5 sammen med jernkjernene 6, 7 og 8 samt sekundærviklingene 9, 10 og 11 én dg "én enlederstrømtransformator 12, 13, 14.

Her er der igjen anordnet skjermer 20, 21 og 22. Disse strekker seg igjen innover fra metallkapselen 1 til dens akse for å støte sammen der. Hver av skjermene 20 til 22 består av en plan plate 23 og en ytterligere, paralleltliggende plan plate 24. Platene 23 og 24, som kan bestå av ferromagnetisk materiale og/eller elektrisk ledende materiale, er ved sine endekanter som strekker seg i rett vinkel til strømlederne 3 til 5, forbundet ikke bare mekanisk, men også elektrisk ledende med hverandre. Hver av skjermene 20 til 22 danner dermed en kortslutningsvinding hvori der går en kompensasjonsstrømi retning som av-merket ved 29 og 30. Denne kompensasjonsstrøm J, blir fremkalt i skjermene 20 til 22 som følge av induksjon og frembringer et magnetisk felt motsatt spredningsfeltet fra de resp. tilgrensende strømledere 3 og 4, resp. 4 og 5, resp. 3 og 5. Derved inntrer en vidtgående kompensasjon av spredningsfeltene, så funksjonene av de enkelte enlederstrømtransformatorer 12 til 14 med hensyn til feil langt på vei blir upåvirket av spredningsfelter fra de resp. tilgrensende strømledere.

I utførelseseksempelet på fig. 3 og 4 danner strømlederne 3, 4, 5 sammen med jernkjerner 6, 7 og 8 og sekundærviklinger 9, 10, 11 én og én enlederstrømtransformator 12, 13, 14. Hver enledertransformator 12 til 14 er ved sin ytre mantelflate 40, 41, 4 2 omgitt av en skjerm 43, 44, 4 5 som danner en lukket ring-formet sylinder. Hver av skjermene 4 3 til 4 5 består av elektrisk ledende materiale.

Som det spesielt fremgår av fig. 4, strekker sylindrene

43 til 45 seg i retningen for strømlederne 3 til 5 utenfor endeflatene 46, 47 av sekundærviklingene 9, 10 og er ved endene forbundet galvanisk med hverandre ved kontaktbroer 48 og 49. Der fremkommer derved én og én kortslutningsvinding som pga. en strøm indusert i den, frembringer et magnetisk motfelt til det resp. spredningsfelt.

For hvis der f. eks. i strømlederen 3 går en strøm J,

i retningen for den inntegnede pil, vil denne strøm J, til tross for skjermen 43 fremkalle en magnetfluks utenfor skjermen 43

1 området for den annen enlederstrømtransformator 13. Denne fluks er på fig. 4 betegnet medS»^. Som følge av induksjon blir der i den kortslutningsvinding som dannes av skjermene 43, 44 og kontraktbroene 48, 49, fremkalt en kompensasjonsstrøm som går gjennom kortslutningsvindingen i retningen for de inntegnede piler og derved frembringer en kompensasjonsfluks Denne kompensasjonsfluks er rettet motsatt fluksen $^og forsterker dermed avskjermningsvirkningen av skjermene 43 og 44, idet den svekker det magnetfelt som skyldes strømmen J-^

og strekker seg inn i området for den nærliggende enlederstrøm-transf ormator 13.

Tilsvarende gjelder strømmen J^, som vil kunne gå gjennom den ytterligere strømleder 4 i retningen for den inntegnede pil. Også i dette tilfelle blir den av strømmen ^ frembragte fluks langt på vei opphevet av kompensasjonsfluksen Det viser seg altså at virkningen av skjermene 43 og 44 blir ytterligere forsterket ved anvendelse av kontaktbroene 48 og 49, siden der blir frembragt en kompensasjonsfluks $^.i tillegg.

I utførelseseksempelet på fig. 5 forløper der innenfor metallkapselen 1 hos et fullisolert høyspennings-koblingsanlegg 2 igjen.tre høyspenningsledere 3, 4 og 5 som sammen med jernkjerner 6, 7 og 8 og sekundærvikling 9, 10, 11 danner én og én enlederstrømtransformator 12, 13, 14. Hver enlederstrømtrans-formator 12 til 14 er forsynt med en skjerm 50, 51, 52 formet tilsvarende ytterkonturen av kjernene 6 til 8. Skjermene 50 til 52 består av ferromagnetisk materiale og danner avbrutte ringer. Avbruddsstedet 53, 54, 55 i skjermene 50 til 52

befinner seg på den resp. side som vender bort fra de øvrige strømledere, for ikke å influere på skjermvirkningen. Avbruddene 53 til 55 tjener til å skaffe en jernvei med høyest mulig magnetisk motstand for at den resp. nyttefluks i kjernene 6

til 8 hos de enkelte enlederstrømtransformatorer 12 til 14 ikke skal tre over i skjermene 50 til 52 og der bevirke mettning. Skjermene 50 til 52 er anordnet i en avstand A fra de respektive jernkjerner 6 til 8 . for å gjøre det mulig å lede de magnet-flukser som skyldes de nærliggende strømledere, forbi den resp. jernkjerne 6 til 8.

De enkelte skjermer 50 til 52 er fordelaktig oppbygget av enkelte blikk for å gi en sterkest mulig skjermvirkning. Men det er også mulig å lage skjermene av sintermateriale.

Med oppfinnelsen blir der gitt anvisning på et høyspennings-koblingsanlegg med flere enlederstrømtransformatorer anordnet ved siden av hverandre i en metallkapsel, hvor de enkelte strøm-transformatorers funksjon når det gjelder feil, ikke blir influert av strømmene i nabostrømledere i metallkapselen, resp. av magnetfelter fra dem.

Claims (11)

1. Fullisolert, metallkapslet høyspennings-koblingsanlegg med flere strømledere som forløper innenfor metallkapselen, og som sammen med ved siden av hinannen anordnede jernkjerner som bærer sekundærviklinger, danner én og én enlederstrømtrans-formator, karakterisert ved at der mellom ved siden av hinannen anordnede jernkjerner (6, 7, 8) sitter minst én og én skjerm (15, 16, 17) av ferromagnetisk og/eller elektrisk ledende materiale (fig. 1).

2. Høyspennings-koblingsanlegg som angitt i krav 1, karakterisert ved at skjermen (15, 16, 17) har form av en plate som fastholdes innvendig på metallkapselen (1) (fig. 1) .

3. Høyspennings-koblingsanlegg som angitt i krav 2, karakterisert ved at der med den nevnte plate (23) er forbundet en ytterligere plate (24) via kontaktelementer (27, 28) som befinner seg ved de kanter (25, 26) av de to plater (23, 24) som forløper loddrett på strømledernes (3, 4, 5) akse (fig. 2).

4. Høyspennings-koblingsanlegg som angitt i krav 1, karakterisert ved at skjermen (50, 51, 52) er formet svarende til jernkjernenes (6, 7, 8) ytterkontur og er anordnet utenom den resp. jernkjerne (f.eks. 6) på den side som vender mot den tilgrensende strømleder (3, 4, 5) (fig. 5).

5. Høyspennings-koblingsanlegg som angitt i krav 4, karakterisert ved at hver jernkjerne (6, 7,8) er omgitt av en skjerm (50, 51, 52) utvendig (fig. 5).

6. Høyspennings-koblingsanlegg som angitt i krav 4 eller 5, karakterisert ved at skjermen (50, 51, 52) av ferromagnetisk materiale danner en avbrutt ring hvis av-bruddssted (53, 54, 55) ligger på den side som vender bort fra den tilgrensende strømleder (3, 4, 5) (fig. 5).

7. Høyspennings-koblingsanlegg som angitt i krav 4 eller 5, karakterisert ved at skjermen (43, 44, 45) av elektrisk ledende materiale danner en sluttet ring (fig. 3/4).

8. Høyspennings-koblingsanlegg som angitt i et av kravene

4 til 7, karakterisert ved at skjermen (50, 51, 52) sitter mellom jernkjerne (6, 7, 8) og sekundærvikling (9, 10, 11) hos den resp. enlederstrømtransformator (12, 13, 14) (fig. 5).

9. Høyspennings-koblingsanlegg som angitt i et av kravene 4 til 7, karakterisert ved at skjermen (43, 44, 45) omslutter det av jernkjerne (6, 7, 8) og sekundærvikling (9, 10, 11) bestående sytem utvendig (fig. 3/4).

10. Høyspennings-koblingsanlegg som angitt i krav 9, karakterisert ved at der i området for endekan-tene av naboskjermer (f. eks. 43, 44) finnes kontaktbroer (48, 49) til galvanisk forbindelse mellom naboskjermene (f. eks.

43, 44) (fig. 3/4).

11. Høyspennings-koblingsanlegg som angitt i et av kravene 1 til 6 samt 8 til 10, karakterisert ved at skjermene (15, 16, 17) av ferromagnetisk materiale består av enkelte blikk (fig. 1).