RU2771859C1

RU2771859C1 - Method for measuring and high-voltage measuring transducer with clean air

Info

Publication number: RU2771859C1
Application number: RU2020133806A
Authority: RU
Inventors: Удо ПРУККЕР; Себастьян БЕР; Себастьян МЮЛЛЕР
Original assignee: Сименс Акциенгезелльшафт
Priority date: 2018-04-16
Filing date: 2019-03-18
Publication date: 2022-05-13

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: high-voltage measuring transducer (1) with a body (2) spatially enclosing at least one electrical measuring apparatus (3) and an insulating gas (4). The insulating gas (4) constitutes clean air used to implement electrical insulation in the body (2) of the high-voltage measuring transducer (1). The insulating gas (4) in the form of clean air constitutes and/or includes synthetic air and has a pressure in the range from 6 to 15 bar. Such pressure improves the insulating properties of clean air.

EFFECT: reduction of the environmental danger.

11 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к высоковольтному измерительному преобразователю и к способу для измерения с помощью высоковольтного измерительного преобразователем с корпусом, который пространственно охватывает по меньшей мере одно электрическое измерительное устройство и изолирующий газ.The invention relates to a high-voltage measuring transducer and to a method for measuring with a high-voltage measuring transducer with a housing that surrounds at least one electrical measuring device and an insulating gas.

Газоизолированные высоковольтные измерительные преобразователи известны, например, из EP 0 600 233 A1. При этом в качестве изолирующего газа применяется гексафторид серы (элегаз), т.е. SF₆. В качестве альтернативы могут также применяться газы с подобными изоляционными свойствами, такие как, например, фторкетоны и/или фторнитрилы, или газовые смеси, такие как, например, смеси из SF₆ und N₂. Гексафторид серы имеет, особенно при высоких напряжениях, например, в диапазоне от 72,5 до 800 кВ, наилучшие электрические изоляционные свойства. Альтернативные газы, такие как, например, фторкетоны и/или фторнитрилы, имеют высокие критические температуры (температуры сжижения), из-за чего для наружных применений (на открытом воздухе) при низких температурах принимаются в расчет лишь условно. Гексафторид серы, а также альтернативные газы имеют повышенный парниковый потенциал. К тому же фторкетоны/нитрилы являются опасными для здоровья.Gas-insulated high-voltage measuring transducers are known, for example, from EP 0 600 233 A1. In this case, sulfur hexafluoride (SF6) is used as an insulating gas, i.e. _SF6 . Alternatively, gases with similar insulating properties can also be used, such as, for example, fluoroketones and/or fluoronitriles, or gas mixtures, such as, for example, mixtures of SF ₆ and N ₂ . Sulfur hexafluoride has, especially at high voltages, for example in the range of 72.5 to 800 kV, the best electrical insulating properties. Alternative gases, such as, for example, fluoroketones and/or fluoronitriles, have high critical temperatures (liquefaction temperatures), which is why they are only tentatively taken into account for outdoor applications at low temperatures. Sulfur hexafluoride, as well as alternative gases, have an increased greenhouse potential. In addition, fluoroketones/nitriles are hazardous to health.

Обладающий долговременной стабильностью, газонепроницаемый высоковольтный измерительный преобразователь требует высоких технических затрат, в частности, на герметизацию, а также затрат на заполнение газом, откачку газа и контроль давления газа. При утилизации по истечении срока службы или после выхода из строя и/или при ремонте изолирующий газ может улетучиваться. Ремонт или утилизация без утечки изолирующего газа являются очень затратными. Для безопасного манипулирования с изолирующим газом, без нанесения вреда окружающей среде и/или без угрозы для здоровья, необходимы высокие технические затраты и связанные с этим высокие издержки. With long-term stability, the gas-tight high-voltage transmitter requires high technical costs, in particular for sealing, as well as the costs of filling with gas, evacuating the gas and monitoring the gas pressure. During disposal at end-of-life or after failure and/or repair, the insulating gas may escape. Repair or disposal without leakage of the insulating gas is very costly. In order to handle the insulating gas safely, without damaging the environment and/or without endangering health, high technical and associated costs are required.

Задачей настоящего изобретения является предложить высоковольтный измерительный преобразователь и способ для измерения с помощью высоковольтного измерительного преобразователя, которые позволяют избежать вышеописанных недостатков. В частности, задачей является предложить высоковольтный измерительный преобразователь, который имеет сниженные затраты на герметизацию, меньшие затраты при манипулировании изолирующим газом, связанные с этим сниженные издержки и сниженную опасность для окружающей среды. It is an object of the present invention to provide a high voltage measuring transducer and a method for measuring with a high voltage measuring transducer which avoids the disadvantages described above. In particular, it is an object to provide a high voltage measuring transducer which has reduced sealing costs, lower insulating gas handling costs, associated reduced costs and reduced environmental hazards.

Указанная задача в соответствии с изобретением решается высоковольтным измерительным преобразователем с признаками согласно пункту 1 формулы изобретения и/или способом для измерения с помощью высоковольтного измерительного преобразователя согласно пункту 11 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления соответствующего изобретению высоковольтного измерительного преобразователя и/или способа для измерения с помощью соответствующего изобретению высоковольтного измерительного преобразователя приведены в зависимых пунктах формулы изобретения. При этом предметы независимых пунктов могут комбинироваться между собой и с признаками зависимых пунктов, а также признаки зависимых пунктов могут комбинироваться между собой.This problem is solved in accordance with the invention by a high-voltage measuring transducer with features according to claim 1 and/or a method for measuring with a high-voltage measuring transducer according to claim 11. Preferred embodiments of the high-voltage measuring transducer according to the invention and/or the method for measuring with the high-voltage measuring transducer according to the invention are given in the dependent claims. In this case, the items of independent items can be combined with each other and with features of dependent items, as well as features of dependent items can be combined with each other.

Соответствующий изобретению высоковольтный измерительный преобразователь включает в себя корпус, который пространственно охватывает по меньшей мере одно электрическое измерительное устройство и изолирующий газ. Изолирующий газ представляет собой чистый воздух, соответственно, в качестве изолирующего газа применяется чистый воздух.The high-voltage measuring transducer according to the invention includes a housing which surrounds at least one electrical measuring device and an insulating gas. The insulating gas is clean air, so clean air is used as the insulating gas.

Посредством чистого воздуха, т.е. очищенного воздуха в качестве изолирующего газа в корпусе высоковольтного измерительного преобразователя и посредством отказа от экологически вредного изолирующего газа, такого как, например, SF_6,при выделении изолирующего газа из корпуса не наносится вред окружающей среде. Благодаря этому требуются меньшие затраты на герметизацию, меньшие затраты на манипулирование изолирующим газом, с чем связаны меньшие требуемые издержки, и снижается опасность для окружающей среды.Through clean air, i.e. purified air as insulating gas in the housing of the high-voltage measuring transducer, and by eliminating environmentally harmful insulating gas such as SF _6, the emission of insulating gas from the housing does not harm the environment. This results in less sealing effort, less handling of the insulating gas, resulting in lower required costs, and reduced environmental hazard.

Высоковольтный измерительный преобразователь может быть выполнен по типу преобразователя тока, напряжения или комбинированного преобразователя.The high-voltage measuring transducer can be made as a current, voltage or combined transducer.

Изолирующий газ может иметь давление в диапазоне от 6 до 15 бар. В этом диапазоне давлений обеспечивается достаточная электрическая изоляция электрических деталей, в частности, при пространственных размерах высоковольтного измерительного преобразователя, аналогичных или равных размерам высоковольтных измерительных преобразователей с SF₆ в качестве изолирующего газа. При меньших давлениях, расстояния между изолируемыми друг от друга деталями следует увеличивать, из-за чего высоковольтный измерительный преобразователь следует конструировать с увеличенными общими размерами. При больших давлениях, например, стенки корпуса следует конструировать толще и/или механически стабильнее. The insulating gas may have a pressure in the range of 6 to 15 bar. In this pressure range, sufficient electrical insulation of the electrical components is ensured, in particular when the spatial dimensions of the high-voltage measuring transducer are similar or equal to those of high-voltage measuring transducers with SF ₆ as insulating gas. At lower pressures, the distances between the parts to be isolated from each other should be increased, which is why the high-voltage measuring transducer should be designed with larger overall dimensions. At higher pressures, for example, the housing walls must be designed thicker and/or mechanically more stable.

Изолирующий газ как чистый воздух может представлять собой и/или включать в себя синтезированный воздух, в частности, состоящий из воздушной смеси с 80% азота и 20% кислорода или включающий в себя воздушную смесь с 80% азота и 20% кислорода. Эта воздушная смесь, в частности очищенная и высушенная, т.е. не имеющая или имеющая лишь незначительную влажность воздуха, обеспечивает очень хорошую электрическую изоляцию. The insulating gas as pure air can be and/or include synthesized air, in particular consisting of an air mixture with 80% nitrogen and 20% oxygen or including an air mixture with 80% nitrogen and 20% oxygen. This air mixture, in particular purified and dried, i.e. with little or no air humidity, provides very good electrical insulation.

Корпус может содержать опорный изолятор, в частности, из керамики, силикона и/или из композиционного материала. Опорный изолятор может обеспечивать хорошую электрическую изоляцию электрических выводов по меньшей мере одного электрического измерительного устройства относительно потенциала заземления. Корпус может содержать резервуар сжатого газа, в частности, из стали и/или алюминия, в частности, алюминиевого литья, который может быть выполнен как головной (верхний) и/или цокольный корпус. Резервуар сжатого газа может пространственно охватывать по меньшей мере одно электрическое измерительное устройство и заполняться изолирующим газом. За счет соответствующего механического выполнения, в частности, выбора материала и толщины стенок, резервуар сжатого газа может долговременно стабильно содержать изолирующий газ, в частности, под давлением. The housing may comprise a support insulator, in particular made of ceramic, silicone and/or composite material. The support insulator may provide good electrical isolation of the electrical terminals of the at least one electrical measuring device with respect to ground potential. The housing may comprise a compressed gas reservoir, in particular made of steel and/or aluminium, in particular cast aluminum, which may be designed as a head (upper) and/or base housing. The pressurized gas reservoir can surround at least one electrical measuring device and be filled with an insulating gas. Due to the appropriate mechanical design, in particular the choice of material and wall thickness, the compressed gas container can contain the insulating gas stably for a long time, in particular under pressure.

Корпус может располагаться по меньшей мере на одной опоре. Тем самым корпус может механически стабильно располагаться на основании и/или фундаменте.The housing may be located on at least one support. In this way, the housing can be mechanically stably located on the base and/or foundation.

Корпус может содержать по меньшей мере одно устройство защиты от избыточного давления, в частности, по меньшей мере одну предохранительную (разрывную) мембрану. Тем самым при избыточном давлении изолирующий газ может направленно вытекать из корпуса, например, за счет разрушения предохранительной мембраны, и люди в окружении высоковольтного измерительного преобразователя предохраняются, в частности, от разлетающихся частей высоковольтного измерительного преобразователя, которые возникали бы при взрыве корпуса. Избыточное давление может возникать, например, из-за сбоя при функционировании и/или повышенного тепловыделения. По меньшей мере один наполнительный и/или тестовый патрубок и/или контроллер герметичности могут содержаться в высоковольтном измерительном преобразователе, например, чтобы гарантировать контроль и правильное обращение с изолирующим газом, в частности, при заполнении и/или выпуске изолирующего газа. The housing may contain at least one overpressure protection device, in particular at least one safety (bursting) disc. In this way, under overpressure, the insulating gas can flow out of the housing in a directed manner, for example by breaking the safety disc, and people in the vicinity of the high-voltage measuring transducer are protected, in particular, from flying parts of the high-voltage measuring transducer, which would result from the bursting of the housing. Excessive pressure may arise, for example, due to a malfunction and/or increased heat generation. At least one filling and/or test port and/or a tightness controller can be included in the high voltage measuring transducer, for example, to ensure control and correct handling of the insulating gas, in particular when filling and/or venting the insulating gas.

На корпусе могут располагаться по меньшей мере два внешних электрических вывода для подключения к электрической сети, электрическому потребителю и/или устройству генерации тока. По меньшей мере одна клеммная коробка может содержаться в высоковольтном измерительном преобразователе, в частности, для измерительных устройств, датчиков и/или устройств записи данных. По меньшей мере один вывод заземления может содержаться в высоковольтном измерительном преобразователе, чтобы заземлять его части или прикладывать потенциал заземления к частям.At least two external electrical outlets can be located on the housing for connection to the electrical network, electrical consumer and/or current generation device. At least one terminal box can be included in the high-voltage measuring transducer, in particular for measuring devices, sensors and/or data recorders. At least one ground terminal may be included in the high voltage transducer to ground parts thereof or to apply a ground potential to the parts.

В качестве по меньшей мере одного электрического измерительного устройства в корпусе могут содержаться по меньшей мере один преобразователь тока и/или по меньшей мере один преобразователь напряжения, в частности, с катушками индуктивности и/или с конденсаторами и/или с сопротивлениями. Комбинированный преобразователь может содержать в качестве измерительного устройства по меньшей мере один преобразователь тока и по меньшей мере один преобразователь напряжения. As at least one electrical measuring device, the housing can contain at least one current converter and/or at least one voltage converter, in particular with inductors and/or capacitors and/or resistors. The combined converter can comprise at least one current converter and at least one voltage converter as a measuring device.

По меньшей мере один управляющий электрод и/или средство регулировки потенциала, в частности, содержащее пленки и алюминиевые обкладки, и/или по меньшей мере отводная трубка могут содержаться в высоковольтном измерительном преобразователе. Управляющий электрод может, например, обеспечивать возможность регулировки потенциала или оптимизации электрического поля в опорном изоляторе. Отводная трубка может обеспечивать возможность приложения потенциала заземления, в частности, посредством контактирования с опорой на земле. At least one control electrode and/or means for adjusting the potential, in particular containing films and aluminum plates, and/or at least one outlet tube can be contained in the high-voltage measuring transducer. The control electrode may, for example, provide the possibility of adjusting the potential or optimizing the electric field in the support insulator. The outlet tube may allow the application of a ground potential, in particular by contacting a support on the ground.

Соответствующий изобретению способ для измерения с помощью вышеописанного высоковольтного измерительного преобразователя включает в себя то, что электрическая изоляция в корпусе высоковольтного измерительного преобразователя осуществляется посредством чистого воздуха.The inventive method for measuring with the above-described high-voltage measuring transducer includes that the electrical isolation in the housing of the high-voltage measuring transducer is carried out by means of clean air.

Корпус высоковольтного измерительного преобразователя может заполняться чистым воздухом, в частности, при замене изолирующего газа SF₆ на чистый воздух.The housing of the high-voltage transmitter can be filled with clean air, in particular when replacing the insulating gas SF ₆ with clean air.

Преимущества соответствующего изобретению способа для измерения с помощью вышеописанного высоковольтного измерительного преобразователя согласно пункту 11 формулы изобретения аналогичны вышеописанным преимуществам соответствующего изобретению высоковольтного измерительного преобразователя согласно пункту 1 формулы изобретения, и наоборот. The advantages of the method according to the invention for measuring with the above-described high-voltage transducer according to claim 11 are similar to the above-described advantages of the high-voltage transducer according to the invention according to claim 1, and vice versa.

Далее примеры выполнения изобретения схематично изображены на фиг. 1 и 2 и описаны более подробно. При этом: Further examples of the invention are shown schematically in FIG. 1 and 2 and are described in more detail. Wherein:

Фиг. 1 схематично показывает вид сбоку в сечении соответствующего изобретению высоковольтного измерительного преобразователя 1 с измерительным устройством 3, расположенным в головном корпусе 6 на опорном изоляторе 5, и Fig. 1 schematically shows a cross-sectional side view of a high-voltage measuring transducer 1 according to the invention with a measuring device 3 located in the head housing 6 on a support insulator 5, and

Фиг. 2 схематично показывает вид сбоку в сечении альтернативной конструкции соответствующего изобретению высоковольтного измерительного преобразователя 1 с измерительным устройством 3 в цокольном корпусе 6 и расположенным над ним опорным изолятором 5. Fig. 2 schematically shows a cross-sectional side view of an alternative design of a high-voltage measuring transducer 1 according to the invention with a measuring device 3 in a base housing 6 and a support insulator 5 located above it.

На фиг. 1 изображен вид в сечении сбоку соответствующего изобретению высоковольтного измерительного преобразователя 1. Высоковольтный измерительный преобразователь 1 содержит корпус 2 с опорным изолятором 5 и резервуаром 6 сжатого газа. В резервуаре 6 сжатого газа расположено измерительное устройство 3 высоковольтного измерительного преобразователя 1. Измерительное устройство 3 выполнено с возможностью измерения тока в диапазоне от нескольких сотен до нескольких тысяч ампер и/или напряжения в диапазоне нескольких тысяч вольт, в частности, в диапазоне от 145 до 800 кВ. Измерительное устройство 3 выполнено как преобразователь тока и/или напряжения или как комбинированный преобразователь.In FIG. 1 shows a side sectional view of a high-voltage measuring transducer 1 according to the invention. The high-voltage measuring transducer 1 comprises a housing 2 with a support insulator 5 and a reservoir 6 of pressurized gas. The measuring device 3 of the high-voltage measuring transducer 1 is located in the compressed gas tank 6. The measuring device 3 is configured to measure current in the range from several hundred to several thousand amperes and/or voltage in the range of several thousand volts, in particular in the range from 145 to 800 kV. The measuring device 3 is designed as a current and/or voltage converter or as a combined converter.

В примере выполнения согласно фиг. 1, измерительное устройство 3 содержит проводник тока, который расположен внутри резервуара 6 сжатого газа и окружен кольцевой катушкой, окружающей проводник тока. Проводник тока снаружи резервуара 6 сжатого газа через электрические выводы 12 электрически подключен к электрической сети, электрическому потребителю и/или устройству генерации тока. Измерительная катушка через электрически изолированные провода соединена с клеммной коробкой 13, в которой размещены или могут быть подключены измерительные устройства, датчики и/или устройства записи данных для измеренных сигналов и их оценки.In the exemplary embodiment according to FIG. 1, the measuring device 3 comprises a current conductor which is located inside the pressurized gas reservoir 6 and is surrounded by an annular coil surrounding the current conductor. The current conductor outside the compressed gas reservoir 6 is electrically connected to the electrical network, electrical consumer and/or current generation device through electrical outlets 12. The measuring coil is connected via electrically insulated wires to the terminal box 13, in which measuring devices, sensors and/or data recording devices for the measured signals and their evaluation are placed or can be connected.

Резервуар 6 сжатого газа соответствующего изобретению высоковольтного измерительного преобразователя 1 расположен на опорном изоляторе 5, который выполнен в форме колонны и размещен вертикально на опоре 7. Опора 7 включает в себя, например, перекрещивающиеся стальные опоры и закреплена на фундаменте, который для простоты представления не изображен на чертежах. На опоре 7 одним концом закреплен опорный изолятор 5 в форме колонны, который является герметично замкнутым. На конце на опорном изоляторе 5 в форме колонны закреплена клеммная коробка 13, и на конце расположены устройства, такие как, например, наполнительный патрубок 9, тестовый патрубок 10 и/или контроллер 11 герметичности.The compressed gas tank 6 of the high voltage measuring transducer 1 according to the invention is located on a support insulator 5 which is in the form of a column and is placed vertically on the support 7. The support 7 includes, for example, crossed steel supports and is fixed on a foundation, which is not shown for ease of presentation. on the drawings. Support insulator 5 is fixed at one end to support 7 in the form of a column, which is hermetically closed. At the end, a terminal box 13 is fixed on the support insulator 5 in the form of a column, and at the end there are devices such as, for example, a filling pipe 9, a test pipe 10 and/or a tightness controller 11.

Опорный изолятор 5 и резервуар 6 сжатого газа в соответствии с изобретением заполнены чистым воздухом в качестве изолирующего газа 4 и герметично замкнуты как корпус 2. Заполнение может осуществляться через наполнительный патрубок 9, и контроль герметичности и давления газа в полости может осуществляться посредством тестового патрубка 10 и контроллера 11 герметичности. На верхнем конце опорного изолятора 5 в форме колонны на опорном изоляторе 5 размещен горшкообразный резервуар 6 сжатого газа с предохранительной мембраной в качестве устройства 8 защиты от избыточного давления на верхнем конце резервуара 6 сжатого газа. При сильном повышении давления изолирующего газа 4 в корпусе 2, например, за счет нагревания из-за влияний окружающий среды, в частности, солнечного излучения, из-за сбоя при функционировании или тепловыделения из-за сильных токов, избыточное давление за счет разрыва предохранительной мембраны может спускаться из корпуса 2 вверх. Тем самым предотвращается, например, взрыв опорного изолятора 5 и/или резервуара 6 сжатого газа, при котором за счет разлетающихся осколков мог бы быть нанесен ущерб лицам, находящимся в окрестности. The support insulator 5 and the compressed gas tank 6 according to the invention are filled with clean air as insulating gas 4 and hermetically sealed as a housing 2. Filling can be done through the filling pipe 9, and the tightness and gas pressure in the cavity can be checked through the test pipe 10 and controller 11 tightness. At the upper end of the support insulator 5 in the form of a column on the support insulator 5, a pot-shaped compressed gas reservoir 6 with a safety membrane is placed as an overpressure protection device 8 at the upper end of the compressed gas reservoir 6 . If the pressure of the insulating gas 4 in the housing 2 is strongly increased, for example due to heating due to environmental influences, in particular solar radiation, due to malfunction or heat generation due to high currents, overpressure due to rupture of the safety disc can descend from building 2 upwards. In this way, for example, an explosion of the support insulator 5 and/or the compressed gas reservoir 6 is prevented, in which case, due to flying fragments, damage to persons in the vicinity could be caused.

Резервуар 6 сжатого газа выполнен, например, из стали, чугуна и/или алюминия, с толщиной стенок, которая долговременно выдерживает давление изолирующего газа, например, от 6 до 15 бар. Толщина стенок лежит, например, в диапазоне от миллиметров до сантиметров. Опорный изолятор 5 в форме колонны выполнен внутри полым, с толщиной стенок, которая также долговременно выдерживает давление изолирующего газа, например, от 6 до 15 бар и удерживает вес резервуара 6 сжатого газа с закрепленными на нем подключенными нагрузками. Опорный изолятор 5 выполнен, например, из керамики, силикона и/или композиционного материала. Внешняя боковая поверхность опорного изолятора 5 имеет кольцевые, окружающие внешнюю боковую поверхность ламели, размещенные с регулярными интервалами вдоль продольной оси опорного изолятора 5 в форме колонны. Тем самым удлиняется путь тока поверхностной утечки вдоль продольной оси опорного изолятора 5 в форме колонны и улучшается внешнее изоляционное действие опорного изолятора 5.The pressurized gas container 6 is made, for example, of steel, cast iron and/or aluminium, with a wall thickness that withstands the pressure of the insulating gas for a long time, for example 6 to 15 bar. The wall thickness lies, for example, in the range from millimeters to centimeters. The support insulator 5 in the form of a column is hollow inside, with a wall thickness that also withstands the pressure of the insulating gas for a long time, for example from 6 to 15 bar and supports the weight of the compressed gas container 6 with connected loads attached to it. The support insulator 5 is made, for example, of ceramic, silicone and/or composite material. The outer side surface of the support insulator 5 has annular lamellas surrounding the outer side surface, placed at regular intervals along the longitudinal axis of the support insulator 5 in the form of a column. This lengthens the surface leakage current path along the longitudinal axis of the column-shaped support insulator 5 and improves the external insulating effect of the support insulator 5.

Внутри опорного изолятора 5 в форме колонны вдоль продольной оси размещена отводная трубка 16 для заземления измерительного устройства 3 и осесимметрично вокруг отводной трубки 16 на верхнем участке опорного изолятора 5 расположен управляющий электрод 15 для улучшения распределения поля на этом участке. Управляющий электрод 15 и/или отводная трубка 16, в частности, выполнены из электрически хорошо проводящих материалов, таких как, например, медь и/или сталь.Inside the support insulator 5 in the form of a column along the longitudinal axis there is a discharge tube 16 for grounding the measuring device 3, and a control electrode 15 is located axisymmetrically around the discharge tube 16 on the upper section of the support insulator 5 to improve the distribution of the field in this section. The control electrode 15 and/or the outlet tube 16 are in particular made of electrically well conducting materials such as, for example, copper and/or steel.

Изолирующий газ 4 представляет собой чистый воздух или включает в себя синтезированный воздух, в частности, 80% азота и 20% кислорода. При давлении в диапазоне от 6 до 15 бар изолирующий газ 4, представляющий собой чистый воздух, изолирует подлежащие электрической изоляции участки в корпусе 2 высоковольтного измерительного преобразователя 1, в частности, при напряжениях в диапазоне от 145 до 800 кВ. В частности, при повышенных напряжениях, расстояния между электропроводными частями высоковольтного измерительного преобразователя 1 должны увеличиваться, т.е. высоковольтный измерительный преобразователь 1 должен выполняться с увеличенными размерами, или давление изолирующего газа 4 должно повышаться, причем, при обстоятельствах, стенки корпуса 2 для достаточного сопротивления сжатию должны выполняться более толстыми. The insulating gas 4 is pure air or includes synthesized air, in particular 80% nitrogen and 20% oxygen. At a pressure in the range of 6 to 15 bar, the insulating gas 4, which is pure air, insulates the areas to be electrically insulated in the housing 2 of the high-voltage measuring transducer 1, in particular at voltages in the range of 145 to 800 kV. In particular, at higher voltages, the distances between the electrically conductive parts of the high-voltage measuring transducer 1 must increase, i.e. the high-voltage transducer 1 must be oversized, or the pressure of the insulating gas 4 must be increased, whereby, under circumstances, the walls of the housing 2 must be made thicker for sufficient compression resistance.

На фиг. 2 схематично показан вид сбоку в сечении альтернативной конструкции соответствующего изобретению высоковольтного измерительного преобразователя 1. В отличие от примера выполнения высоковольтного измерительного преобразователя 1 согласно фиг. 1 с головным корпусом 6 на опорном изоляторе 5, на фиг. 2 изображен высоковольтный измерительный преобразователь 1 с цокольным корпусом 6 под опорным изолятором 5. Резервуар 6 сжатого газа размещен непосредственно на опоре 7 и включает в себя в качестве измерительного устройства 3 высоковольтного измерительного преобразователя 1, например, первичную обмотку и сердечник преобразователя напряжения. На резервуаре 6 сжатого газа размещен опорный изолятор 5 в форме колонны с электрическими выводами 12 на верхнем конце опорного изолятора 5, для подключения высоковольтного измерительного преобразователя 1 к электрической сети, электрическому потребителю и/или к устройству генерации тока. In FIG. 2 schematically shows a cross-sectional side view of an alternative construction of the high voltage measuring transducer 1 according to the invention. 1 with head housing 6 on support insulator 5, in FIG. 2 shows a high-voltage measuring transducer 1 with a base housing 6 under a support insulator 5. The compressed gas reservoir 6 is placed directly on the support 7 and includes, as a measuring device 3 of the high-voltage measuring transducer 1, for example, the primary winding and the core of the voltage converter. On the compressed gas tank 6 there is a support insulator 5 in the form of a column with electrical outlets 12 at the upper end of the support insulator 5, for connecting the high-voltage measuring transducer 1 to the electrical network, electrical consumer and/or current generation device.

Измерительное устройство 3 выполнено с возможностью измерения, например, напряжения, в диапазоне нескольких тысяч вольт, в частности, в диапазоне от 72,5 до 800 кВ. Измерительное устройство 3 в примере выполнения согласно фиг. 2 выполнено как преобразователь напряжения, но может также выполняться как преобразователь тока или как комбинированный преобразователь, что для простоты представления не изображено на фиг. 2. Измерительное устройство 3 через электрически изолированные провода соединено с клеммной коробкой 13, в которой размещены или могут быть подключены измерительные устройства, датчики и/или устройства записи данных для измеренных сигналов и их оценки. Клеммная коробка 13 закреплена сбоку на резервуаре 6 сжатого газа 6 высоковольтного измерительного преобразователя 1. Устройства, такие как, например, наполнительный патрубок 9, тестовый патрубок 10 и/или контроллер 11 герметичности также расположены или выполнены на резервуаре 6 сжатого газа 6.The measuring device 3 is configured to measure, for example, voltage in the range of several thousand volts, in particular in the range of 72.5 to 800 kV. The measuring device 3 in the exemplary embodiment according to FIG. 2 is designed as a voltage converter, but can also be implemented as a current converter or as a combined converter, which is not shown in FIG. 2. Measuring device 3 is connected via electrically insulated wires to terminal box 13, in which measuring devices, sensors and/or data recording devices for measured signals and their evaluation are placed or can be connected. The terminal box 13 is fixed to the side of the compressed gas tank 6 6 of the high-voltage measuring transducer 1. Devices such as, for example, a filling pipe 9, a test pipe 10 and/or a tightness controller 11 are also located or made on the compressed gas tank 6 6.

Опорный изолятор 5 и резервуар 6 сжатого газа, как герметично замкнутые части корпуса 2, в соответствии с изобретением заполнены чистым воздухом в качестве изолирующего газа 4. Заполнение может осуществляться через наполнительный патрубок 9, и контроль герметичности и давления газа в полости может осуществляться посредством тестового патрубка 10 и контроллера 11 герметичности. На нижнем конце опорного изолятора 5 в форме колонны размещен горшкообразный резервуар 6 сжатого газа на опоре 7. На верхнем конце опорного изолятора 5 в форме колонны выполнена предохранительная мембрана в качестве устройства 8 защиты от избыточного давления. При сильном повышении давления изолирующего газа 4 в корпусе 2, например, за счет нагревания из-за влияний окружающий среды, в частности, солнечного излучения, из-за сбоя при функционировании или тепловыделения из-за сильных токов, избыточное давление за счет разрыва предохранительной мембраны может спускаться из корпуса 2 вверх. Тем самым предотвращается, как в примере выполнения согласно фиг. 1, взрыв опорного изолятора 5 и/или резервуара 6 сжатого газа, при котором за счет разлетающихся осколков мог бы быть нанесен ущерб лицам, находящимся в окрестности. The support insulator 5 and the compressed gas reservoir 6, as hermetically sealed parts of the housing 2, are filled with clean air as insulating gas 4 according to the invention. 10 and controller 11 tightness. At the lower end of the column-shaped support insulator 5, a pot-shaped compressed gas reservoir 6 is placed on a support 7. At the upper end of the column-shaped support insulator 5, a safety membrane is provided as an overpressure protection device 8. If the pressure of the insulating gas 4 in the housing 2 is strongly increased, for example due to heating due to environmental influences, in particular solar radiation, due to malfunction or heat generation due to high currents, overpressure due to rupture of the safety disc can descend from building 2 upwards. This prevents, as in the exemplary embodiment according to FIG. 1, the explosion of the support insulator 5 and/or the compressed gas tank 6, in which, due to flying fragments, damage to persons in the vicinity could be caused.

Опорный изолятор 5 в форме колонны выполнен внутри полым, с толщиной стенок, которая долговременно выдерживает давление изолирующего газа, например, от 6 до 15 бар. Опорный изолятор 5 выполнен, например, из керамики, силикона, армированного стекловолокном пластика (GFK) и/или из композиционного материала. Внешняя боковая поверхность опорного изолятора 5 имеет кольцевые, окружающие внешнюю боковую поверхность ламели, размещенные с регулярными интервалами вдоль продольной оси опорного изолятора 5 в форме колонны. Тем самым удлиняется путь тока поверхностной утечки вдоль продольной оси опорного изолятора 5 в форме колонны и улучшается внешнее изоляционное действие опорного изолятора 5. Внутри опорного изолятора 5 в форме колонны вдоль продольной оси размещена отводная трубка 16 для соединения измерительного устройства 3 с выводами 12, и осесимметрично вокруг отводной трубки 16 на нижнем участке опорного изолятора 5 расположен управляющий электрод 15 и/или средство регулировки, в частности, включающее в себя пленки и/или алюминиевые накладки, для улучшения распределения поля на этом участке. Управляющий электрод 15 и/или отводная трубка 16, в частности, выполнены из электрически хорошо проводящих материалов, таких как, например, медь и/или сталь.The column-shaped support insulator 5 is hollow on the inside, with a wall thickness that withstands the pressure of the insulating gas for a long time, for example 6 to 15 bar. The support insulator 5 is made, for example, of ceramic, silicone, glass fiber reinforced plastic (GFK) and/or composite material. The outer side surface of the support insulator 5 has annular lamellas surrounding the outer side surface, placed at regular intervals along the longitudinal axis of the support insulator 5 in the form of a column. This lengthens the path of the surface leakage current along the longitudinal axis of the support insulator 5 in the form of a column and improves the external insulating effect of the support insulator 5. Inside the support insulator 5 in the form of a column, along the longitudinal axis, a discharge tube 16 is placed for connecting the measuring device 3 with the terminals 12, and axisymmetrically around the outlet tube 16 on the lower section of the support insulator 5 there is a control electrode 15 and/or adjustment means, in particular, including films and/or aluminum patches, to improve the distribution of the field in this area. The control electrode 15 and/or the outlet tube 16 are in particular made of electrically well conducting materials such as, for example, copper and/or steel.

Корпус 2 с резервуаром 6 сжатого газа и опорным изолятором 4 в форме колонны, стоящем вертикально на резервуаре 6 сжатого газа, размещен на опоре 7, которая закреплена, например, на фундаменте, который для простоты представления не показан на фиг. 2. Опора 7, в примере выполнения согласно фиг. 2, включает в себя, например, перекрещивающиеся стальные опоры. Фундамент представляет собой, например, бетонный фундамент. Резервуар 6 сжатого газа выполнен, например, из стали, чугуна и/или алюминия. Резервуар 6 сжатого газа и опорный изолятор 5 в форме колонны в соответствии с изобретением заполнен свежим воздухом, в частности, при давлении изолирующего газа, например, от 6 до 15 бар. Толщина стенок резервуара 6 сжатого газа и опорного изолятора 5 соответственно выбраны в зависимости от материала, чтобы долговременно выдерживать давление изолирующего газа, например, от 6 до 15 бар. A housing 2 with a compressed gas reservoir 6 and a column-shaped support insulator 4 standing vertically on the compressed gas reservoir 6 is placed on a support 7 which is fixed, for example, to a foundation, which for ease of presentation is not shown in FIG. 2. Support 7, in the exemplary embodiment according to FIG. 2 includes, for example, crossed steel supports. The foundation is, for example, a concrete foundation. The compressed gas reservoir 6 is made of steel, cast iron and/or aluminium, for example. The compressed gas reservoir 6 and the column-shaped support insulator 5 according to the invention are filled with fresh air, in particular at an insulating gas pressure of, for example, 6 to 15 bar. The wall thickness of the compressed gas container 6 and the support insulator 5 are respectively selected depending on the material in order to withstand the pressure of the insulating gas for a long time, for example 6 to 15 bar.

Изолирующий газ 4 представляет собой чистый воздух как в примере выполнения согласно фиг. 1 или включает в себя синтезированный воздух, в частности, 80% азота и 20% кислорода. При давлении в диапазоне от 6 до 15 бар изолирующий газ 4, представляющий собой чистый воздух, изолирует подлежащие электрической изоляции участки в корпусе 2 высоковольтного измерительного преобразователя 1, в частности, при напряжениях в диапазоне от 72,5 до 800 кВ. При повышенных напряжениях, расстояния между электропроводными деталями высоковольтного измерительного преобразователя 1 должны увеличиваться, т.е. высоковольтный измерительный преобразователь 1 должен выполняться с увеличенными размерами, или давление изолирующего газа 4 должно повышаться, причем, при обстоятельствах, стенки корпуса 2 для достаточного сопротивления сжатию должны выполняться более толстыми. The insulating gas 4 is pure air as in the exemplary embodiment according to FIG. 1 or includes synthesized air, in particular 80% nitrogen and 20% oxygen. At a pressure in the range of 6 to 15 bar, the insulating gas 4, which is pure air, insulates the areas to be electrically insulated in the housing 2 of the high-voltage measuring transducer 1, in particular at voltages in the range of 72.5 to 800 kV. At increased voltages, the distances between the electrically conductive parts of the high-voltage measuring transducer 1 must increase, i.e. the high-voltage transducer 1 must be oversized, or the pressure of the insulating gas 4 must be increased, whereby, under circumstances, the walls of the housing 2 must be made thicker for sufficient compression resistance.

Вышеописанные примеры выполнения могут комбинироваться друг с другом и/или могут комбинироваться с известными средствами из уровня техники. Так, например, комбинированные преобразователи могут выполняться с головным резервуаром 6 и/или цокольным резервуаром 6. Резервуар 6 сжатого газа может состоять из стали, чугуна и/или алюминия, в частности, алюминиевого литья. При применении герметизации в стальном корпусе, в частности, из ферритовой и/или аустенитной, немагнитной стали, могут реализоваться повышенные давления изолирующего газа и более компактные конструкции высоковольтного измерительного преобразователя 1. При применении цокольных резервуаров 6, например, из алюминиевого литья, могут реализовываться лишь меньшие давления изолирующего газа, а расстояния должны быть увеличены. Это приводит к менее компактным конструкциям высоковольтного измерительного преобразователя 1. Чтобы дополнительно повысить электрическую прочность электродных промежутков, электроды могут быть обработаны на поверхности диэлектрической средой. Компоненты изоляции в высоковольтном измерительном преобразователе 1 должны быть пригодны для воздушной изоляции. При повышенных рабочих давлениях, например, устройство защиты от избыточного давления, например предохранительная мембрана, должно быть увеличено.The above described embodiments can be combined with each other and/or can be combined with known means from the prior art. So, for example, combined converters can be made with a head tank 6 and/or a plinth tank 6. The compressed gas tank 6 can be made of steel, cast iron and/or aluminium, in particular aluminum casting. When sealing is used in a steel housing, in particular made of ferritic and/or austenitic, non-magnetic steel, higher insulating gas pressures and more compact constructions of the high-voltage measuring transducer 1 can be realized. lower insulating gas pressures and the distances must be increased. This results in less compact designs for the high voltage transducer 1. To further increase the dielectric strength of the electrode gaps, the electrodes can be surface treated with a dielectric medium. The insulation components in the high voltage transmitter 1 must be suitable for air insulation. At higher operating pressures, for example, an overpressure protection device, such as a safety disc, must be enlarged.

Применение чистого воздуха в качестве изолирующего газ в соответствующем изобретению высоковольтном измерительном преобразователе 1 является экологически чистым, возможно до минус пятидесяти градусов Цельсия и ниже, обеспечивает экономию специального оборудования манипулирования газом, которое необходимо при применении SF₆, и экономию издержек на рециклирование газа. Чистый воздух легко производится, в частности, на месте, нетоксичен и не является жидким при температурах и давлениях окружающей среды. Поэтому чистый воздух хорошо пригоден для использования в качестве изолирующего газа, т.е. для электрической изоляции. The use of clean air as the insulating gas in the high-voltage measuring transducer 1 according to the invention is environmentally friendly, possibly down to minus fifty degrees Celsius and below, saves on special gas handling equipment, which is necessary when using SF ₆ , and saves on gas recycling costs. Clean air is easily produced, in particular on site, non-toxic and non-liquid at ambient temperatures and pressures. Therefore, clean air is well suited for use as an insulating gas, i.e. for electrical insulation.

Перечень ссылочных позицийList of reference positions

1 Высоковольтный измерительный преобразователь 1 High voltage transducer

2 Корпус2 Corps

3 Измерительное устройство, в частности, преобразователь тока и/или напряжения3 Measuring device, in particular a current and/or voltage converter

4 Изолирующий газ4 Insulating gas

5 Опорный изолятор5 Post insulator

6 Резервуар сжатого газа6 Compressed gas tank

7 Опора7 Support

8 Устройство защиты от избыточного давления, в частности, предохранительная мембрана8 Overpressure safety device, in particular safety disc

9 Наполнительный патрубок9 Filling pipe

10 Тестовый патрубок10 Test port

11 Контроллер герметичности11 Leakage controller

12 Электрический вывод12 Electrical outlet

13 Клеммная коробка13 Terminal box

14 Вывод заземления14 Ground terminal

15 Управляющий электрод15 Control electrode

16 Отводная трубка.16 Outlet tube.

Claims

1. High-voltage measuring transducer (1) with a housing (2), which spatially encloses at least one electrical measuring device (3) and an insulating gas (4), characterized in that

the insulating gas (4) is pure air, wherein the insulating gas (4) in the form of pure air is and/or includes synthetic air,

while the insulating gas (4) has a pressure in the range from 6 to 15 bar.

2. High-voltage measuring transducer (1) according to claim 1, characterized in that

the high-voltage measuring transducer (1) is made as a current, voltage or combined transducer.

3. High-voltage measuring transducer (1) according to one of the previous paragraphs, characterized in that

the insulating gas (4) in the form of pure air is and/or includes synthetic air containing 80% nitrogen and 20% oxygen.

4. High-voltage measuring transducer (1) according to one of the previous paragraphs, characterized in that

the body (2) includes a support insulator (5), in particular made of ceramic, silicone, fiberglass reinforced plastic and/or composite material, and/or that the body (2) includes a reservoir (6) for compressed gas, in particular of steel and/or aluminium, in particular of cast aluminum, which is designed as a head and/or base body.

5. High-voltage measuring transducer (1) according to one of the previous paragraphs, characterized in that

the body (2) is placed on at least one support (7).

6. High voltage measuring transducer (1) according to one of the previous paragraphs, characterized in that

the housing (2) includes at least one overpressure protection device (8), in particular at least one safety diaphragm, and/or that at least one filling (9) and/or test nozzle (10) is included and/or controller (11) tightness.

7. High-voltage measuring transducer (1) according to one of the previous paragraphs, characterized in that

at least two external electrical outputs (12) are placed on the body (2) for connection to the electrical network, electrical consumer and/or current generation device, and/or that at least one terminal box (13) is included, in particular for measuring devices, sensors and/or data recorder, and/or that at least one earth terminal (14) is included.

8. High voltage measuring transducer (1) according to one of the previous paragraphs, characterized in that

as at least one electrical measuring device (3), the housing (2) contains at least one current converter and/or at least one voltage converter, in particular with inductors and/or capacitors and/or with resistances.

9. High voltage measuring transducer (1) according to one of the previous paragraphs, characterized in that

contains at least one control electrode (15) and/or means for adjusting the potential, in particular containing films and/or aluminum plates, and/or at least one outlet tube (16) is included.

10. A measurement method using a high-voltage measuring transducer (1) according to one of the previous paragraphs, characterized in that

electrical insulation in the housing (2) of the high-voltage measuring transducer (1) is carried out by means of clean air.

11. The measurement method according to claim 10, characterized in that

the housing (2) of the high-voltage measuring transducer (1) is filled with clean air, in particular when replacing the insulating gas SF ₆ with clean air.