SE512698C2 - Electric system with capacitive contact-free voltage measurement and control unit for reducing harmonics - Google Patents

Electric system with capacitive contact-free voltage measurement and control unit for reducing harmonics

Info

Publication number
SE512698C2
SE512698C2 SE9704391A SE9704391A SE512698C2 SE 512698 C2 SE512698 C2 SE 512698C2 SE 9704391 A SE9704391 A SE 9704391A SE 9704391 A SE9704391 A SE 9704391A SE 512698 C2 SE512698 C2 SE 512698C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
plant according
electrical
insulation
conductor
measuring
Prior art date
Application number
SE9704391A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE9704391D0 (en
SE9704391L (en
Inventor
Mats Leijon
Maria Lundmark
Original Assignee
Abb Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Abb Ab filed Critical Abb Ab
Priority to SE9704391A priority Critical patent/SE512698C2/en
Publication of SE9704391D0 publication Critical patent/SE9704391D0/en
Priority to PCT/SE1998/002150 priority patent/WO1999031520A1/en
Priority to JP2000539364A priority patent/JP2002508520A/en
Priority to DE19882835T priority patent/DE19882835T1/en
Priority to AU15156/99A priority patent/AU1515699A/en
Publication of SE9704391L publication Critical patent/SE9704391L/en
Publication of SE512698C2 publication Critical patent/SE512698C2/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/16Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using capacitive devices

Abstract

An electric plant comprises an electric device connected to an electric distribution or transmission network, said electric device having a magnetic circuit and at least one winding, and a measuring apparatus (10) adapted to supervise the electric device. The measuring apparatus comprises at least one capacitive sensor (11) including an inner electrode (12) and a screen electrode (14), which screens the inner electrode from disturbing electric fields. The sensor is adapted to provide voltage measurement by sensing, by means of the inner electrode (12), such a part of an electric field which penetrates into the inner electrode. The sensor (11) is directed towards an electric line connecting the electric device with the distribution or transmission network so as to sense, at insulation distance, the voltage, including overtones and transients, of this electric line via the electric field surrounding the line. Furthermore, the invention comprises a method for supervising the electric device by means of the measuring apparatus.

Description

lillll 10 15 20 25 30 35 512 698 Övertoner i ett kraftnät kan orsaka en rad problem, dels för den till kraftnätet anslutna utrustningen, dels för de övertonsalstrande objekten själva. Dessa problem är överföringsförluster, resonanser samt överhettning. lillll 10 15 20 25 30 35 512 698 Harmonics in a power grid can cause a number of problems, partly for the equipment connected to the power grid, partly for the harmonic generating objects themselves. These problems are transmission losses, resonances and overheating.

Det är känt att försöka reducera övertonsproblem genom tillhan- dahållande av filter (aktiva eller passiva) vid övertonsalstrande anordningar.It is known to try to reduce harmonic problems by providing filters (active or passive) in harmonic generating devices.

De spänningsmätapparater som idag står till förfogande är ofta kostsamma och komplicerade anordningar som måste anbringas i kontakt med den spänningsförande anordningen. Exempel på så- dana lösningar är spänningstransformatorer. Dessa lösningar medför stora investeringar och innebär således ett stort avsteg från den låga investering som är önskvärd. Ett ytterligare problem med kända spänningsmätapparater är att de ofta är begränsade till att mäta vid systemfrekvensen. Således är dessa kända apparater ej avsedda att detektera övertonsspänningar som finns på elkraft- nätet. Övertonsproblematiken är ofta direkt förknippad med hur anslutna anordningar är jordade.The voltage measuring devices currently available are often expensive and complicated devices that must be placed in contact with the live device. Examples of such solutions are voltage transformers. These solutions involve large investments and thus mean a large deviation from the low investment that is desirable. A further problem with known voltage measuring devices is that they are often limited to measuring at the system frequency. Thus, these known devices are not intended to detect harmonic voltages present on the electric power grid. The harmonic problem is often directly related to how grounded devices are grounded.

Enligt en första aspekt av uppfinningen avses en roterande elek- trisk maskin. Sådana elektriska maskiner innefattar synkronmaski- ner som huvudsakligen används som generatorer för anslutning till distributions- och transmissionsnät, nedan gemensamt kallade kraftnät. Synkronmaskinerna används också som motorer samt för faskompensering och spänningsreglering, dà som mekaniskt tom- gående maskiner. Det tekniska området innefattar även dubbelma- tade maskiner, maskiner av typen asynkron strömriktarkaskad, yt- terpolmaskiner, synkronflödesmaskiner och asynkronmaskiner.According to a first aspect of the invention, this refers to a rotating electric machine. Such electrical machines include synchronous machines which are mainly used as generators for connection to distribution and transmission networks, hereinafter collectively referred to as power networks. The synchronous machines are also used as motors as well as for phase compensation and voltage regulation, then as mechanically idling machines. The technical field also includes double-feed machines, machines of the asynchronous converter cascade type, outer pole machines, synchronous flow machines and asynchronous machines.

Enligt en annan aspekt av uppfinningen utgörs nämnda elektriska anordning av en krafttransformator eller reaktor. Vid all överföring och distribution av elektrisk energi ingår transformatorer. Deras uppgift är att medge utbyte av elektrisk energi mellan två eller 10 15 20 25 30 35 512 698 flera elsystem och för detta nyttjas elektromagnetisk induktion på i och för sig väl känt sätt. De transformatorer som primärt avses med föreliggande uppfinning tillhör de så kallade krafttransforma- torerna med märkeffekt från något hundratal kVA upp till över 1000 MVA med märkspänning fràn 3-4 kilovolt och upp till mycket höga överföringsspänningar, 400 kilovolt till 800 kilovolt eller högre.According to another aspect of the invention, said electrical device is constituted by a power transformer or reactor. Transformers include all transmission and distribution of electrical energy. Their task is to allow the exchange of electrical energy between two or more electrical systems and for this electromagnetic induction is used in a manner well known per se. The transformers primarily referred to in the present invention belong to the so-called power transformers with a rated power from a few hundred kVA up to over 1000 MVA with a rated voltage of 3-4 kilovolts and up to very high transmission voltages, 400 kilovolts to 800 kilovolts or higher.

Ehuru följande beskrivning av teknikens ståndpunkt vad beträffar den andra aspekten huvudsakligen avser krafttransformatorer av- ses uppfinningen också vara applicerbar för reaktorer, vilka kan utföras enfasiga och trefasiga. l fråga om isolering och kylning finns i princip samma utförandeformer som för transformatorer.Although the following description of the state of the art with regard to the second aspect mainly relates to power transformers, the invention is also intended to be applicable to reactors which can be made single-phase and three-phase. In the case of insulation and cooling, there are in principle the same embodiments as for transformers.

Det förekommer således luftisolerade och oljeisolerade, självkylda, tryckoljekylda osv reaktorer. Även om reaktorer har en lindning (per fas) och kan utföras både med och utan magnetisk kärna är beskrivningen av teknikens ståndpunkt till stora delar relevant även för reaktorer.There are thus air-insulated and oil-insulated, self-cooled, pressure-oil-cooled, etc. reactors. Although reactors have a winding (per phase) and can be designed both with and without a magnetic core, the description of the state of the art is largely relevant for reactors as well.

En möjlig metod att begränsa tredjetonsspännlngar vid generato- ranläggningar är att koppla generatorns fasspänningar till en A/Y- 0-kopplad transformator (en så kallad "step-up-transformator“). De tredjetonsspännlngar som generatorn genererar ger en tredje- tonström via nollpunktsmotståndet till jord.One possible method of limiting thirteenth voltages at generator plants is to connect the phase voltages of the generator to an A / Y-0-connected transformer (a so-called "step-up transformer"). The thirteenth voltages generated by the generator provide a thirteen-tone current via the zero point resistor to earth.

Tredjetonspänningen överlagras på A-lindningens fasspänningar men kan inte driva någon tredjetonström. Detta innebär att man pà Y-sidan av transformatorn, d v s på kraftnätsidan, inte känner av någon tredjetonström. För detta krävs dock att “step-up-transfor- matorn“ är dimensionerad för full effekt samt att ett överspän- ningsskydd installeras på nämnda transformators ingångssida.The third tone voltage is superimposed on the phase voltages of the A-winding but cannot drive any third tone current. This means that no third-degree current is detected on the Y-side of the transformer, ie on the power grid side. However, this requires that the “step-up transformer” is dimensioned for full power and that an overvoltage protection is installed on the input side of the said transformer.

Dessutom krävs strömmätapparater, brytare och frånskiljare.In addition, current measuring devices, switches and disconnectors are required.

Denna lösning har visat sig icke tillfredsställande, speciellt vad gäller högre spänningar. Det påpekas här att vid den speciella typ av roterande elektrisk maskin som i det följande kommer att be- skrivas närmare skapas förutsättningar för att helt utelämna den 10 15 20 25 30 35 512 698 så kallade "step-up-transformatorn" så att följaktligen den rote- rande elektriska maskinen ansluts direkt till ett för hög spänning, lämpligen 36 kV och däröver, utformat elkraftnät utan mellanlig- gande transformator. Ett problem vid sådan direktanslutning är emellertid att förekomsten av övertoner tenderar att öka. Det blir således än mer väsentligt att detektera sàdana övertoner. Även vid transformatorer och reaktorer kommer i det följande att beskrivas en ny teknik där lindningarna är bildade med hjälp av en högspänningskabel inkluderande en elektrisk ledare med ett hölje som är magnetiskt permeabelt men ägnat att väsentligen innesluta det elektriska fältet kring ledaren. l en sådan transformator före- ligger möjligheter att öka magnetflödet i kärnan upp till högre ni- väer än sàdana som är möjliga i konventionella transformatorer.This solution has proved unsatisfactory, especially with regard to higher voltages. It is pointed out here that in the case of the special type of rotating electric machine which will be described in more detail below, conditions are created for completely omitting the so-called "step-up transformer" so that consequently the The rotating electric machine is connected directly to an excessively high voltage, suitably 36 kV and above, of designed electric power grid without an intermediate transformer. A problem with such a direct connection, however, is that the occurrence of harmonics tends to increase. It thus becomes even more essential to detect such harmonics. Also in the case of transformers and reactors, a new technology will be described in the following in which the windings are formed by means of a high-voltage cable including an electrical conductor with a housing which is magnetically permeable but suitable for substantially enclosing the electric field around the conductor. In such a transformer there are possibilities to increase the magnetic flux in the core up to higher levels than those possible in conventional transformers.

Det är högspänningskabelns filterverkan som möjliggör detta. Ett ökat magnetflöde innebär att magnetkärnan kan göras mindre med bibehållen effekt ut ur transformatorn. Detta betyder i sin tur att transformatorn blir kompaktare, lättare och också billigare. Ett problem med att öka magnetflödet är dock att kärnan kan gå i mättning, något som innebär att övertoner alstras. Det vore önsk- värt att kunna kontrollera magnetflödet för att undvika dessa övertoner.It is the filter action of the high voltage cable that makes this possible. An increased magnetic flux means that the magnetic core can be made smaller with maintained power out of the transformer. This in turn means that the transformer becomes more compact, lighter and also cheaper. A problem with increasing the magnetic flux, however, is that the core can saturate, which means that harmonics are generated. It would be desirable to be able to control the magnetic flux to avoid these harmonics.

SYFTET MED UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning àsyftar att anvisa vägar att kunna be- mästra de problem som uppstår med övertonspänningar på nätet.OBJECT OF THE INVENTION The present invention aims to provide ways of overcoming the problems which arise with harmonic voltages on the mains.

Därvid åsyftar uppfinningen speciellt anvisande av vägar att kunna enkelt och noggrannt övervaka och mäta spänningen vid de elek- triska anordningar där övertoner alstras. Övervakningen och mät- ningen utföres för att kunna avgöra på vilket sätt övertonspänning- arna skall kunna undertryckas eller filtreras bort.The invention relates in particular to the provision of paths to be able to easily and accurately monitor and measure the voltage at the electrical devices where harmonics are generated. The monitoring and measurement are performed to be able to determine in which way the harmonic voltages can be suppressed or filtered out.

SAMMANFATTNlNG AV UPPFINNINGEN 10 15 20 25 30 35 512 698 För uppfyllande av detta syfte anvisar föreliggande uppfinning att mätapparaten skall innefatta minst en kapacitiv sensor inklude- rande en inre elektrod och en skärmelektrod, vilken är ansluten till jord eller eljest en potential skiljaktig från mätobjektets potential och vilken avskärmar den inre elektroden från störande elektriska fält, att sensorn är anordnad att medelst den inre elektroden utföra spänningsmätning genom avkänning av en till den inre elektroden inträngande del av ett elektriskt fält och att sensorn är riktad mot en mätobjektet bildande elektrisk ledning som förbinder den elek- triska anordningen med distributions- eller transmissionsnätet för att på isolationsavstånd avkänna spänningen, inbegripande transi- enter och övertoner, hos denna elektriska ledning via det denna omgivande elektriska fältet.SUMMARY OF THE INVENTION To fulfill this object, the present invention provides that the measuring device comprises at least one capacitive sensor including an inner electrode and a shield electrode which is connected to ground or otherwise a potential different from the potential of the measuring object. and which shields the inner electrode from interfering electric fields, that the sensor is arranged to perform voltage measurement by means of the inner electrode by sensing a part of an electric field penetrating into the inner electrode and that the sensor is directed towards an electric wire forming the measuring object which connects it the electrical device with the distribution or transmission network to detect the voltage, including transients and harmonics, of this electrical line via the surrounding electric field at isolation distances.

En sådan mätapparat har den fördelen att spänningen kan mätas på avstånd fràn den elektriska ledningen, något som väsentligt underlättar mätapparatens anordnande. Konstruktionen av mätap- paraten innebär vidare att den blir flexibel, har en enkel uppbygg- nad och låg produktionskostnad. Vidare skapas förutsättningar för att inom ett stort frekvensomràde mäta spänningen hos den elek- triska anordningen. Speciellt pàtalas därvid att det icke blott inne- bär en lägre kostnad utan även eliminerande av driftstörningar att kunna anordna mätapparaten på avstånd från den elektriska an- ordningen som skall spänningsmätas istället för att enligt tidigare teknik anbringa mätapparaten i konktakt med den elektriska led- ningen i fråga.Such a measuring device has the advantage that the voltage can be measured at a distance from the electrical line, which considerably facilitates the arrangement of the measuring device. The design of the measuring device also means that it is flexible, has a simple structure and low production cost. Furthermore, conditions are created for measuring the voltage of the electrical device within a large frequency range. It is especially pointed out that it is not only a lower cost but also elimination of operational disturbances to be able to arrange the measuring device at a distance from the electrical device to be voltage measured instead of placing the measuring device in contact with the electrical line in prior art. question.

En speciell fördel med den uppfinningsenliga mätapparaten är att den effektivt förmår avskärma oönskade elektriska fält och enkelt kan inriktas mot den elektriska ledning som skall spänningsmätas vad gäller spänningsstorhet eller -frekvens eller både ock.A special advantage of the measuring device according to the invention is that it is able to effectively shield unwanted electric fields and can easily be directed towards the electrical line which is to be measured in terms of voltage magnitude or frequency or both.

En högspänningsledare omger sig med ett elektriskt fält som bär på information om ledarens potential, dess förändring samt dess frekvensinneháll. En kapacitiv sensor innefattande tvâ spegel- symmetriska elektroder som föres in i detta elektriska fält kan av- 10 15 20 25 30 35 512 698 känna dessa storheter. Ett problem är dock att en sådan kapacitiv sensor är känslig för förändringar i alla riktningar av det elektriska fältet. Således kan även andra fältgenererande föremål påverka och ibland helt dominera en sådan mätning. Ur mätresultatet kan därför ej urskiljas vilken förändring som tillhör den för mätningen utvalda komponenten. Då distribution av elkraft oftast framföres i tre intill varandra löpande ledare är det således inte möjligt att med en sådan sensor avgränsa det fält som härrör från en av le- darna.A high voltage conductor is surrounded by an electric field that carries information about the potential of the conductor, its change and its frequency content. A capacitive sensor comprising two mirror-symmetrical electrodes inserted into this electric field can sense these quantities. One problem, however, is that such a capacitive sensor is sensitive to changes in all directions of the electric field. Thus, other field-generating objects can also influence and sometimes completely dominate such a measurement. It is therefore not possible to distinguish from the measurement result which change belongs to the component selected for the measurement. As the distribution of electric power is usually carried out in three adjacent conductors, it is thus not possible with such a sensor to delimit the field originating from one of the conductors.

Uppfinningen hänför sig till en för avkänning av förändringar i en riktad del av ett elektriskt fält anordnad kapacitiv sensor med två elektroder. Denna sensor är också anordnad att i ett sådant elek- triskt fält detektera transienter och jonisk urladdning från den elektriska anordningen. Enligt uppfinningen avkännes en riktad del av ett elektriskt fält genom att med en till jord eller annan kontrol- lerbar potential ansluten elektrod avskärma den andra elektroden från oönskade elektriska fält. En för detta ändamål avsedd sensor anordnas med den ena elektroden till en övervägande del omslu- tande den andra och kopplad till jord eller till annan kontrollerbar potential. l den omslutande elektroden, som i den fortsatta texten benämnes skärmelektrod, är anordnad en öppning, genom vilken en riktad delmängd av det elektriska fältet når den omslutna elek- troden, vilken i den fortsatta texten benämnes inre elektrod. Alla andra riktade delmängder av det elektriska fältet hindras effektivt av skärmelektroden. l ett föredraget utförande är elektroderna isolerade från varandra med ett gasformigt dielektrikum, varvid den av elektroderna bil- dade kapacitansen blir okänslig för temperaturvariationer. Således kan sensorn konfigureras och dess kapacitans mätas i laborato- rium och sedan användas i andra miljöer utan att behöva kalibre- ras igen. Sensorn kan därvid också användas under lång tid vid skiftande temperaturer, varvid någon korrektion ej behöver före- tas. I syfte att öka känsligheten eller förstärka riktnlngsverkan hos sensorn kan den inre elektroden uppdelas i med varandra isole- 10 15 20 25 30 35 512 698 rade delelektroder, som kan vara placerade i såväl sidled som i höjdled.The invention relates to a capacitive sensor with two electrodes arranged for sensing changes in a directional part of an electric field. This sensor is also arranged to detect transients and ionic discharge from the electrical device in such an electric field. According to the invention, a directed part of an electric field is sensed by shielding the other electrode from unwanted electric fields with an electrode connected to ground or other controllable potential. A sensor intended for this purpose is arranged with one electrode predominantly enclosing the other and connected to earth or to another controllable potential. In the enclosing electrode, which in the following text is called a shield electrode, an opening is arranged, through which a directed subset of the electric field reaches the enclosed electrode, which in the following text is called an inner electrode. All other directed subsets of the electric field are effectively obstructed by the shield electrode. In a preferred embodiment, the electrodes are insulated from each other with a gaseous dielectric, the capacitance formed by the electrodes becoming insensitive to temperature variations. Thus, the sensor can be configured and its capacitance measured in the laboratory and then used in other environments without having to recalibrate. The sensor can also be used for a long time at varying temperatures, whereby no correction needs to be made. In order to increase the sensitivity or enhance the directional action of the sensor, the inner electrode can be divided into mutually insulated sub-electrodes, which can be placed both laterally and vertically.

Uppfinningen hänför sig således till en mätapparat, inkluderande den ovan beskrivna sensorn, för spänningsmätning pà isola- tionsavständ av en elektrisk anordning i ett elektriskt fält med flera fältgenererande komponenter. Mätapparaten inrättas genom att till sensorn koppla en signalomvandlare, varvid, då skärmelektroden ansluts till jord, erhålles en mätapparat, med vilken en riktad del- mängd av ett elektriskt fält kan mätas. Denna mätapparat utgör en enkel, billig och tillförlitlig utrustning för att pà avstånd från en ledning beröringsfritt mäta växelspänning. Apparaten är bredban- dig, vilket medger att inom ett stort frekvensomràde även före- komst och storlek pà tonkomponenter hos den för mätning av- sedda elektriska anordningen enkelt kan mätas.The invention thus relates to a measuring apparatus, including the sensor described above, for measuring voltage at the insulation distance of an electric device in an electric field with several field-generating components. The measuring device is set up by connecting a signal converter to the sensor, whereby, when the shield electrode is connected to earth, a measuring device is obtained, with which a directed subset of an electric field can be measured. This measuring device is a simple, inexpensive and reliable equipment for measuring AC voltage at a distance from a line. The device is wide-band, which allows that within a large frequency range even the presence and size of tone components of the electrical device intended for measurement can be easily measured.

Signalomvandlaren inkluderar organ för impedansomvandling, för- stärkning, och kan även inkludera organ för filtrering och digital omvandling, av mätsignalen. Signalomvandlaren placeras på kort avstånd från själva sensorn och i en föredragen utformning av uppfinningen är den integrerad med sensorn. Den omvandlade, analoga eller digitala, signalen kan därefter överföras till en ana- lysator via ett elektriskt eller optiskt medium eller överföras kon- taktlöst via sändare och mottagare.The signal converter includes means for impedance conversion, amplification, and may also include means for filtering and digital conversion of the measurement signal. The signal converter is placed at a short distance from the sensor itself and in a preferred embodiment of the invention it is integrated with the sensor. The converted, analog or digital, signal can then be transmitted to an analyzer via an electrical or optical medium or transmitted contactlessly via transmitter and receiver.

Vid tillämpning av spänningsmätning med mätapparaten kan, i stället för till jord, skärmelektroden anslutas till en kontrollerbar potential, varvid genom faslàsning till en av faserna en större dy- namik och upplösning av mätningen kan erhållas. Vid en annan föredragen utformning av uppfinningen ansluts istället den inre elektroden till en faslàsningskrets, vavid bidraget från en icke önskad fältgenererande källa kan undertryckas. Signalomvandla- ren bringas därvid att även inkludera en för signaler i motsatt rikt- ning anordnad ledare. Likaså kan signalomvandlaren vid utnytt- jande av filtrering av den avkända signalen inkludera ett flertal le- 10 15 20 25 30 35 512 698 dare för överföring av olika filtrerade signaler till en flerkanalig analysator.When applying voltage measurement with the measuring device, instead of to earth, the shield electrode can be connected to a controllable potential, whereby by phase welding to one of the phases a greater dynamics and resolution of the measurement can be obtained. In another preferred embodiment of the invention, the inner electrode is instead connected to a phase welding circuit, whereby the contribution from an undesired field-generating source can be suppressed. The signal converter is then also brought to include a conductor arranged for signals in the opposite direction. Likewise, when using filtering of the sensed signal, the signal converter may include a plurality of conductors for transmitting different filtered signals to a multi-channel analyzer.

Mätapparaten enligt uppfinningen har ett brett användningsom- råde, speciellt i samband med växelsrpänningsmätning vid hög- spänningsanordningar inbegripande roterande elektriska maskiner och transformatorer/reaktorer. I en föredragen användning av mät- apparaten placeras denna på isolationsavstànd från varje till re- spektive fas hörande ledning för mätning av växelspänning. Vid trefassystem kan mätapparaterna placeras i en gemensam punkt och var för sig riktas mot var sin ledning hörande till den elektriska anordningen.The measuring apparatus according to the invention has a wide range of applications, especially in connection with AC voltage measurement in high-voltage devices including rotary electrical machines and transformers / reactors. In a preferred use of the measuring device, it is placed at an insulating distance from each line belonging to the respective phase for measuring alternating voltage. In the case of three-phase systems, the measuring devices can be placed at a common point and individually directed towards separate wires belonging to the electrical device.

Mätmetoden är känslig för variationer i avståndet mellan ett mätfö- remål och mätapparaten. Vanligen utgör dock detta inget problem då sådana variationer, sett över en längre tidsperiod, tenderar att bli negligerbara. Fördelaktigt är att placera mätapparaten vid plat- ser där mätföremàlets position är fixerad, exempelvis vid infäst- ningar eller upphängningspunkter där avståndsvariationen är mi- nimal.The measuring method is sensitive to variations in the distance between a measuring object and the measuring device. Usually, however, this is not a problem as such variations, seen over a longer period of time, tend to become negligible. It is advantageous to place the measuring device at places where the position of the measuring object is fixed, for example at attachments or suspension points where the distance variation is minimal.

Vid elektriska anordningar med endast en fas ökas noggrannheten enkelt genom att ett flertal mätapparater placeras kring ledaren.In the case of electrical devices with only one phase, the accuracy is easily increased by placing a number of measuring devices around the conductor.

Vid en användning med endast en fas kan noggrannheten hos spänningsmätningen ökas genom att placera fyra mätapparater vridsymmetriskt kring en utsträckt del av ledningen. Eftersom mät- apparaterna är placerade på lika avstånd fràn ledningen erhålls det korrekta värdet pä spänningen ur medelvärdet av de fyra mätapparaterna.In a use with only one phase, the accuracy of the voltage measurement can be increased by placing four measuring devices rotationally symmetrically around an extended part of the line. Since the measuring devices are placed at equal distances from the line, the correct value of the voltage is obtained from the average value of the four measuring devices.

Känsligheten för variationer i avståndet mellan mätobjekt och mätapparat kan utnyttjas till att detektera rörelse hos mätobjektet.The sensitivity to variations in the distance between the measuring object and the measuring device can be used to detect movement of the measuring object.

Genom att placera minst tre mätapparater i fasta positioner kring en högspänd ledning kan detekteras om ledningen förflyttas och i vilken riktning denna förflyttning äger rum. 10 15 20 25 30 35 512 698 Ett stabilt mätavstånd till en elektrisk högspänningsledning åstad- kommes genom att anordna mätapparaten och ledningen i vardera änden hos en isolator, som kan vara ihålig. På detta sätt utnyttjas isolatorns längd för att utgöra en icke varierande mätdistans. Mät- apparaten kan placeras såväl utanför som inuti isolatorkroppen.By placing at least three measuring devices in fixed positions around a high-voltage line, it can be detected whether the line is being moved and in which direction this movement is taking place. 10 15 20 25 30 35 512 698 A stable measuring distance to a high-voltage electrical line is achieved by arranging the measuring device and the line at each end of an insulator, which can be hollow. In this way, the length of the insulator is used to constitute a non-varying measuring distance. The measuring device can be placed both outside and inside the insulator body.

Bland föredragna användningsområden kan nämnas hängisolato- rer, speciellt vid ledningsstolpar, samt stödisolatorer.Preferred areas of use include hanging insulators, especially for pipe poles, and support insulators.

En mätapparat enligt uppfinningen är också lämpad att i samband med distributionsnät låta styra reläskyddsfunktionaliteter, varvid anordningen genom sin låga investeringskostnad kan förtäta mät- punkterna och därmed öka selektiviteten. Mätapparaten är också lämpad att mäta spänning hos en ledning i samband med debite- ring av energiförbrukning. Härför måste mätningen kombineras med en på annat sätt uppmätt ström genom ledningen, varvid den elektriska energi som passerar kan bestämmas.A measuring device according to the invention is also suitable for having relay protection functionalities controlled in connection with distribution networks, whereby the device can condense the measuring points and thereby increase the selectivity due to its low investment cost. The measuring device is also suitable for measuring voltage at a line in connection with charging for energy consumption. For this, the measurement must be combined with a current measured in another way through the line, whereby the electrical energy that passes can be determined.

Såsom redan konstaterats ovan är den uppfinningsenliga mätap- paraten mycket väl lämpad att mäta spänningen, inbegripande övertoner, i samband med en sådan elektrisk anordning där hög- spänningslindnlngen innefattar en böjlig ledare med ett hölje som är magnetiskt permeabelt men kapabelt att fungera inneslutande med avseende på det av ledaren genererade elektriska fältet.As already stated above, the measuring apparatus according to the invention is very well suited for measuring the voltage, including harmonics, in connection with such an electrical device where the high voltage winding comprises a flexible conductor with a housing which is magnetically permeable but capable of functioning enclosing with respect to the electric field generated by the conductor.

Nämnda hölje innefattar således ett isolationssystem.Said casing thus comprises an insulation system.

I vid bemärkelse konstateras att den uppfinningsenliga utform- ningen genom att den skapar möjlighet att i huvudsak innehålla det på grund av nämnda elektriska ledare uppstående elektriska fältet i isolationssystemet reducerar uppkommande förluster så att följaktligen anordningen kan fungera med en högre verkningsgrad.In a broad sense, it is stated that the design according to the invention by creating the possibility to contain mainly the electric field arising due to said electric conductor in the insulation system reduces losses which occur so that consequently the device can operate with a higher efficiency.

Reduktionen av förlusterna ger i sin tur upphov till lägre tempera- tur i anordningen, vilket reducerar kylbehovet och gör att eventu- ellt förekommande kylanordningar kan utformas enklare än i av- saknad av uppfinningen. 10 15 20 25 30 35 512 698 10 Den uppfinningsenliga ledaren/isolationssystemet låter sig för- verkligas såsom en böjlig kabel, något som innebär väsentliga för- delar vad avser tillverkning och montering jämfört med hittills kon- ventionella styva lindningar i prefabricerad form. Det enligt upp- finningen använda isolationssystemet innebär dessutom avsaknad av gas- och vätskeformlga isolationsmedier.The reduction of the losses in turn gives rise to a lower temperature in the device, which reduces the need for cooling and means that any existing cooling devices can be designed more easily than in the absence of the invention. 10 15 20 25 30 35 512 698 10 The conductor / insulation system according to the invention can be realized as a flexible cable, which entails significant advantages in terms of manufacture and assembly compared with hitherto conventional rigid windings in prefabricated form. The insulation system used according to the invention also means a lack of gaseous and liquid insulation media.

Vad gäller uppfinningen i dess skepnad av roterande elektrisk ma- skin skapas därmed förutsättningar för att driva maskinen med så hög spänning att den tidigare omtalade "step up"-transformatorn kan uteslutas. Maskinen kan således drivas med väsentligt högre spänning än maskiner enligt teknikens ståndpunkt för att utföra direktanslutning till elkraftnät. Detta medför väsentligt lägre inves- teringskostnader för system med en roterande elektrisk maskin och systemets totala verkningsgrad kan ökas. Uppfinningen elimi- nerar behovet av särskilda fältstyrningsàtgärder vid vissa områden av lindningen, vilka fältstyrningsåtgärder varit nödvändiga enligt tidigare teknik. En ytterligare fördel år att uppfinningen gör det lättare att åstadkomma under- och övermagnetisering i ändamål att reducera reaktiva effekter uppkommande när spänning och ström är ur fas med varandra.With regard to the invention in its form of a rotating electric machine, conditions are thus created for operating the machine with such a high voltage that the previously mentioned "step up" transformer can be excluded. The machine can thus be operated with significantly higher voltage than machines according to the state of the art for making direct connection to electric power grids. This entails significantly lower investment costs for systems with a rotating electric machine and the overall efficiency of the system can be increased. The invention eliminates the need for special field control measures at certain areas of the winding, which field control measures have been necessary according to prior art. A further advantage is that the invention makes it easier to achieve under- and over-magnetization in order to reduce reactive effects occurring when voltage and current are out of phase with each other.

Vad beträffar uppfinningsaspekten som krafttransformator/ reaktor eliminerar uppfinningen framför allt behovet av oljefyilning av krafttransformatorerna och därav följande problem och nackdelar.As far as the invention aspect as a power transformer / reactor is concerned, the invention eliminates above all the need for oil filling of the power transformers and the consequent problems and disadvantages.

Utformningen av lindningen så att den utmed åtminstone en del av sin längd innefattar en isolering, som är bildad av ett fast isole- ringsmaterial, innanför denna isolering ett inre skikt och utanför isoleringen ett yttre skikt med dessa inre och yttre skikt av halvle- dande material skapar möjlighet att innehålla det elektriska fältet i hela anordningen inom lindningen. Med det här använda uttrycket "fast lsoleringsmaterial" avses att lindningen skall sakna vätske- eller gasformig isolering, till exempel i form av olja. Istället avses isoleringen vara bildad av ett polymert material. Också de inre och 10 15 20 25 30 35 512 698 11 yttre skikten är bildade av ett polymert material, dock ett halvle- dande sådant.The design of the winding so that it along at least a part of its length comprises an insulation formed of a solid insulating material, inside this insulation an inner layer and outside the insulation an outer layer with these inner and outer layers of semiconducting material creates the possibility to contain the electric field in the entire device within the winding. By the term "solid insulating material" as used herein is meant that the winding should lack liquid or gaseous insulation, for example in the form of oil. Instead, the insulation is intended to be formed of a polymeric material. The inner and outer layers are also formed of a polymeric material, however a semiconducting one.

Det inre skiktet och den fasta isoleringen är fast förbundna med varandra över väsentligen hela gränsytan med en sådan vidhäft- ning att en temperaturförändring ej förmår skilja skiktet och isole- ringen. Även det yttre skiktet och den fasta isoleringen är fast för- bundna med varandra över väsentligen hela gränsytan däremellan med en sådan vidhäftning. Det inre skiktet fungerar potentialut- jämnande och därmed utlämnande vad avser det elektriska fältet utanför det inre skiktet som en konsekvens av dess halvledande egenskaper. Det yttre skiktet avses likaledes vara utformat av ett halvledande material och har åtminstone en elektrisk konduktivitet som är högre än den hos isolationen för att det yttre skiktet genom anslutning till jord eller eljest relativt låg potential skall förmå dels att fungera potentialutjämnande, dels att i huvudsak innehålla det på grund av nämnda elektriska ledare uppstående elektriska fältet innanför det yttre skiktet. Å andra sidan bör det yttre skiktet ha en resistivitet som är tillräcklig för att minimera de elektriska förlus- terna i detsamma.The inner layer and the solid insulation are firmly connected to each other over substantially the entire interface with such an adhesion that a change in temperature is not able to separate the layer and the insulation. The outer layer and the solid insulation are also firmly connected to each other over substantially the entire interface therebetween with such adhesion. The inner layer functions as a potential equalizer and thus as a result of the electric field outside the inner layer as a consequence of its semiconducting properties. The outer layer is likewise intended to be formed of a semiconducting material and has at least an electrical conductivity which is higher than that of the insulation so that the outer layer, by connection to earth or otherwise relatively low potential, is able to function as a potential equalizer and to contain the electric field arising due to said electric conductor inside the outer layer. On the other hand, the outer layer should have a resistivity sufficient to minimize the electrical losses therein.

Den fasta förbindningen mellan isoleringsmaterialet och de inre och yttre halvledande skikten skall vara så likformig över väsentli- gen hela gränsytan att inga kaviteter, porer eller dylikt uppstår.The solid connection between the insulation material and the inner and outer semiconducting layers must be so uniform over substantially the entire interface that no cavities, pores or the like occur.

Vid de höga spänningsnivåer som avses enligt uppfinningen kom- mer den elektriska och termiska belastningen som kan uppstå att ställa synnerligen höga krav på isoleringsmaterialet. Det är känt att så kallade partlal discharges, PD, generellt utgör ett allvarligt problem för isoleringsmaterial vid högspänningsanläggningar. Om kaviteter, porer eller dylikt uppstår kan vid höga elektriska spän- ningar inre koronaurladdningar uppstå, varvid isoleringsmaterialet gradvis bryts ned och detta till slut kan leda till elektriskt genom- slag genom isoleringen. Detta kan medföra allvarliga haverier hos den elektriska anordningen. isoleringen bör således vara homo- gen. 10 15 20 25 30 35 512 698 12 Det inre skiktet innanför isoleringen skall ha en elektrisk lednings- förmåga som är lägre än den hos den elektriska ledaren men till- räcklig för att det inre skiktet skall fungera potentialutjämnande och därmed utjämnande vad avser det elektriska fältet utanför det inre skiktet. Detta i kombination med den fasta förbindningen av det inre skiktet och isoleringen över väsentligen hela gränsytan, det vill säga frånvaron av kaviteter etc, innebär ett väsentligen likformigt elektriskt fält utanför det inre skiktet och minimal risk för PD.At the high voltage levels referred to in the invention, the electrical and thermal load that can arise will place extremely high demands on the insulation material. It is known that so-called partial discharges, PD, generally pose a serious problem for insulation materials at high voltage installations. If cavities, pores or the like occur, internal corona discharges can occur at high electrical voltages, whereby the insulation material gradually breaks down and this can eventually lead to electrical penetration through the insulation. This can lead to serious breakdowns of the electrical device. the insulation should thus be homogeneous. 10 15 20 25 30 35 512 698 12 The inner layer inside the insulation shall have an electrical conductivity which is lower than that of the electrical conductor but sufficient for the inner layer to function as a potential equalizer and thus equalizer with respect to the electric field outside the inner layer. This in combination with the fixed connection of the inner layer and the insulation over substantially the entire interface, i.e. the absence of cavities, etc., means a substantially uniform electric field outside the inner layer and minimal risk of PD.

Det föredrages att det inre skiktet och den fasta isoleringen utgörs av material med väsentligen lika termiska utvidgningskoefficienter.It is preferred that the inner layer and the solid insulation consist of materials with substantially equal coefficients of thermal expansion.

Detsamma föredras vad beträffar det yttre skiktet och den fasta isoleringen. Detta innebär att de inre och yttre skikten och den fasta isoleringen kommer att bilda ett isolationssystem som vid temperaturförändringar utvidgar sig respektive drar sig samman likformigt såsom en monolitisk del utan att dessa temperaturför- ändringar ger upphov till någon destruktion eller söndring i grän- sytorna. Således säkerställs intimitet i kontaktytan mellan de inre och yttre skikten och den fasta isoleringen och förutsättningar för att vidmakthålla denna intimitet under långa driftsperioder.The same is preferred with respect to the outer layer and the solid insulation. This means that the inner and outer layers and the solid insulation will form an insulation system which, in the event of temperature changes, expands or contracts uniformly as a monolithic part without these temperature changes giving rise to any destruction or fragmentation in the interfaces. Thus, intimacy in the contact surface between the inner and outer layers and the solid insulation and conditions for maintaining this intimacy for long periods of operation are ensured.

Det påpekas vidare att det är väsentligt att materialen i de inre och yttre skikten och i den fasta isoleringen har hög elasticitet så att materialen förmår utstå de påfrestningar som uppstår när ka- beln böjs och när kabeln under drift utsättes för termiska påkän- ningar. Speciellt viktigt är en god vidhäftning mellan den fasta isoleringen och de inre och yttre skikten och en hög elasticitet hos dessa skikt respektive den fasta isoleringen för den händelse ma- terialen i skikten och den fasta isoleringen icke skulle ha väsentli- gen lika värmeutvidgningskoefficienter. Dessutom är det fördelak- tigt att materialen i de inre och yttre skikten och i den fasta isole- ringen har väsentligen lika elasticitet (E-modul), något som kom- mer att motverka uppkomsten av skjuvspänningar i gränszonen mellan skikten och den fasta isoleringen. 10 15 20 25 30 35 512 698 13 För att kunna bilda lindningar medelst kabeln är det väsentligt att dess böjlíghet är god. Det föredrages att kabeln skall vara kapabel att underkastas böjning, utan menlig inverkan på funktionen, med en krökningsradie som är 25 gånger kabeldiametern eller mindre.It is further pointed out that it is essential that the materials in the inner and outer layers and in the solid insulation have high elasticity so that the materials are able to withstand the stresses that arise when the cable is bent and when the cable is subjected to thermal stresses during operation. Of particular importance is a good adhesion between the solid insulation and the inner and outer layers and a high elasticity of these layers and the solid insulation, respectively, in the event that the material in the layers and the solid insulation would not have substantially equal coefficients of thermal expansion. In addition, it is advantageous that the materials in the inner and outer layers and in the solid insulation have substantially equal elasticity (E-modulus), which will counteract the formation of shear stresses in the boundary zone between the layers and the solid insulation. 10 15 20 25 30 35 512 698 13 In order to be able to form windings by means of the cable, it is essential that its flexibility is good. It is preferred that the cable be capable of being subjected to bending, without adversely affecting the function, with a radius of curvature which is 25 times the cable diameter or less.

Företrädesvis är krökningsradien 15 gånger kabeldiametern eller mindre. Som allra mest fördelaktigt krökningsradlevärde gäller 8 gånger kabeldiametern eller mindre.Preferably, the radius of curvature is 15 times the cable diameter or less. The most advantageous radius of curvature value is 8 times the cable diameter or less.

Den elektriska belastningen på isolatlonssystemet minskar som en följd av att de av halvledande material bestående inre och yttre skikten kring isoleringen kommer att tendera att utgöra väsentligen ekvipotentiella ytor och att därigenom det elektriska fältet i själva isoleringen kommer att fördelas relativt jämnt över isoleringens tjocklek.The electric load on the insulation system decreases as a result of the fact that the inner and outer layers of the insulation consisting of semiconducting materials will tend to constitute substantially equipotential surfaces and that the electric field in the insulation itself will be distributed relatively evenly over the thickness of the insulation.

Det är känt att högspänningskablar för överföring av elektrisk energi kan vara uppbyggda av ledare med en isolering av ett fast isoleringsmaterial med inre och yttre skikt av halvledande mate- rial. Vid överföring av elektrisk energi så har man sedan länge tagit fasta pà att isoleringen skall vara fri från defekter. Vid hög- spänningskablar för transmission ändras dock ej den elektriska potentialen utmed kabelns längd utan potentialen ligger i princip på samma nivà. Dock kan även vid högspänningskablar för trans- missionsbruk uppstå momentana potentialskillnader pà grund av transienta förlopp, såsom vid àsknedslag. Enligt föreliggande upp- finning utnyttjas vid den elektriska anordningen som lindning en böjlig kabel utformad enligt efterföljande krav.It is known that high voltage cables for the transmission of electrical energy can be built up of conductors with an insulation of a solid insulating material with inner and outer layers of semiconducting material. When transferring electrical energy, it has long been established that the insulation must be free of defects. In the case of high-voltage cables for transmission, however, the electrical potential does not change along the length of the cable, but the potential is in principle at the same level. However, even with high-voltage cables for transmission use, momentary potential differences can arise due to transient processes, such as in the event of lightning strikes. According to the present invention, in the electrical device, a flexible cable designed according to the following claims is used as winding.

En ytterligare förbättring kan åstadkommas genom att den elek- triska ledaren i lindningen är uppbyggd av mindre så kallade kar- deler, av vilka åtminstone vissa är isolerade fràn varandra. Genom att göra dessa parter med relativt litet tvärsnitt, företrädesvis när- melsevis runt, så kommer det magnetiska fältet över parterna att uppvisa en konstant geometri i förhållande till fältet och uppkoms- ten av virvelströmmar minimeras därmed. 10 15 20 25 30 35 512 698 14 Lindningen utgöres enligt uppfinningen således företrädesvis av en kabel innefattande den elektriska ledaren och det tidigare be- skrivna isolationssystemet, varvid dettas inre skikt omger ledarens parter. Utanför detta inre halvledande skikt finns kabelns huvud- isolation i form av ett fast isoleringsmaterial.A further improvement can be achieved in that the electrical conductor in the winding is built up of smaller so-called card parts, at least some of which are insulated from each other. By making these parts with a relatively small cross-section, preferably approximately round, the magnetic field over the parties will have a constant geometry in relation to the field and the occurrence of eddy currents will thus be minimized. According to the invention, the winding thus preferably consists of a cable comprising the electrical conductor and the previously described insulation system, the inner layer of which surrounds the parts of the conductor. Outside this inner semiconductor layer is the main insulation of the cable in the form of a solid insulation material.

Det yttre halvledande skiktet skall enligt uppfinningen uppvisa så- dana elektriska egenskaper att en potentialutjämning utmed leda- ren säkerställas. Dock får det yttre skiktet icke uppvisa sådana ledningsegenskaper att en ström kommer att ledas utmed ytan, vilket skulle ge uppkomst till förluster som i sin tur kan orsaka oönskad termisk belastning. För de inre och yttre skikten gäller de motstândsuppgifter (vid 20°C) som definieras i efterföljande krav 20 och 21. För det inre halvledande skiktet gäller att det màste uppvisa tillräcklig elektrisk ledningsförmàga för att säkerställa potentialutjämning för det elektriska fältet men samtidigt màste detta skikt uppvisa sådan resistivitet att inneslutningen av det elektriska fältet säkerställes.According to the invention, the outer semiconductor layer must have such electrical properties that a potential equalization along the conductor is ensured. However, the outer layer must not exhibit such conductive properties that a current will be conducted along the surface, which would give rise to losses which in turn can cause undesired thermal load. For the inner and outer layers, the resistance data (at 20 ° C) defined in the following claims 20 and 21 apply. For the inner semiconductor layer, it must have sufficient electrical conductivity to ensure equipotential bonding for the electric field, but at the same time this layer must exhibit such resistivity that the confinement of the electric field is ensured.

Det är viktigt att det inre skiktet utjämnar oregelbundenheter hos ledarens yta och bildar en ekvipotentialyta med hög ytfinish vid gränsytan mot den fasta isoleringen. Det inre skiktet kan bildas med varierande tjocklek men för att säkerställa en jämn yta med avseende på ledaren och den fasta isoleringen är tjockleken lämp- ligen mellan 0,5 och 1 mm.It is important that the inner layer evens out irregularities in the surface of the conductor and forms an equipotential surface with a high surface finish at the interface with the solid insulation. The inner layer can be formed with varying thickness, but to ensure a smooth surface with respect to the conductor and the solid insulation, the thickness is suitably between 0.5 and 1 mm.

En sådan böjlíg lindningskabel som kommer till användning enligt föreliggande uppfinning vid dess elektriska anordning är en vida- reutveckling av den i och för sig för transmissionsändamàl an- vända PEX-kabeln eller en kabel med EP-gummiisolation. Vidare- utvecklingen innefattar bland annat ett nytt utförande både vad den elektriska ledarens parter beträffar och också att kabeln, ät- minstone vid vissa utföranden, icke avses ha något yttre hölje för mekaniskt skydd av kabeln. Dock är det möjligt enligt uppfinningen att utanför det yttre halvledande skiktet anordnas en ledande me- tallskärm och en yttre mantel. Metallskärmen kommer därvid att 10 15 20 25 30 35 512 698 15 erhålla karaktären av yttre mekaniskt och elektriskt skydd, exem- pelvis mot àsknedslag. Det föredrages att det inre halvledande skiktet kommer att ligga på den elektriska ledarens potential. För detta ändamål avses åtminstone en av den elektriska ledarens kardeler vara oisolerad och så anordnad att god elektrisk kontakt àstadkommes med det inre halvledande skiktet. Alternativt kan olika kardeler vara växelvis ledande med elektrisk kontakt mot det inre halvledande skiktet.One such flexible winding cable which is used according to the present invention in its electrical device is a further development of the PEX cable used per se for transmission purposes or a cable with EP rubber insulation. The further development includes, among other things, a new design both as far as the parts of the electrical conductor are concerned and also that the cable, at least in certain designs, is not intended to have any outer casing for mechanical protection of the cable. However, it is possible according to the invention that a conductive metal shield and an outer jacket are arranged outside the outer semiconducting layer. The metal screen will thereby acquire the character of external mechanical and electrical protection, for example against ash impact. It is preferred that the inner semiconductor layer be at the potential of the electrical conductor. For this purpose, at least one of the strands of the electrical conductor is intended to be uninsulated and arranged so that good electrical contact is achieved with the inner semiconductor layer. Alternatively, different strands may be alternately conductive with electrical contact with the inner semiconductor layer.

Att tillverka transformator- eller reaktorlindningar av en böjlig ka- bel enligt ovan innebär drastiska skillnader vad gäller den elek- triska fältfördelningen mellan konventionella krafttransformato- rer/reaktorer och en krafttransformator/reaktor enligt uppfinningen.Manufacturing transformer or reactor windings of a flexible cable as above involves drastic differences in the electric field distribution between conventional power transformers / reactors and a power transformer / reactor according to the invention.

Den avgörande fördelen med en kabelformad lindning enligt upp- finningen är att det elektriska fältet är inneslutet i lindningen och att det således inte finns *något elektriskt fält utanför det yttre halvledande skiktet. Det av den strömförande ledaren àstadkomna elektriska fältet uppträder endast i den fasta huvudisoleringen.The decisive advantage of a cable-shaped winding according to the invention is that the electric field is enclosed in the winding and that there is thus * no electric field outside the outer semiconductor layer. The electric field provided by the live conductor appears only in the fixed main insulation.

Både ur konstruktions- och tillverkningssynpunkt innebär det vä- sentliga fördelar: - Transformatorns lindningar kan utformas utan att behöva ta hänsyn till någon elektrisk fältfördelning och den under tek- nikens ståndpunkt omtalade transformeringen av parter bortfaller.From both a design and manufacturing point of view, this means significant advantages: - The transformer windings can be designed without having to take into account any electric field distribution and the transformation of parts mentioned under the state of the art is eliminated.

- Transformatorns kärnkonstruktion kan utformas utan att be- höva ta hänsyn till någon elektrisk fältfördelning.- The core construction of the transformer can be designed without having to take into account any electric field distribution.

- Det behövs ingen olja för elektrisk isolation av lindningen, det vill säga lindningens omgivande medium kan vara luft. - inga speciella anslutningar krävs för elektrisk förbindelse mellan transformatorns yttre anslutningar och de närmaste anslutna spolarna/lindningarna eftersom den elektriska an- 10 15 20 25 30 35 512 698 16 slutningen till skillnad från konventionella anläggningar är integrerad med lindningen.- No oil is needed for electrical insulation of the winding, ie the surrounding medium of the winding can be air. no special connections are required for electrical connection between the external connections of the transformer and the nearest connected coils / windings, since the electrical connection, unlike conventional systems, is integrated with the winding.

- Den tillverknings- och provningsteknologi som behövs för en krafttransformator enligt uppfinningen är väsentligt enklare än för en konventionell krafttransformator/reaktor eftersom de under teknikens ståndpunkt beskrivna impregnerings-, torknings- och vakuumbehandlingarna med mera ej är be- hövüga.The manufacturing and testing technology required for a power transformer according to the invention is significantly simpler than for a conventional power transformer / reactor because the impregnation, drying and vacuum treatments described below in the prior art are no longer needed.

Vid tillämpning av uppfinningen som en roterande elektrisk maskin uppstår en väsentligt reducerad termisk pàkänning pà statorn.When applying the invention as a rotating electric machine, a significantly reduced thermal stress occurs on the stator.

Tillfälliga överbelastningar av maskinen blir därmed mindre kritiska och det blir möjligt att driva maskinen vid överlast under längre tid utan att riskera skador. Detta innebär stora fördelar för kraft- verksägare som vid störningar idag snabbt tvingas koppla om till andra utrustningar för att säkerställa lagstadgade leveranskrav.Temporary overloads of the machine thus become less critical and it becomes possible to operate the machine in case of overload for a longer period of time without risking damage. This means great benefits for power plant owners who, in the event of disruptions today, are quickly forced to switch to other equipment to ensure statutory delivery requirements.

Med en roterande elektrisk maskin enligt uppfinningen kan under- hållskostnaderna minska väsentligt tack vare att transformator samt brytare inte behöver ingå i systemet för att koppla maskinen mot kraftnätet.With a rotating electric machine according to the invention, maintenance costs can be significantly reduced thanks to the fact that the transformer and switch do not have to be included in the system to connect the machine to the power grid.

Ovan har redan beskrivits hurusom det yttre halvledande skiktet hos Iindningskabeln avses bli anslutet till jordpotential. Avsikten är därvid att skiktet utmed lindningskabelns hela längd skall hållas pä väsentligen jordpotential. Det är möjligt att uppdela det yttre halv- ledande skiktet genom avskärning i ett antal utmed Iindningska- belns längd fördelade avsnitt, varvid varje enskilt skiktavsnitt kan anslutas direkt till jordpotential. Därmed skapas förutsättning för större likformighet utmed lindnlngskabelns längd.It has already been described above whether the outer semiconducting layer of the winding cable is intended to be connected to earth potential. The intention is then that the layer along the entire length of the winding cable should be kept at substantially ground potential. It is possible to divide the outer semiconducting layer by cutting into a number of sections distributed along the length of the winding cable, whereby each individual layer section can be connected directly to earth potential. This creates the conditions for greater uniformity along the length of the winding cable.

Ovan har nämnts hurusom den fasta isoleringen och de inre och yttre skikten kan åstadkommas genom exempelvis extrudering, lämpligen samtidig extrudering. Andra tekniker är emellertid också 10 15 20 25 30 35 512 698 17 väl möjliga, exempelvis bildning av dessa inre och yttre skikt re- spektive isoleringen med hjälp av påsprutning av materialet ifråga.It has been mentioned above how the solid insulation and the inner and outer layers can be achieved by, for example, extrusion, suitably simultaneous extrusion. However, other techniques are also quite possible, for example the formation of these inner and outer layers or the insulation by means of spraying on the material in question.

Det föredrages att lindningskabeln utformas med ett cirkulärt tvär- snitt. Dock kan också andra tvärsnitt komma till användning i fall där man önskar erhålla bättre packningstäthet.It is preferred that the winding cable be designed with a circular cross-section. However, other cross-sections can also be used in cases where it is desired to obtain a better packing density.

För att bygga upp spänning i den roterande elektriska maskinen läggs lindningskabeln i flera på varandra följande varv i spår i magnetkärnan. Lindningen kan utföras såsom en flerskiktad kon- centrisk kabellindning för att minska antalet härvändskorsningar.To build up voltage in the rotating electrical machine, the winding cable is laid in several successive turns in grooves in the magnetic core. The winding can be designed as a multi-layered concentric cable winding to reduce the number of end-to-end junctions.

Kabeln kan utföras med trappad isolation för att bättre utnyttja magnetkärnan, varvid spårens utformning också kan anpassas till lindningens avtrappade isolation.The cable can be made with stepped insulation to make better use of the magnetic core, whereby the design of the grooves can also be adapted to the stepped insulation of the winding.

En väsentlig fördel vid uppfinningens tillämpning vid en roterande elektrisk maskin är att det elektriska fältet är nära noll i härvänds- regionen utanför den yttre halvledaren och att med jordpotential pà det yttre halvledande skiktet behöver inte det elektriska fältet styras. Detta innebär att man inte kan få några fältkoncentrationer varken inom kärnan, i härvändsregioner eller i övergången mellan dessa.A significant advantage in the application of the invention to a rotating electric machine is that the electric field is close to zero in the reversal region outside the outer semiconductor and that with earth potential on the outer semiconductor layer, the electric field does not need to be controlled. This means that you can not get any field concentrations either within the core, in regions of origin or in the transition between these.

Vid ett förfarande för tillverkning av en magnetkrets utnyttjas som lindning en böjlig kabel som träds in i öppningar utformade i spàri en magnetisk kärna hos den roterande elektriska maskinen. Ka- belns böjlighet medför att en kabellängd kan förläggas i flera varv i en härva. Härvändarna kommer då att utgöras av böjzoner hos kablarna. Kabeln kan även skarvas pà så sätt att dess egenskaper förblir konstanta över kabellängden. Detta förfarande innebär vä- sentliga förenklingar jämfört med teknikens ståndpunkt. De s k rö- belstavarna är ej böjliga utan måste förformas till önskad form. lsolerlindning och impregnering av härvorna är också synnerligen komplicerad och dyrbar teknik vid framställning av roterande elek- triska maskiner av idag. 10 15 20 25 30 35 512 698 18 Sammanfattningsvis gäller således att en elektrisk anordning i form av en roterande elektrisk maskin enligt uppfinningen innebär ett betydande antal viktiga fördelar relativt motsvarande maskiner enligt teknikens ståndpunkt. För det första kan den uppfinningsen- liga maskinen anslutas direkt till ett kraftnät vid alla typer av hög- spänning. En annan väsentlig fördel är att jordpotential konsek- vent har förts längs åtminstone en del av och företrädesvis längs hela lindningen, vilket innebär att härvändsregionen kan göras kompakt och att stagningsanordningar i härvändsregionen kan an- bringas på, i det närmaste, jordpotential. Såsom ovan redan påpe- kats med avseende på krafttransformatorer/reaktorer försvinner också vid roterande elektriska maskiner oljebaserade isolations- och kylsystem. Detta innebär att inga tätningsproblem uppstår och att den tidigare omtalade dielektriska ringen inte längre behövs.In a method of manufacturing a magnetic circuit, a flexible cable is used as winding which is inserted into openings formed in the groove of a magnetic core of the rotating electrical machine. The flexibility of the cable means that a cable length can be laid in several turns in a coil. The inverters will then consist of bending zones of the cables. The cable can also be spliced in such a way that its properties remain constant over the cable length. This procedure entails significant simplifications compared with the state of the art. The so-called rod rods are not flexible but must be preformed to the desired shape. Solar winding and impregnation of the coils is also extremely complicated and expensive technology in the production of rotating electric machines of today. In summary, it thus applies that an electrical device in the form of a rotating electrical machine according to the invention entails a significant number of important advantages relative to corresponding machines according to the prior art. First, the machine according to the invention can be connected directly to a power grid at all types of high voltage. Another significant advantage is that earth potential has been consistently carried along at least part of and preferably along the entire winding, which means that the turning region can be made compact and that bracing devices in the turning region can be applied to, in the near future, earth potential. As already pointed out above with regard to power transformers / reactors, oil-based insulation and cooling systems also disappear with rotating electrical machines. This means that no sealing problems arise and that the previously mentioned dielectric ring is no longer needed.

Väsentligt är också att all forcerad kylning kan ske pà jordpoten- tial.It is also important that all forced cooling can take place on earth potential.

Vidare avser uppfinningen ett förfarande för att vid en elektrisk anläggning innefattande en till ett elektriskt distributions- eller transmissionsnät ansluten elektrisk anordning med en magnetkrets och minst en lindning övervaka den elektriska anordningen med hjälp av en mätapparat i enlighet med kravet 36. En sådan mätap- parat innefattande minst en kapacitiv sensor har visat sig mycket lämplig för att avstånd från en elektrisk ledning, som förbinder den elektriska anordningen med distributions- eller transmissionsnätet, avkänna spänningen på denna elektriska ledning via det denna omgivande elektriska fältet. Detta förutsätter givetvis att mätappa- raten utformas att avkänna spänningen hos den elektriska led- ningen vid ett ställe där denna ledning icke uppvisar något isola- tionssystem som väsentligen helt innesluter det elektriska fältet.The invention further relates to a method for monitoring an electrical device with an magnetic device and at least one winding in an electrical installation comprising an electrical device connected to an electrical distribution or transmission network by means of a measuring device according to claim 36. Such a measuring device comprising at least one capacitive sensor has proved very suitable for sensing at a distance from an electric line connecting the electrical device to the distribution or transmission network, the voltage on this electric line via the surrounding electric field. This presupposes, of course, that the measuring device is designed to sense the voltage of the electric line at a place where this line does not have an insulation system which substantially completely encloses the electric field.

Detta innebär således att den böjliga kabel som bildar lindningen i den elektriska anordningen måste övergå i ett åtminstone väsent- ligen isolationssystem saknande ledningsparti, antingen genom att den elektriska ledaren i lindningen vid aktuellt avkänningsparti befrias från sitt isolationssystem eller genom att den elektriska le- daren i en kabelavslutning övergår i den omnämnda elektriska 10 15 20 25 30 35 512 698 19 ledningen. Själva avkänningsstället är lämpligen beläget förhål- landevis nära den elektriska anordningen så att i densamma gene- rerade övertoner etc. effektivt kan avkännas för att dessa skall kunna elimineras genom bortfiltrering/bortkompensering.This means that the flexible cable which forms the winding in the electrical device must be transferred to an at least substantially insulating system without a conduit section, either by releasing the electrical conductor in the winding at the current sensing section from its insulation system or by the electrical conductor in a cable termination passes into the said electrical 10 15 20 25 30 35 512 698 19 line. The sensing point itself is suitably located relatively close to the electrical device so that in the same generated harmonics etc. can be effectively sensed so that these can be eliminated by filtering out / compensating.

Kort beskrivning av ritningarna Under hänvisning till bifogade ritningar följer nedan en närmare beskrivning av såsom exempel anförda utföranden av uppfin- ningen.Brief Description of the Drawings With reference to the accompanying drawings, a more detailed description of exemplary embodiments of the invention follows.

På ritningarna är: Fig. 1 en vy, delvis i snitt, av en mätapparat inkluderande en ka- pacitiv sensor och en signalomvandlare för riktad spänningsmät- ning enligt uppfinningen; Fig. 2 en vy, delvis i snitt, av en alternativ utformning av mätappa- raten; Fig. 3 en beräknad fördelning av ett elektriskt fält som intränger genom skärmelektrodens öppning; Fig. 4 en vy, delvis i snitt, av en isolator med en till denna an- bringad mätapparat enligt uppfinningen; Fig. 5 en principskiss av en elektrisk anordning med tre som ske- nor utformade ledningar med en till var och en av dessa anordnad mätapparat enligt uppfinningen; Fig. 6 en principskiss av en elektrisk anordning för en fas med fyra mätapparater enligt uppfinningen; Fig. 7 en vy, delvis i snitt, av ett föredraget utförande av mätappa- raten med den inre elektroden uppdelad i från varandra isolerade delelektroder; 10 15 20 25 30 35 512 698 20 Fig 8 en delvis skuren vy visande de i den aktuella modifierade standardkabein ingående delarna, Fig 9 en axiell ändvy av en sektor/poldelning hos en magnetkrets enligt uppfinningen, Fig 10 en vy visande den elektriska fältfördelningen kring en lind- ning hos en konventionell krafttransformator/reaktor, Fig 11 en perspektivisk vy illustrerande en utföringsform av en krafttransformator enligt uppfinningen, Fig 12 en tvärsnittsvy illustrerande en relativt fig 1 modifierad ka- belstruktur med flera elektriska ledare, Fig 13 ett tvärsnitt av en ytterligare kabelstruktur omfattande flera elektriska ledare men i en annan anordning än den i fig 5, Fig 14 en schematisk vy illustrerande en elektrisk anläggning uppvisande en mätapparat tillämpad vid en generator, och Fig 15 en schematisk vy illustrerande mätapparaten vid en trans- formator.In the drawings: Fig. 1 is a view, partly in section, of a measuring apparatus including a capacitive sensor and a signal converter for directional voltage measurement according to the invention; Fig. 2 is a view, partly in section, of an alternative design of the measuring apparatus; Fig. 3 is a calculated distribution of an electric field penetrating through the opening of the shield electrode; Fig. 4 is a view, partly in section, of an insulator with a measuring apparatus according to the invention arranged thereto; Fig. 5 is a schematic diagram of an electrical device with three wires formed with rails with a measuring device according to the invention arranged for each of them; Fig. 6 is a schematic diagram of an electrical device for a phase with four measuring devices according to the invention; Fig. 7 is a view, partly in section, of a preferred embodiment of the measuring apparatus with the inner electrode divided into sub-electrodes isolated from each other; Fig. 8 is a partially cut-away view showing the parts included in the current modified standard cabin, Fig. 9 is an axial end view of a sector / pole division of a magnetic circuit according to the invention, Fig. 10 is a view showing the electric field distribution around a winding of a conventional power transformer / reactor, Fig. 11 a perspective view illustrating an embodiment of a power transformer according to the invention, Fig. 12 a cross-sectional view illustrating a relatively modified cable structure with several electrical conductors, Fig. 13 a cross-section of a further cable structure comprising several electrical conductors but in a device other than that of Fig. 5, Fig. 14 is a schematic view illustrating an electrical plant having a measuring apparatus applied to a generator, and Fig. 15 is a schematic view illustrating the measuring apparatus of a transformer.

Beskrivning av utfgjringsexempel I figur 1 visas en mätapparat 10 för riktad spänningsmätning enligt föreliggande uppfinning. Mätapparaten 10 är avsedd att pà lsola- tionsavstànd fràn en ledning 22 mäta växelspänning. Ledningen 22 saknar isolering som väsentligen avskärmar det elektriska fältet.Description of Exemplary Examples Figure 1 shows a measuring apparatus 10 for directional voltage measurement according to the present invention. The measuring device 10 is intended to measure alternating voltage at a solution distance from a line 22. The line 22 lacks insulation which substantially shields the electric field.

Mätapparaten 10 innefattar en kapacitiv sensor 11 och en signal- omvandlare 13. Den kapacitiva sensorn har en inre elektrod 12 och en skärmelektrod 14, som omsluter den inre elektroden. l skärmelektroden är anordnad en öppning 16 avsedd att vid mät- ning riktas mot ledningen 22. De båda elektroderna är i exemplet 10 15 20 25 30 35 512 698 21 framställda av ett ledande material. Dock kan elektroderna vara framställda som kroppar av ett godtyckligt material så länge deras begränsningsytor är ledande. Exempelvis kan en elektrod vara ut- förd i ett icke ledande material men med ett omslutande ledande skikt, exempelvis en kropp av plast, på vilken anbringats en le- dande beläggning.The measuring apparatus 10 comprises a capacitive sensor 11 and a signal converter 13. The capacitive sensor has an inner electrode 12 and a shield electrode 14, which encloses the inner electrode. An opening 16 is arranged in the shield electrode, intended to be directed towards the lead 22 when measuring. In the example, the two electrodes are made of a conductive material. However, the electrodes can be made as bodies of any material as long as their confinement surfaces are conductive. For example, an electrode may be made of a non-conductive material but with an enclosing conductive layer, for example a body of plastic, to which a conductive coating has been applied.

Skärmelektroden har i exemplet formen av en hink, det vill säga den har en botten fràn vilken sträcker sig en cylindrisk eller svagt konformad sarg. Den inre elektroden har i exemplet en plan ut- sträckning i ett med öppningen hos skärmelektroden parallellt plan. Den inre elektroden är isolerad från skärmelektroden och justerbart fixerad till denna så att avståndet mellan den inre elek- troden 12 och öppningen 16 hos skärmelektroden 14 kan justeras, såsom anges med pilen A i figur 1. I exemplet låter sig detta göras medelst ett genom skärmelektroden löpande isolerande rör 17, på vilket den inre elektroden 12 är fixerad.In the example, the shield electrode has the shape of a bucket, i.e. it has a bottom from which extends a cylindrical or slightly conical rim. In the example, the inner electrode has a planar extent in a plane parallel to the opening of the shield electrode. The inner electrode is insulated from the shield electrode and adjustably fixed thereto so that the distance between the inner electrode 12 and the opening 16 of the shield electrode 14 can be adjusted, as indicated by the arrow A in Figure 1. In the example this can be done by means of a shield electrode. continuous insulating tube 17, on which the inner electrode 12 is fixed.

Signalomvandlaren 13 är placerad i nära anslutning till skärmelek- troden 14 och innefattar organ för impedansomvandling samt för- stärkning. Signalomvandlaren kan innefatta även organ för filtre- ring och digital omvandling av den analoga signalen från sensorn 11. Främst är signalomvandlaren anordnad att konditionera den från sensorn mycket störbenägna signalen till en för överföring av den uppmätta informationen inrättad analog signal eller digitalt pulståg. Fördelaktigt är signalomvandlaren försedd med en till jord ansluten skärm eller, som i exemplet, innesluten i ett med skärm 19 omslutet utrymme 21. Sensorn 11 och signalomvandlaren 13 är sammankopplade medelst en i röret 17 löpande ledare 18 som kan vara skärmad. Signalomvandlaren är för utvärdering av signalen kopplad till en analysator 15, som kan befinna sig på avstånd från mätapparaten 10. Överföringen av signalen kan anordnas pà såväl elektrisk som optisk väg men även kontaktlöst via en sändare och en mottagare. .rä 10 15 20 25 30 35 512 698 22 Den kapacitiva sensorn 11 förmår avkänna det elektriska fältet med stor bandbredd med avseende på frekvens, vanligen mellan strax över noll till flera tusen Hertz. Det är därför fördelaktigt att till mätapparaten inrätta en bredbandig signalomvandlare 13. De i signalomvandlaren innefattade organen för impedansomvandling och förstärkning anordnas således med fördel av en så kallad vi- deoförstärkare. l signalomvandlaren kan också inrättas ett flertal filter med olika filterkaraktär. Sådana filter kan var bandpassfilter eller låg- eller högpassfilter. Vid mätning kan dessa lämna var sin signal eller sekventiellt kopplas in.The signal converter 13 is located in close proximity to the shield electrode 14 and comprises means for impedance conversion and amplification. The signal converter may also comprise means for filtering and digital conversion of the analog signal from the sensor 11. In particular, the signal converter is arranged to condition the signal very prone to interference from the sensor to an analog signal or digital pulse train arranged for transmitting the measured information. Advantageously, the signal converter is provided with a screen connected to ground or, as in the example, enclosed in a space 21 enclosed by screen 19. The sensor 11 and the signal converter 13 are connected by means of a conductor 18 running in the tube 17 which may be shielded. For signal evaluation, the signal converter is connected to an analyzer 15, which can be located at a distance from the measuring device 10. The transmission of the signal can be arranged by both electrical and optical means but also contactlessly via a transmitter and a receiver. .ra 10 15 20 25 30 35 512 698 22 The capacitive sensor 11 is capable of sensing the high bandwidth electric field in terms of frequency, usually between just over zero to several thousand Hertz. It is therefore advantageous to set up a broadband signal converter 13 for the measuring device. The means for impedance conversion and amplification included in the signal converter are thus arranged with the advantage of a so-called video amplifier. A number of filters with different filter characteristics can also be arranged in the signal converter. Such filters can be bandpass filters or low or high pass filters. When measuring, these can each leave their own signal or be connected sequentially.

Vid speciella applikationer är det till fördel att i stället för till jord ansluta skärmelektroden till en potential som kan låsas i förhål- lande till exempelvis en fas för ökad dynamik och upplösning av den önskade mätstorheten. Signalomvandlaren 13 kan härför inne- fatta en till skärmelektroden 14 kopplad faslåsningskrets (ej vi- sad). Denna krets, en så kallad PLL-krets (Phase Locked Loop), gör det möjligt att i exempelvis ett trefassystem låsa mätappara- tens 10 skärmelektrod 14 till en potential som varierar med den fas man avser att mäta. På så sätt kan inverkan från de övriga fa- serna undertryckas i utsignalen från signalomvandlaren 13, vilket medför en ökad mätnoggrannhet.In special applications, it is advantageous to connect the shield electrode to earth to a potential that can be locked in relation to, for example, a phase for increased dynamics and resolution of the desired measuring variable. The signal converter 13 may for this purpose comprise a phase locking circuit (not shown) connected to the shield electrode 14. This circuit, a so-called PLL (Phase Locked Loop) circuit, makes it possible to lock the measuring electrode 14 of the measuring device 10 in a three-phase system, for example, to a potential that varies with the phase to be measured. In this way, the influence of the other phases can be suppressed in the output signal from the signal converter 13, which results in an increased measurement accuracy.

Vid mätning med mätapparaten 10 för att på isolationsavstånd från en högspänningsledare 22 mäta växelspänning riktas mätappara- ten 10 mot ledaren 22. För att den inre elektroden skall kunna av- känna en ritad del av det elektriska fältet måste den önskade de- len av fältet kunna infalla genom öppningen i skärmelekroden. En tänkt axel som går genom den inre elektrodens centrum och ge- nom öppningens mittpunkt riktas härför mot mätföremålet. Innan själva mätningen påbörjas kalibreras mätapparaten 10 på plats.When measuring with the measuring device 10 to measure alternating voltage at an insulating distance from a high-voltage conductor 22, the measuring device 10 is directed towards the conductor 22. In order for the inner electrode to be able to detect a drawn part of the electric field, the desired part of the field incident through the opening in the screen electrode. An imaginary axis that passes through the center of the inner electrode and through the center of the opening is directed towards the measuring object. Before the actual measurement begins, the measuring device 10 is calibrated on site.

Kalibreringen sker genom att en känd spänning läggs på, varefter mätning med mätapparaten sker. Mätapparaten kalibreras således genom att justera mätvärdet till att motsvara den kända spän- ningen. När detta är utfört kan själva mätningen påbörjas. 10 15 20 25 30 35 512 698 23 En fördel med mätapparaten 10 enligt föreliggande uppfinning är att mätapparaten inte behöver komma i galvanisk kontakt, eller ens i beröring med den ledning, vars spänning skall mätas. Mät- ningen kan i stället ske på isolationsavstånd från ledningen 22, vilket medför att mätapparaten är beröringssäker för alla som kommer i kontakt med denna. Det medför vidare att inga installa- tioner behöver göras i direkt anslutning till ledaren, varvid således inga driftstörningar behöver orsakas av mätförfarandet. Mätappa- raten har en synnerligen enkel konstruktion och är därmed mycket billig att framställa och är också tillförlitlig. Med fördel kan mätap- paraten anordnas att utgöra en detektor, en så kallad PD-detektor (Partial Discharge), för transienter och jonisk urladdning hos ett mätföremàl. Genom sin tillförlitlighet, bredbandighet och ringa in- vestering är mätapparaten synnerligen lämpad i samband med energimätning för debitering av förbrukad elenergi och vid re- läskyddsfunktionalitet men framför allt vid de tillämpningar som diskuteras med ledning av Fig 14 och 15. l fig. 2 visas en alternativ utformning av mätapparaten 10 enligt uppfinningen. På samma sätt som i föregående exempel innefattar mätapparaten en sensor 11 och en signalomvandlare 13. En skärmelektrod 14 omslutande en inre elektrod 12, endast läm- nande en öppning 16 som vid mätning riktas mot mätföremålet, d v s den tidigare nämnda ledningen 22. Skärmelektroden är i detta exempel klotformad medan den inre elektroden är skàlformad med den konkava sidan vänd mot öppningen. Skärmelektroden kan emellertid ha en godtycklig form och vara utförd av ett godtyckligt, tätt eller perforerat, ledande material. Likaså kan den inre elektro- den ha en godtycklig form. Föredraget är emellertid att anordna den inre elektroden med en plan utsträckning som i huvudsak är parallellt med öppningens plan. Sensorn 11 är inte begränsad att såsom i exemplen antyds uppvisa en cirkulär form. En snävare öppning ger en svagare signal men större riktningskänslighet. Vid en fältgenererande linjekälla i form av en ledning kan det därför vara fördelaktigt att utforma sensorn med öppningen respektive 10 15 20 25 30 35 512 698 24 den inre elektroden långsträckta i en med linjekällan sammanfal- lande riktning.The calibration takes place by applying a known voltage, after which measurement with the measuring device takes place. The measuring device is thus calibrated by adjusting the measured value to correspond to the known voltage. When this is done, the actual measurement can be started. An advantage of the measuring device 10 according to the present invention is that the measuring device does not have to come into galvanic contact, or even into contact with the line, the voltage of which is to be measured. The measurement can instead take place at an isolation distance from the line 22, which means that the measuring device is safe to touch for everyone who comes into contact with it. This further means that no installations need to be made in direct connection with the conductor, whereby no operational disturbances need be caused by the measuring procedure. The measuring device has an extremely simple construction and is thus very cheap to manufacture and is also reliable. Advantageously, the measuring apparatus can be arranged to constitute a detector, a so-called PD detector (Partial Discharge), for transients and ionic discharge of a measuring object. Due to its reliability, broadband and small investment, the measuring device is particularly suitable in connection with energy measurement for charging for consumed electrical energy and for relay protection functionality, but above all in the applications discussed with reference to Figs. 14 and 15. Fig. 2 shows a alternative design of the measuring apparatus 10 according to the invention. In the same way as in the previous example, the measuring device comprises a sensor 11 and a signal converter 13. A shield electrode 14 enclosing an inner electrode 12, leaving only an opening 16 which when measured is directed towards the measuring object, i.e. the previously mentioned line 22. The shield electrode is in this example is spherical while the inner electrode is cup-shaped with the concave side facing the aperture. However, the shield electrode can have any shape and be made of any, dense or perforated, conductive material. Likewise, the inner electrode can have any shape. However, it is preferred to provide the inner electrode with a planar extent which is substantially parallel to the plane of the opening. The sensor 11 is not limited to, as indicated in the examples, have a circular shape. A narrower aperture gives a weaker signal but greater directional sensitivity. In the case of a field-generating line source in the form of a wire, it can therefore be advantageous to design the sensor with the opening and the inner electrode, respectively, elongated in a direction coinciding with the line source.

Fig 3 visar en beräkning av fördelningen av ett genom öppningen till en jordansluten skärmelektrod till en inre elektrod 12 inträng- ande elektriskt fält. I figuren visas endast en del av ett sådant fält i närheten av kanten till den inre elektroden, som i exemplet är skålformad. Beräkningen som vidimerats av experiment visar att den del av det elektriska fältet som tränger in genom öppningen till en början har en med normalen till öppningen parallell riktning.Fig. 3 shows a calculation of the distribution of an electric field penetrating through the opening of a grounded shield electrode into an inner electrode 12. The figure shows only a part of such a field in the vicinity of the edge of the inner electrode, which in the example is cup-shaped. The calculation confirmed by experiments shows that the part of the electric field that penetrates through the opening initially has a direction parallel to the normal to the opening.

Längre in i skärmelektroden divergerar fältlinjerna ut mot skärm- elektrodens insida och absorberas slutligen av den inre elektroden 12. Den inre elektroden 12 har sin konkava yta riktad mot öpp- ningen i skärmelektroden. Fördelen med denna geometri är att fältfördelningen inne i skärmelektroden blir jämnare. Den skålfor- made inre elektrodens 12 utformning som en sfåriskt krökt platta gör att alla fältlinjer faller vinkelrätt in mot plattan. Detta ger ytter- ligare fördelar med en starkare utsignal från sensorn samtidigt som dess skärmande egenskaper bibehålles.Further into the shield electrode, the field lines diverge towards the inside of the shield electrode and are finally absorbed by the inner electrode 12. The inner electrode 12 has its concave surface directed towards the opening in the shield electrode. The advantage of this geometry is that the field distribution inside the shield electrode becomes smoother. The design of the cup-shaped inner electrode 12 as a spherically curved plate causes all field lines to fall perpendicular to the plate. This provides additional benefits with a stronger output signal from the sensor while maintaining its shielding properties.

Fig 4 visar en fördelaktig användning av en mätapparat 10 enligt uppfinningen. l det visade exemplet är mätapparaten anbringad vid änden hos en ihålig isolator 25. lsolatorn innefattar en isolant 26 av porslin eller annat isolerande material samt en första pol 27 och en andra pol 28. Den första polen är ansluten till den tidigare diskuterade ledningen medan den andra polen är ansluten till jord.Fig. 4 shows an advantageous use of a measuring device 10 according to the invention. In the example shown, the measuring device is attached to the end of a hollow insulator 25. The insulator comprises an insulator 26 of porcelain or other insulating material and a first pole 27 and a second pole 28. The first pole is connected to the previously discussed line while the second the pole is connected to ground.

Mätapparaten är anbringad vid den andra polen 28 med sin skärm- elektrod 14 ansluten till polen och med sin inre elektrod 12 isolerat och justerbart fixerad vid skärmelektroden 14. Genom den be- skriva användningen erhålls ett exakt, icke varierande avstånd mellan mätobjektet, d v s ledningen, och mätapparaten. Detta är fördelaktigt då en variation av avståndet äventyrar noggrannheten ispänningsmätningen.The measuring device is mounted at the second pole 28 with its shield electrode 14 connected to the pole and with its inner electrode 12 insulated and adjustably fixed to the shield electrode 14. Through the described use an exact, non-varying distance is obtained between the measuring object, i.e. the wire, and the measuring device. This is advantageous as a variation of the distance jeopardizes the accuracy of the ice stress measurement.

För att ytterligare avskärma oönskade elektriska fält kan de båda polerna förses med skärmar (icke visade) i form av i isolatorns 10 15 20 25 30 35 512 698 25 tvärriktning utsträckta plattor av ledande material, som ansluts till respektive pol. Vid ihåliga isolatorer med skyddsgas av typen SFß kan det av gasen orsakade mindre isolationsavstàndet på isola- torns insida utnyttjas så, att mätapparaten 10 i sin helhet inryms inuti isolatorn. En isolator inkluderande en apparat för spännings- mätning kan således enkelt framställas som en färdig produkt.To further shield unwanted electric fields, the two poles can be provided with screens (not shown) in the form of plates of conductive material extending in the transverse direction of the insulator 10, which are connected to the respective pole. In the case of hollow insulators with shielding gas of the SFß type, the smaller insulating distance caused by the gas on the inside of the insulator can be used so that the measuring device 10 is housed in its entirety inside the insulator. An insulator including a device for voltage measurement can thus be easily manufactured as a finished product.

I figur 5 visas en principskiss av ledningar utformade som skenor R, S och T för 3-fas växelspänning och omslutna av en kapsling 29. Enligt figuren är för var och en av skenorna anordnad en mät- apparat 1OR, 103, 1OT för riktad spänningsmätning enligt uppfin- ningen. De tre mätapparaterna har sammanförts till en gemensam position för att- åstadkomma en enkel installation respektive led- ningsdragning och vardera riktats mot var sin skena. Vardera mät- apparat kan dock vara placerad på isolationsavstånd i en godtyck- lig position inom antagningen. Den gemensamma placeringen ut- gör dock en fördel då största möjliga vinkel mellan mätapparatens känslighetsriktningar därmed kan åstadkommas. Med denna typ av användning av mätapparaten sparas bland annat montagetid och utrymme i kapslingen.Figure 5 shows a schematic diagram of wires designed as rails R, S and T for 3-phase alternating voltage and enclosed by a housing 29. According to the figure, a measuring device 1OR, 103, 1OT is arranged for each of the rails for directional voltage measurement. according to the invention. The three measuring devices have been brought together in a common position to achieve a simple installation and wiring, respectively, and each is directed towards each rail. However, each measuring device can be placed at an insulating distance in an arbitrary position within the admission. However, the common location is an advantage as the largest possible angle between the sensitivity directions of the measuring device can thus be achieved. With this type of use of the measuring device, assembly time and space in the enclosure are saved, among other things.

Tidigare har berörts att en spänningsmätning med en mätapparat enligt uppfinningen är känslig för variationer i avståndet mellan mätapparaten och mätobjektet. Detta förhållande kan utnyttjas i syfte att studera en rörelse hos ett mätobjekt. Ett förfarande för mätning av spänning från ett mätobjekt som rör sig stokastiskt kring en medelpunkt kan således enkelt åstadkommas. En mätuppställning som medger, dels ett förfarande för studium av en ledares rörelse, dels ett förfarande för att öka mätnoggrannheten visas i fig 6. Här visas i likhet med föregående figur en prin- cipskiss av en elektrisk anordning med endast en fas omsluten av en kapsling 29. Kring en centralt placerad skena 33 är fyra mätap- parater10a, 10b, 10c, 10d enligt uppfinningen anordnade i var sitt hörn av en tvärsektion till kapslingen. Den omvandlade signalen från var och en av mätapparaterna analyseras företrädesvis av en fyrkanalig icke visad analysator. För att studera rörelsen jämförs 10 15 20 25 30 35 512 698 26 signalerna och för att öka mätnoggrannheten medelvärdesbildas signalerna.It has previously been mentioned that a voltage measurement with a measuring device according to the invention is sensitive to variations in the distance between the measuring device and the measuring object. This relationship can be used for the purpose of studying a movement of a measuring object. Thus, a method of measuring voltage from a measuring object moving stochastically about a center point can be easily accomplished. A measuring setup which allows, partly a method for studying a conductor's movement, partly a method for increasing the measuring accuracy is shown in Fig. 6. Here, like the previous figure, a principle sketch of an electrical device with only one phase enclosed by a housing is shown. 29. Around a centrally located rail 33, four measuring devices 10a, 10b, 10c, 10d according to the invention are arranged in each corner of a cross section of the housing. The converted signal from each of the measuring devices is preferably analyzed by a four-channel analyzer (not shown). To study the motion, the signals are compared and to increase the measurement accuracy, the signals are averaged.

Genom geometriska beräkningar av standardtyp från mätsigna- ierna bestämmes skenans läge, varvid en mätning av spänningen korrigeras för lägesändringen, så att ett korrekt mätvärde kan framräknas. Förfarandet kan även användas för att detektera och korrigera mätningen för förändringar i det elektriska bakgrundsfäl- tet, som ger osymmetriska förändringar i de uppmätta signalerna.By means of standard geometric calculations from the measuring signals, the position of the rail is determined, whereby a measurement of the voltage is corrected for the position change, so that a correct measured value can be calculated. The method can also be used to detect and correct the measurement for changes in the electric background field, which give asymmetric changes in the measured signals.

En större mätnoggrannhet erhålles genom införandet av ett flertal mätapparater som mäter pà samma objekt. De beskrivna mätförfa- randena är inte begränsade att tillämpas enbart vid kapslade elektriska anordningar utan kan även tillämpas vid fria ledare och vid okapslade anordningar. Vid en okapslad anordning är det sär- skilt värdefullt att kunna korrigera mätvärdet för förändringar i bakgrundsfältet.Greater measurement accuracy is obtained by the introduction of a plurality of measuring devices which measure on the same object. The described measuring methods are not limited to application only to encapsulated electrical devices but can also be applied to free conductors and to unencapsulated devices. With an unencapsulated device, it is especially valuable to be able to correct the measured value for changes in the background field.

En alternativ utföringsform av en i en mätapparat enligt uppfin- ningen inkluderad sensor 11 visas i fig 7. Sensorn 11 innefattar en med en öppning 16 försedd skärmelektrod 14, vilken omsluter en första inre delelektrod 12a och en andra inre delelektrod 12b, vilka är isolerade fràn varandra och vardera justerbart fixerade till skärmelektroden. Öppningen 16 är i det visade exemplet begrän- sad av en till skärmelektroden ansluten ring 34 av ett ledande material, vars uppgift är att utjämna det elektriska fältet så att glimning undvikes. De inre delelektoderna är i det visade exemplet lika stora och har företrädesvis formen av en halv rund platta, sä att delelektroderna tillsammans uppvisar formen av en hel rund platta. De inre delelektroderna är kopplade till var sin icke visad signalomvandlare och mätsignalen överförs på samma sätt som i exemplet 1 till var sin analysator, eller till en gemensam flerkana- lig analysator.An alternative embodiment of a sensor 11 included in a measuring apparatus according to the invention is shown in Fig. 7. The sensor 11 comprises a shield electrode 14 provided with an opening 16, which encloses a first inner sub-electrode 12a and a second inner sub-electrode 12b, which are isolated from each other and each adjustably fixed to the shield electrode. In the example shown, the aperture 16 is limited by a ring 34 connected to the shield electrode of a conductive material, the task of which is to level the electric field so that glitter is avoided. The inner sub-electrodes in the example shown are equal in size and preferably have the shape of a half-round plate, so that the sub-electrodes together have the shape of a whole round plate. The internal sub-electrodes are each connected to a signal converter (not shown) and the measurement signal is transmitted in the same way as in Example 1 to each analyzer, or to a common multichannel analyzer.

Genom att uppdela den inre elektroden i delelektroder kan den ti- digare omtalade känsligheten för avstàndsberoende utnyttjas yt- terligare. Företrädesvis är elektroderna justerade att uppvisa 10 15 20 25 30 35 512 698 27 samma kapacitans, varvid genom en bryggkoppling en jämförelse mellan de omvandlade signalerna fràn var och en av delelektro- derna kan konstateras, dels om mätobjektet befinner sig mitt framför sensorn, dels om mätobjektet rör sig under mätningen. Ett elektriskt fält genererat fràn ett annat icke önskvärt föremål detek- teras vid en uppdelning av den inre elektroden genom jämförelser av mätningarna i en analysator och kan därvid elimineras från mät- resultatet. Den inre elektroden uppdelas enligt uppfinningen i ett godtyckligt antal delelektroder. Vid exempelvis vid den tidigare omtalade làngsträckta sensorn är det fördelaktigt att utforma del- elektroderna som ett flertal vid sidan av varandra anordnade plat- tor.By dividing the inner electrode into sub-electrodes, the previously mentioned sensitivity to distance dependence can be further utilized. Preferably, the electrodes are adjusted to have the same capacitance, whereby by a bridge connection a comparison between the converted signals from each of the sub-electrodes can be ascertained, partly if the measuring object is located in front of the sensor, partly if the measuring object moves during the measurement. An electric field generated from another undesirable object is detected during a division of the inner electrode by comparisons of the measurements in an analyzer and can thereby be eliminated from the measurement result. The inner electrode is divided according to the invention into an arbitrary number of sub-electrodes. In the case of the previously mentioned elongate sensor, for example, it is advantageous to design the sub-electrodes as a plurality of plates arranged next to one another.

En viktig förutsättning för att kunna tillverka en sådan magnetkrets som primärt avses med uppfinningen är att för lindningen använda en ledarkabel med fast elektrisk isolering, med ett inre halvle- dande skikt mellan isoleringen och en eller flera innanförliggande elektriska ledare och med ett yttre halvledande skikt beläget utanför isoleringen. Sådana kablar finns som standardkablar för andra krafttekniska användningsområden, nämligen krafttransmis- sion. För att kunna redogöra för en utföringsform skall inlednings- vis ges en kortfattad beskrivning av en standardkabel. Den inre strömförande ledaren består av ett antal kardeler. Kring karde- lerna finns ett halvledande inre skikt eller hölje. Utanför detta halvledande inre skikt finns ett isolerande skikt av fast isolering.An important prerequisite for being able to manufacture such a magnetic circuit as primarily referred to in the invention is to use a conductor cable with solid electrical insulation for the winding, with an inner semiconducting layer between the insulation and one or more internal electrical conductors and with an outer semiconducting layer located outside the insulation. Such cables are available as standard cables for other power engineering applications, namely power transmission. In order to be able to account for an embodiment, a brief description of a standard cable must initially be given. The internal current conductor consists of a number of strands. There is a semiconducting inner layer or casing around the card parts. Outside this semiconducting inner layer is an insulating layer of solid insulation.

Den fasta isoleringen bildas av ett polymert material med låga elektriska förluster och hög genomslagsstyrka. Såsom konkreta exempel må nämnas polyeten (PE) och då särskilt tvärbunden po- lyeten (PEX) och etenpropen (EP). Kring det yttre halvledande skiktet kan vara anordnad en metallskärm och ett yttre isolerande hölje. De halvledande skikten består av ett polymert material, till exempel etensampolymer, med en elektriskt ledande beståndsdel, till exempel ledande sot. En sådan kabel kommer nedan att omta- las som en kraftkabel. i 10 '15 20 25 30 35 512 698 28 En föredragen utföringsform av en kabel avsedd som lindning i den roterande elektrisk maskin framgår av figur 8. Kabeln 41 visas i figuren som innefattande en strömförande ledare 42 som innefat- tar transponerade både oisolerade och isolerade kardeler. Elma- skinmässigt transponerade, fast isolerade kardeler kan också tän- kas. Dessa kardeler kan vara slagna/transponerade i ett antal skikt. Kring ledaren finns ett inre halvledande skikt 43 som i sin tur omges av ett homogent skikt av ett fast isoleringsmaterial. l isole- ringen 44 saknas således helt isoleringsmaterial av vätske- och gastyp. Detta skikt 44 omges av ett yttre halvledande skikt 45.The solid insulation is formed from a polymeric material with low electrical losses and high breakdown strength. As concrete examples may be mentioned polyethylene (PE) and then especially cross-linked polyethylene (PEX) and ethylene propylene (EP). A metal shield and an outer insulating casing can be arranged around the outer semiconducting layer. The semiconducting layers consist of a polymeric material, for example ethylene copolymer, with an electrically conductive component, for example conductive soot. Such a cable will hereinafter be referred to as a power cable. A preferred embodiment of a cable intended for winding in the rotating electric machine is shown in Figure 8. The cable 41 is shown in the figure as comprising a live conductor 42 which comprises transposed both uninsulated and insulated. kardeler. Electrically machined, permanently insulated strands are also conceivable. These strands can be beaten / transposed in a number of layers. Around the conductor is an inner semiconducting layer 43 which in turn is surrounded by a homogeneous layer of a solid insulating material. The insulation 44 thus completely lacks insulation material of the liquid and gas type. This layer 44 is surrounded by an outer semiconducting layer 45.

Den kabel som används som lindning i den föredragna utförings- formen kan vara försedd med metallskärm och yttre mantel men behöver inte vara detta.The cable used as winding in the preferred embodiment may be provided with a metal shield and outer sheath but need not be so.

För att undvika inducerade strömmar och därmed förknippade för- luster i det yttre halvledande skiktet 45 skärs detta av, företrä- desvis i härvändsutliggningen, dvs i Övergångarna från plåtpaket till härvkorg. Avskärningen utföres så att det yttre halvledande skiktet 45 kommer att uppdelas i flera utmed kabeln fördelade, från varandra elektriskt helt eller delvis åtskilda delar. Varje av- skuren del ansluts sedan till jord varvid det yttre halvledande skiktet 45 kommer att hållas på eller nästan på jordpotential i hela kabellängden. Detta innebär att kring den fast isolerade lindningen vid härvändarna har de beröringsbara och de, efter viss tids an- vändning, smutsiga ytorna endast försumbara potentialer till jord samt att de även orsakar försumbara elektriska fält.In order to avoid induced currents and associated losses in the outer semiconductor layer 45, this is cut off, preferably in the head-end alignment, ie in the transitions from sheet metal package to tangle basket. The cut-off is made so that the outer semiconductor layer 45 will be divided into several parts distributed along the cable, electrically completely or partially separated from each other. Each cut-off part is then connected to earth, whereby the outer semiconducting layer 45 will be held at or almost at ground potential throughout the cable length. This means that around the permanently insulated winding at the end faces, the touchable and, after a certain period of use, dirty surfaces only have negligible potentials to earth and that they also cause negligible electric fields.

För att optimera en roterande elektrisk maskin är magnetkretsens utformning vad beträffar spåren respektive tänderna av betydelse.In order to optimize a rotating electric machine, the design of the magnetic circuit with regard to the grooves and the teeth, respectively, is important.

Spåren bör anslutas så nära härvsidornas hölje som möjligt. Det är också önskvärt att tänderna på varje radiell nivå är så breda som möjligt. Detta är viktigt för att minimera maskinens förluster, mag- netiseringsbehov m m.The grooves should be connected as close to the casing side casing as possible. It is also desirable that the teeth at each radial level be as wide as possible. This is important to minimize the machine's losses, magnetization needs, etc.

Med tillgång till en ledare för lindningen som den ovan omtalade kabeln finns stora möjligheter att kunna optimera magnetkärnan ur 10 15 20 25 30 35 512 698 29 nämnda synpunkter. l det följande refereras till en magnetkrets i den roterande elektriska maskinens stator. I figur 9 visas en utfö- ringsform av en axiell ändvy av en sektor/poldelning 46 hos en maskin enligt uppfinningen. Rotor med rotorpol är betecknad med 47. Statorn är på konventionellt sätt sammansatt av en laminerad kärna av elplåt successivt sammansatt av sektorformade plåtar.With access to a conductor for the winding such as the cable mentioned above, there are great opportunities to be able to optimize the magnetic core from the mentioned points of view. In the following, reference is made to a magnetic circuit in the stator of the rotary electric machine. Figure 9 shows an embodiment of an axial end view of a sector / pole division 46 of a machine according to the invention. Rotor with rotor pole is denoted by 47. The stator is in a conventional manner composed of a laminated core of electrical sheet successively composed of sector-shaped sheets.

Från ett radiellt ytterst beläget ryggparti 48 av kärnan sträcker sig ett antal tänder 49 radiellt in mot rotorn. Mellan tänderna finns ett motsvarande antal spår 50. Användning av kablar 51 enligt ovan medger bl a att spàrens djup för högspänningsmaskiner kan göras större än vad som har varit möjligt enligt teknikens ståndpunkt.From a radially outermost back portion 48 of the core, a number of teeth 49 extend radially toward the rotor. Between the teeth there is a corresponding number of grooves 50. The use of cables 51 as above allows, among other things, that the depth of the grooves for high-voltage machines can be made greater than has been possible according to the state of the art.

Spàret har ett mot rotorn avtrappat tvärsnitt eftersom behovet av kabelisolation blir lägre för varje lindningsskikt in mot rotorn. Som det framgår av figuren består spåret av i huvudsak ett cirkulärt tvärsnitt 52 kring varje skikt hos lindningen med smalare midje- partier 53 mellan sklkten. Ett sådant spärtvärsnitt kan med viss rätt omtalas som ett "cyke|kedjespår". Eftersom det i en sådan högspänningsmaskin kommer att behövas ett relativt stort antal skikt och tillgången på aktuella kabeldimensioner vad isolatlon och yttre halvledare beträffar är begränsat, kan det i praktiken bli svårt att åstadkomma en önskvärd kontinuerlig avtrappning av kabeliso- lering respektive statorspåret. I det i figur 9 visade utföringsex- emplet användes kablar med tre olika dimensioner på kabelisole- ring, anordnade i tre i överensstämmelse därmed dimensionerade sektioner 54, 55 och 56, dvs att man i praktiken kommer att ha ett modifierat cykelkedjespår. Av figuren framgår också att statortan- den' 49 kan utformas med en praktiskt taget konstant radiell bredd utmed hela spårets djup.The groove has a stepped cross-section towards the rotor because the need for cable insulation is lower for each winding layer towards the rotor. As can be seen from the figure, the groove consists essentially of a circular cross-section 52 around each layer of the winding with narrower waist portions 53 between the layers. Such a barred cross-section can with some right be referred to as a "cycle | chain track". Since such a high-voltage machine will require a relatively large number of layers and the availability of current cable dimensions in terms of insulation and outer semiconductors is limited, it may in practice be difficult to achieve a desired continuous phasing of cable insulation and the stator groove, respectively. In the exemplary embodiment shown in Figure 9, cables with three different dimensions are used for cable insulation, arranged in three sections 54, 55 and 56 dimensioned accordingly, ie in practice there will be a modified cycle chain groove. The figure also shows that the stator teeth '49 can be designed with a practically constant radial width along the entire depth of the groove.

I en alternativ utföringsform kan den kabel som används som lindning vara en konventionell kraftkabel som den ovan omtalade, Jordningen av det yttre halvledande skiktet 45 sker då genom att kabelns metallskärm och mantel skalas av på lämpliga platser.In an alternative embodiment, the cable used as winding may be a conventional power cable such as the one mentioned above. The grounding of the outer semiconducting layer 45 then takes place by peeling off the metal shield and sheath of the cable in suitable places.

Inom ramen för uppfinningen ryms ett stort antal, beroende på till- gängliga kabeldimensioner vad isolatlon och det yttre halvle- 10 15 20 25 30 35 512 698 30 darskiktet m m beträffar, alternativa utföringsformer. Även utfö- ringsformer med sk cykelkedjespàr kan modifieras utöver vad som här beskrivits.Within the scope of the invention, a large number of alternative embodiments can be accommodated, depending on the available cable dimensions as far as the insulation layer and the outer semiconductor layer, etc. are concerned. Embodiments with so-called bicycle chain tracks can also be modified in addition to what is described here.

Som omtalat ovan kan magnetkretsen befinna sig i den roterande elektriska maskinens stator och/eller rotor. Magnetkretsens ut- formning kommer dock i stora drag att motsvara ovanstående be- skrivning oberoende av om magnetkretsen befinner sig i statorn och/eller rotorn.As discussed above, the magnetic circuit may be located in the stator and / or rotor of the rotary electric machine. However, the design of the magnetic circuit will broadly correspond to the above description, regardless of whether the magnetic circuit is located in the stator and / or the rotor.

Som lindning används företrädesvis en lindning som kan beskrivas som en flerskikts koncentrisk kabellindning. en sådan lindning in- nebär att antalet korsningar vid härvändorna har minimerats ge- nom att samtliga härvor inom samma grupp har placerat radiellt utanför varandra. Detta medger också ett enklare förfarande vid tillverkningen och trädningen av statorlindningen ide olika spåren.As winding, a winding which can be described as a multilayer concentric cable winding is preferably used. such a winding means that the number of intersections at the ends of the hairs has been minimized by all the hairs within the same group being placed radially outside each other. This also allows a simpler procedure in the manufacture and threading of the stator winding in the different grooves.

Genom att den enligt uppfinningen använda kabeln är relativt lätt- böjlig låter sig lindningen åstadkommas genom en förhållandevis enkel trädningsoperation, i vilken den böjliga kabeln träds in i de öppningar 52 som finns i spåren 50. l figur 10 visas förenklat och principiellt den elektriska fältfördel- ningen kring en lindning hos en konventionell krafttransforma- tor/reaktor, där 57 är en lindning och 58 en kärna och 59 anger ekvipotentiallinjer, dvs linjer där det elektriska fältet har samma storlek. Lindningens nedre del förutsättes befinna sig på jordpo- tential.Because the cable used according to the invention is relatively easily flexible, the winding can be achieved by a relatively simple threading operation, in which the flexible cable is inserted into the openings 52 located in the grooves 50. Figure 10 shows in simplified form and in principle the electric field distribution. the winding around a winding of a conventional power transformer / reactor, where 57 is a winding and 58 a core and 59 indicates equipotential lines, i.e. lines where the electric field is the same size. The lower part of the winding is assumed to be at ground potential.

Potentialfördelningen bestämmer isolationssystemets uppbyggnad eftersom man måste ha tillräcklig isolation både mellan intillig- gande varv hos lindningen och mellan varje varv och jord. Av figu- ren framgår således att den övre delen av lindningen utsättes för de högsta isolationstekniska belastningarna. En lindnlngs utform- ning och placering relativt kärnan bestäms på detta sätt huvud- sakligen av den elektriska fältfördelningen i kärnfönstret. 10 15 20 25 30 35 512 698 31 Den kabel som kan komma till användning i de Iindningar som in- går i krafttransformatorer/reaktorer enligt uppfinningen har be- skrivits med ledning av fig 8. Kabeln kan, som omtalat tidigare, vara försedd med andra för speciella ändamål avsedda ytterligare yttre skikt, exempelvis för att förhindra för höga elektriska påkän- ningar på övriga områden av transformatorn/reaktorn. Ur geome- trisk dimensionssynpunkt kommer de aktuella kablarna i regel att ha en ledararea som ligger mellan 2 och 3000 mm2 och en yttre kabeldiameter som ligger mellan 20 och 250 mm.The potential distribution determines the structure of the insulation system because you must have sufficient insulation both between adjacent turns of the winding and between each turn and earth. The figure thus shows that the upper part of the winding is exposed to the highest insulation technical loads. The design and location of a winding relative to the core is determined in this way mainly by the electric field distribution in the core window. 10 15 20 25 30 35 512 698 31 The cable which can be used in the windings which are included in power transformers / reactors according to the invention has been described with reference to Fig. 8. As mentioned earlier, the cable can be provided with other additional outer layers intended for special purposes, for example to prevent excessive electrical stresses in other areas of the transformer / reactor. From a geometric dimension point of view, the cables in question will generally have a conductor area of between 2 and 3000 mm2 and an outer cable diameter of between 20 and 250 mm.

Lindningar hos en torr krafttransformator/reaktor tillverkad av den under redogörelsen för uppfinningen redovisade kabeln kan komma till användning både vid enfas-, trefas- och flerfas-trans- formatorer/reaktorer oberoende av hur kärnan är utformad. En ut- föringsform framgår av figur 11 som visar en trefas laminerad kärntransformator. Kärnan består på konventionellt sätt av tre kärnben 60, 61 och 62 samt de sammanhållande oken 63 och 64. I den visade utföringsformen har både kärnbenen och oken avtrap- pade tvärsnitt.Windings of a dry power transformer / reactor manufactured by the cable reported in the description of the invention can be used in both single-phase, three-phase and multiphase transformers / reactors, regardless of how the core is designed. An embodiment is shown in Figure 11 which shows a three-phase laminated nuclear transformer. The core consists in a conventional manner of three core legs 60, 61 and 62 and the cohesive yokes 63 and 64. In the embodiment shown, both the core legs and the yoke have tapered cross-sections.

Koncentriskt kring kärnbenen finns de med kabel utformade lind- ningarna. Den i figur 11 visade utföringsformen har som det fram- går tre koncentriska lindningsvarv 65, 66 och 67. Det innersta lindningsvarvet 65 kan representera primärlindningen och de två övriga lindningsvarven 66 och 67 kan representera sekundärlind- ningen. För att inte belasta figuren med för många detaljer är lindningarnas anslutningar ej visade. Av figuren i övrigt framgår att i den visade utföringsformen finns på vissa platser runt lindning- arna distansskenor 68 och 69 med flera olika funktioner. Distans- skenorna kan vara utformade av isolerande material avsedda att ge ett visst utrymme mellan de koncentriska lindningsvarven för kylning, stagning m m. De kan också vara utformade av elektriskt ledande material för att ingå i lindningarnas jordningssystem.Concentrically around the core legs are the winding cables. The embodiment shown in Figure 11 has, as can be seen, three concentric winding turns 65, 66 and 67. The innermost winding turn 65 can represent the primary winding and the other two winding turns 66 and 67 can represent the secondary winding. In order not to burden the figure with too many details, the connections of the windings are not shown. The figure in general shows that in the embodiment shown, there are spacer rails 68 and 69 with several different functions in certain places around the windings. The spacer rails can be formed of insulating material intended to provide a certain space between the concentric winding turns for cooling, bracing, etc. They can also be designed of electrically conductive material to be included in the grounding system of the windings.

Alternativa kabelgtfgrmningar .iri lin. šäl ll 10 15 20 25 30 35 512 698 32 l den i fig 12 illustrerade kabelvarianten nyttjas lika hänvisnings- beteckningar som tidigare blott med tillfogande av den utförande- karaktäristiska bokstaven a. l detta utförande omfattar kabeln flera elektriska ledare 42a, som är inbördes åtskilda med hjälp av iso- leringen 44a. Uttryckt i andra ordalag tjänstgör isoleringen 44a både för isolation mellan individuella angränsande elektriska le- dare 42a och mellan dessa och omgivningen. De olika elektriska ledarna 42a kan förläggas på olika sätt, något som föranleder va- rierande tvärsnittsform hos kabeln i dess helhet. l exemplet enligt fig 13 illustreras hurusom ledarna 42a är förlagda på en rät linje, något som föranleder en relativt flat tvärsnittsform hos kabeln. Av detta kan slutsatsen dras att kabelns tvärsnittsform kan variera inom vida gränser.Alternative cable extensions .iri lin. In the cable variant illustrated in Fig. 12, the same reference numerals are used as before, only with the addition of the embodiment characteristic letter a. In this embodiment, the cable comprises several electrical conductors 42a, which are mutually separated. by means of the insulation 44a. In other words, the insulation 44a serves both for insulation between individual adjacent electrical conductors 42a and between these and the environment. The different electrical conductors 42a can be laid in different ways, which causes varying cross-sectional shape of the cable as a whole. The example of Fig. 13 illustrates how the conductors 42a are laid in a straight line, which causes a relatively flat cross-sectional shape of the cable. From this it can be concluded that the cross-sectional shape of the cable can vary within wide limits.

I fig 12 tänkes mellan angränsande elektriska ledare föreligga en spänning som är mindre än fasspänning. Närmare bestämt tänkes de elektriska ledarna 42a i fig 12 vara bildade av olika varv i själva lindningen, något som innebär att spänningen mellan dessa angränsande ledare är förhållandevis måttlig.In Fig. 12 it is assumed that there is a voltage between adjacent electrical conductors which is less than the phase voltage. More specifically, the electrical conductors 42a in Fig. 12 are thought to be formed by different turns in the winding itself, which means that the voltage between these adjacent conductors is relatively moderate.

Såsom tidigare föreligger ett halvledande yttre skikt 45a utanför den av ett fast isoleringsmaterial åstadkomna isoleringen 44a. Ett inre skikt 43a av ett halvledande material är anordnat kring envar av nämnda elektriska ledare 42a, dvs att var och en av dessa uppvisar ett eget omgivande inre halvledande skikt 43a. Detta skikt 43a kommer således att fungera potentialutjämnande vad beträffar den individuella elektriska ledaren.As before, a semiconducting outer layer 45a is present outside the insulation 44a provided by a solid insulating material. An inner layer 43a of a semiconductor material is arranged around each of said electrical conductors 42a, i.e. each of them has its own surrounding inner semiconductor layer 43a. This layer 43a will thus function as a potential equalizer with respect to the individual electrical conductor.

Varianten i fig 13 nyttjar lika hänvisningsbeteckningar som tidigare blott med tillägg av den utförandespecifika bokstaven b. Även här föreligger flera, närmare bestämt 3, elektriska ledare 42b. Mellan dessa tänkes i exemplet fasspänning föreligga, dvs en väsentligt högre spänning än den som föreligger mellan ledare 42a i utföran- det enligt fig 12. I fig 13 föreligger ett inre halvledande skikt 43b, innanför vilket de elektriska ledarna 42b är anordnade. Var och en av de elektriska ledarna 42b är emellertid omsluten av ett eget yt- 10 15 20 25 30 35 512 698 33 terligare skikt 70 med egenskaper som motsvarar det inre skiktets 43b ovan diskuterade egenskaper. Mellan varje ytterligare skikt 70 och det kring dessa anordnade skiktet 43b föreligger isoleringsma- terial. Följaktligen kommer skiktet 43b att föreligga som ett poten- tialutjämnande skikt utanför de elektriska ledarnas egna ytterligare skikt 70 av halvledande material, varvid dessa ytterligare skikt 70 befinner sig i anslutning till respektive elektriska ledare 42b för att förläggas på lika potential som denna.The variant in Fig. 13 uses the same reference numerals as before, only with the addition of the embodiment-specific letter b. Here, too, there are several, more specifically 3, electrical conductors 42b. Between these, in the example, phase voltage is thought to exist, ie a substantially higher voltage than that which exists between conductors 42a in the embodiment according to Fig. 12. In Fig. 13 there is an inner semiconducting layer 43b, inside which the electrical conductors 42b are arranged. However, each of the electrical conductors 42b is enclosed by its own outer layer 70 with properties corresponding to the properties of the inner layer 43b discussed above. Insulation material is present between each additional layer 70 and the layer 43b arranged around them. Consequently, the layer 43b will be present as a potential equalizing layer outside the electrical conductors' own additional layers 70 of semiconducting material, these additional layers 70 being adjacent to the respective electrical conductors 42b to be placed on equal potential therewith.

I Fig 14 illustreras schematiskt hurusom en generator 71 är anslu- ten till ett med 77 betecknat distributions- eller transmissionsnät.Fig. 14 schematically illustrates whether a generator 71 is connected to a distribution or transmission network designated 77.

Generatorn 71 är utformad enligt uppfinningen i den meningen att den innefattar en lindning utformad sàsom en böjlig kabel. Denna kabel sträcker sig från generatorn till en kabelavslutning 73, i vil- ken kabelns ledare övergår i vad som här benämnes “elektrisk ledning". Den med 74 betecknade mätapparaten enligt uppfin- ningen är anordnad att avkänna spänningen hos denna med 78 betecknade ledning, som kan ha karaktären av böjlig ledare eller skena. l mätapparatens 74 mätområde måste ledningen 78 sakna sådant isolationssystem som helt eller väsentligen helt avskärmar det elektriska fältet kring ledningen. Det påpekas att ledningen 78 också skulle kunna utgöras av ett från isolationssystem befriat parti av den böjllga ledare som ingår i den generatorns 71 lindning bildande kabeln. En ventilavledare 75 för avledning av överspän- ningar är inkopplad i förbindelsen mellan generatorn 71 och nätet 77. Vidare är i nämnda förbindelse anbragt en brytare 76, företrä- desvis inkluderande eller kompletterad med frànskiljarfunktion.The generator 71 is designed according to the invention in the sense that it comprises a winding designed as a flexible cable. This cable extends from the generator to a cable termination 73, in which the conductor of the cable passes into what is here referred to as an "electrical wire". The measuring device designated 74 according to the invention is arranged to sense the voltage of this wire designated by 78, which In the measuring range of the measuring device 74, the wire 78 must lack such an insulation system which completely or substantially completely shields the electric field around the wire. It is pointed out that the wire 78 could also be a part of the flexible conductor free from the insulation system. A valve diverter 75 for diverting overvoltages is connected in the connection between the generator 71 and the mains 77. Furthermore, in said connection a switch 76 is arranged, preferably including or supplemented with a disconnecting function.

I Fig 14 framgår också hurusom mätapparaten 74 är ansluten till en styrenhet 79. Från mätapparaten 74 avges således till styren- heten 79 informationer om rådande spänning, inbegripande över- toner och eventuellt transienter. En i förbindelsen mellan genera- torn och nätet 77 inkopplad strömavkännande komponent, t ex en strömtransformator, är kopplad till styrenheten 79 för att till denna avge en information om aktuellt strömvärde. Styrenheten 79 är ansluten till en eller flera i anläggningen ingående beståndsdelar 10 15 20 25 30 35 512 698 34 80 i och för eliminering eller åtminstone reduktion av förekom- mande spänningsrelaterade brister såsom transienter och överto- ner. Nämnda beståndsdelar 80 utgörs lämpligen av ett eller flera filter med förmåga till bortfiltrering av övertoner och andra transi- enter. Genom att styrenheten 79 också erhåller information om aktuell ström kan styrenheten också fås att eliminera eller åtmins- tone att reducera strömrelaterade brister. l den i Fig 15 illustrerade varianten är i huvudsak blott skillnaden att i stället en transformator 81 är kopplad till dlstributions- eller transmissionsnätet 77. Såsom tidigare övergår den i transforma- torn 81 sekundärlindningen bildande högspänningskabeln vid ka- belavslutningen 73 i en ledning 78, som i vart fall icke är fullstän- digt avskärmad vad beträffar elektriskt fält. Lämpligen är led- ningen 78 helt eller väsentligen helt utan isolation. l transforma- torn uppstàende övertoner detekteras medelst mätapparaten 74.Fig. 14 also shows how the measuring device 74 is connected to a control unit 79. From the measuring device 74 information is thus supplied to the control unit 79 about the prevailing voltage, including harmonics and possibly transients. A current sensing component connected in the connection between the generator and the mains 77, for example a current transformer, is connected to the control unit 79 in order to supply it with information on the current current value. The control unit 79 is connected to one or more components included in the system 10 15 20 25 30 35 512 698 34 80 in order to eliminate or at least reduce any voltage-related deficiencies such as transients and harmonics. Said constituents 80 suitably consist of one or more filters capable of filtering out harmonics and other transients. Because the control unit 79 also receives information about the current current, the control unit can also be made to eliminate or at least reduce current-related deficiencies. In the variant illustrated in Fig. 15, the only difference is that instead a transformer 81 is connected to the distribution or transmission network 77. As before, the high-voltage cable forming the secondary winding in the transformer 81 passes at the cable termination 73 in a line 78, which in any case is not completely shielded in terms of electric field. Preferably, the conduit 78 is completely or substantially completely without insulation. Upstanding harmonics in the transformer are detected by means of the measuring device 74.

Förekomsten av övertoner indikerar exempelvis att magnetflödet i transformatorns kärna är så stort att kärnan gått eller riskerar att gå i mättning. Följaktligen är styrenheten 79 anordnad att på grundval av mätapparatens 74 mätsignaler styra, i mån av behov, en eller flera i anläggningen ingående beståndsdelar i och för eliminering eller åtminstone reduktion av förekommande spän- ningsrelaterade brister, såsom övertoner. Denna styrning kan ex- empelvis ske via en komponent 82 anordnad att styra driften av anläggningen så att transformatorn 81 erhåller ett reducerat mag- netflöde och således de alstrade övertonerna elimineras eller åt- minstone reduceras.The presence of harmonics indicates, for example, that the magnetic flux in the core of the transformer is so large that the core has gone or is at risk of saturation. Accordingly, the control unit 79 is arranged to control, on the basis of the measuring signals of the measuring device 74, if necessary, one or more components included in the system in order to eliminate or at least reduce any voltage-related deficiencies, such as harmonics. This control can for instance take place via a component 82 arranged to control the operation of the plant so that the transformer 81 receives a reduced magnetic flux and thus the generated harmonics are eliminated or at least reduced.

MÖJLIGA MODIFIKATIONER Det är givet att uppfinningen icke blott är begränsad till de utfö- randen som ovan redovisats. Således kommer fackmännen inom teknikområdet att inse att en mängd detaljmodifieringar är möjliga när väl kännedom om den grundläggande uppfinningstanken er- hållits utan att för den skull avvika från uppfinningstanken sådan denna definieras i efterföljande patentkrav. Såsom exempel påpe- 10 512 698 35 kas att uppfinningen icke är begränsad till de specifika materialval som exemplifieras ovan. Funktionellt likvärdiga material kan såle- des användas istället. Vad gäller tillverkningen av isolationssys- temet enligt uppfinningen påpekas att också andra tekniker än ex- trudering och sprutning är möjliga så länge intimitet och vidhäft- ning mellan de olika skikten uppnàs. Vidare påpekas att fler ekvi- potentialskikt skulle kunna anordnas. Exempelvis skulle ett eller flera ekvipotentialskikt av halvledande material kunna anbringas i isoleringen mellan de ovan som "inre" och "yttre" betecknade. Sá- som ovan redan påpekats kan också den uppfinningsenliga mät- apparaten underkastas en mängd modifieringar inom ramen för efterföljande patentkrav så länge som apparaten förmår uppfylla de på den ställda, grundläggande kraven.POSSIBLE MODIFICATIONS It is a given that the invention is not only limited to the embodiments described above. Thus, those skilled in the art will recognize that a variety of detailed modifications are possible once knowledge of the basic inventive concept has been obtained without departing from the inventive concept as defined in the appended claims. By way of example, it is pointed out that the invention is not limited to the specific material choices exemplified above. Functionally equivalent materials can thus be used instead. With regard to the manufacture of the insulation system according to the invention, it is pointed out that techniques other than extrusion and spraying are also possible as long as intimacy and adhesion between the different layers is achieved. It is further pointed out that more equipotential layers could be arranged. For example, one or more equipotential layers of semiconductor material could be applied in the insulation between those referred to above as "inner" and "outer". As already pointed out above, the measuring device according to the invention can also be subjected to a number of modifications within the scope of the appended claims as long as the device is able to meet those of the set, basic requirements.

Claims (33)

ha 10 15 20 25 30 35 512 698 36 Patentkravha 10 15 20 25 30 35 512 698 36 Patent claim 1. Elektrisk anläggning innefattande en till ett elektriskt distribu- tions- eller transmissionsnät (77) ansluten elektrisk anordning (71, 81) med en magnetkrets och minst en lindning samt en mätapparat (10) anordnad att övervaka den elektriska anordningen, kännetecknad därav, att mätapparaten (10) innefattar minst en ka- pacitiv sensor (11) inkluderande en inre elektrod (12) och en skärmelektrod (14), vilken är ansluten till jord eller en från en po- tential hos mätobjektet skild potential och vilken avskärmar den inre elektroden (12) från störande elektriska fält, att sensorn (11) är anordnad att medelst den inre elektroden (12) utföra spän- ningsmätning genom avkänning av en till den inre elektroden inträngande del av ett elektriskt fält, att sensorn är riktad mot en mätobjektet bildande elektrisk ledning (78) som förbinder den elektriska anordningen (71, 81) med distributions- eller transmis- sionsnätet (77) för att på isolationsavstånd avkänna spänningen, inbegripande transienter och övertoner, hos denna elektriska led- ning (78) via det denna omgivande elektriska fältet, att den elek- triska anordningens (71, 81) lindning innefattar en elektrisk ledare (42) med ett hölje (43, 44, 45) innefattande ett isolationssystem, att isolationssystemet innefattar en isolation (44) bildad av ett fast isolationsmaterial och utanför isolationen ett yttre skikt (45), som har en elektrisk konduktivitet som är högre än den hos isolationen för att det yttre skiktet genom anslutning till jord eller eljest relativt låg potential skall förmå dels att fungera potentialut- jämnande, dels att i huvudsak innehålla det på grund av nämnda elektriska ledare (42) uppstående elektriska fältet innanför det yttre skiktet (45), att innanför isolationen (44) är anordnat ett inre skikt (43), att nämnda åtminstone ena elektriska ledare (42) är anordnad innanför det inre skiktet (43) och att det inre skiktet har en elektrisk konduktivitet som är lägre än den hos den elektriska ledaren men tillräcklig för att det inre skiktet skall fungera poten- tialutjämnande och därmed utjämnande vad avser det elektriska fältet utanför det inre skiktet (43). 36 10 15 20 25 30 35 512 698 37Electrical installation comprising an electrical device (71, 81) connected to an electrical distribution or transmission network (77) with a magnetic circuit and at least one winding and a measuring device (10) arranged to monitor the electrical device, characterized in that: the measuring apparatus (10) comprises at least one capacitive sensor (11) including an inner electrode (12) and a shield electrode (14), which is connected to ground or a potential separated from a potential of the measuring object and which shields the inner electrode (12) from interfering electric fields, that the sensor (11) is arranged to perform voltage measurement by means of the inner electrode (12) by sensing a part of an electric field penetrating into the inner electrode, that the sensor is directed towards a measuring object forming electrical conduit (78) connecting the electrical device (71, 81) to the distribution or transmission network (77) for sensing the voltage at insulating distances, including transients and harmonics, of this electric line (78) via the surrounding electric field, that the winding of the electric device (71, 81) comprises an electric conductor (42) having a housing (43, 44, 45) comprising a insulation system, that the insulation system comprises an insulation (44) formed of a solid insulation material and outside the insulation an outer layer (45) having an electrical conductivity higher than that of the insulation so that the outer layer by connection to earth or otherwise relatively low potential must be able to function as a potential equalizer and to contain mainly the electric field arising due to said electric conductor (42) inside the outer layer (45), that an inner layer (43) is arranged inside the insulation (44) , that said at least one electrical conductor (42) is arranged inside the inner layer (43) and that the inner layer has an electrical conductivity which is lower than that of the electrical conductor but sufficient for the inner layer to function as potential equalization and thus equalization with respect to the electric field outside the inner layer (43). 36 10 15 20 25 30 35 512 698 37 2. Anläggning enligt krav 1, kännetecknad därav, att skärmelektrodens (14) potential är varia- bel.Plant according to Claim 1, characterized in that the potential of the shield electrode (14) is variable. 3. Anläggning enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknad av att skärmelektroden (14) och den inre elektroden (12) är isolerade från varandra medelst ett gasformigt dielektri- kum.Plant according to Claim 1 or 2, characterized in that the shield electrode (14) and the inner electrode (12) are insulated from one another by means of a gaseous dielectric. 4. Anläggning enligt något av patentkraven 1-3, kännetecknad av att skärmelektroden (14) omsluter den inre elek- troden (12) och är anordnad med en öppning (16), genom vilken den inre elektroden är exponerad för det elektriska fält som skall mätas.Plant according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the shield electrode (14) encloses the inner electrode (12) and is provided with an opening (16) through which the inner electrode is exposed to the electric field to be. measured. 5. Anläggning enligt något av kraven 1-4, kännetecknad av att den inre elektroden (12) ärjusterbart fixerad i skärmelektroden (14).Plant according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the inner electrode (12) is adjustably fixed in the shield electrode (14). 6. Anläggning enligt patentkrav 4, kännetecknad av att den inre elektroden (12) har en i huvudsak plan utbredning, vars utbred- ningsplan i huvudsak är vinkelrätt mot en normal till öppningen (16) i skärmelektroden (14).Plant according to claim 4, characterized in that the inner electrode (12) has a substantially planar propagation, the propagation plane of which is substantially perpendicular to a normal to the opening (16) in the shield electrode (14). 7. Anläggning enligt något av föregående patentkrav känneteck- nad av att den inre elektroden (12) är skålformad.Plant according to one of the preceding claims, characterized in that the inner electrode (12) is cup-shaped. 8. Anläggning enligt något av föregående patentkrav känneteck- nad av att den inre elektroden (12) innefattar ett flertal från var- andra elektriskt isolerade delelektroder (12a, 12b).Plant according to one of the preceding claims, characterized in that the inner electrode (12) comprises a plurality of electrically insulated sub-electrodes (12a, 12b) from each other. 9. Anläggning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att mätapparaten innefattar en signalomvandlare (13), vilken är anordnad i närheten av sensorn (11) och innefattar organ för för- stärkning och impedansomvandling av mätsignalen. 37 10 15 20 25 30 35 512 698 38Plant according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device comprises a signal converter (13), which is arranged in the vicinity of the sensor (11) and comprises means for amplifying and impedance converting the measuring signal. 37 10 15 20 25 30 35 512 698 38 10. Anläggning enligt patentkrav 9, kännetecknad av att signalom- vandlaren (13) inkluderar organ för faslåsning av skärmelektroden (14) och/eller den inre elektroden (12).Plant according to claim 9, characterized in that the signal converter (13) includes means for phase locking the shield electrode (14) and / or the inner electrode (12). 11. Anläggning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att mätapparaten (10) är anordnad vid den jordade delen av en isolator.Plant according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device (10) is arranged at the earthed part of an insulator. 12. Anläggning enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att till mätapparaten (74) är ansluten en styr- enhet (79) anordnad att på grundval av mätapparatens mätsignaler styra, i mån av behov, en eller flera i anläggningen ingående be- ståndsdelar (80, 82) i och för elimlnering eller åtminstone reduk- tion av förekommande spänningsrelaterade brister såsom transien- ter och övertoner.Plant according to one of the preceding claims, characterized in that a control unit (79) is connected to the measuring device (74), arranged to control, if necessary, one or more components included in the system on the basis of the measuring signals of the measuring device (74). 80, 82) in order to eliminate or at least reduce existing voltage-related deficiencies such as transients and harmonics. 13. Anläggning enligt krav 12, kännetecknad därav, att nämnda ena eller flera av styrenheten (79) styrda beståndsdelar innefattar minst ett filter (80) för bortfilt- rering av övertoner och/eller transienter.Plant according to claim 12, characterized in that said one or more components controlled by the control unit (79) comprise at least one filter (80) for filtering out harmonics and / or transients. 14. Anläggning enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att den elektriska ledaren (42) är böjlig och att dess hölje är magnetiskt permeabelt.Plant according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical conductor (42) is flexible and in that its housing is magnetically permeable. 15. Anläggning enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att de inre och yttre skikten (43, 45) och den fasta isoleringen uppvisar väsentligen lika termiska egenskaper.Plant according to one of the preceding claims, characterized in that the inner and outer layers (43, 45) and the solid insulation have substantially the same thermal properties. 16. Anläggning enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att nämnda åtminstone ena ledare (42) utgör minst ett induktionsvarv.Plant according to any one of the preceding claims, characterized in that said at least one conductor (42) constitutes at least one induction revolution. 17. Anläggning enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att det inre och/eller yttre skiktet (43, 45) in- nefattar ett halvledande material. 38 10 15 20 25 30 35 512 698 39Plant according to one of the preceding claims, characterized in that the inner and / or outer layer (43, 45) comprises a semiconducting material. 38 10 15 20 25 30 35 512 698 39 18. Anläggning enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att det inre skiktet (43) och/eller det yttre skiktet (45) har en resistivitet inom området 10'5 Qcm - 100 kQcm, lämpligen 1O'3-100O Qom, företrädesvis 1-500 Qcm.Plant according to any one of the preceding claims, characterized in that the inner layer (43) and / or the outer layer (45) has a resistivity in the range 10'5 Qcm - 100 kQcm, preferably 10'3-100O Qom, preferably 1 -500 Qcm. 19. Anläggning enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att det inre skiktet (43) och/eller det yttre skiktet (45) har en resistans som per meter le dare/isolationssystem ligger inom omrâdet 50 pQ - 5 MQ.Plant according to one of the preceding claims, characterized in that the inner layer (43) and / or the outer layer (45) has a resistance which per meter of conductor / insulation system is in the range 50 pQ - 5 MQ. 20. Anläggning enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att den fasta isoleringen (44) och det inre skiktet (43) och/eller det yttre skiktet (45) utgörs av polymera ma- terial.Plant according to one of the preceding claims, characterized in that the solid insulation (44) and the inner layer (43) and / or the outer layer (45) consist of polymeric material. 21. Anläggning enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att det inre skiktet (43) och/eller det yttre skiktet (45) och den fasta isoleringen (44) är fast förbundna med varandra över väsentligen hela grånsytan för att bibehålla vid- häftning mellan respektive skikt och den fasta isoleringen vid tem- peraturförändringar och böjning av ledaren (42) och dess isola- tionssystem.Plant according to any one of the preceding claims, characterized in that the inner layer (43) and / or the outer layer (45) and the solid insulation (44) are firmly connected to each other over substantially the entire green surface in order to maintain adhesion between respective layers and the solid insulation in the event of temperature changes and bending of the conductor (42) and its insulation system. 22. Anläggning enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att det inre skiktet (43) och/eller det yttre skiktet (45) och den fasta isoleringen (44) utgörs av material med väsentligen lika termiska utvidgningskoefficienter.Plant according to one of the preceding claims, characterized in that the inner layer (43) and / or the outer layer (45) and the solid insulation (44) are made of materials with substantially equal coefficients of thermal expansion. 23. Anläggning enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att ledaren (42) och dess isolationssystem utgör en lindning bildad medelst en böjlig kabel (41).Plant according to one of the preceding claims, characterized in that the conductor (42) and its insulation system form a winding formed by means of a flexible cable (41). 24. Anläggning enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att det inre skiktet (43) är i elektrisk kontakt med den åtminstone ena elektriska ledaren (42). 39 10 15 20 25 30 35 512 698 40Plant according to one of the preceding claims, characterized in that the inner layer (43) is in electrical contact with the at least one electrical conductor (42). 39 10 15 20 25 30 35 512 698 40 25. Anläggning enligt krav 24, kännetecknad därav, att nämnda åtminstone ena elektriska ledare (42) innefattar ett antal kardeler och att åtminstone en kardel hos den elektriska ledaren (42) är åtminstone delvis oisolerad och an- ordnad i elektrisk kontakt med det inre skiktet (43).Plant according to claim 24, characterized in that said at least one electrical conductor (42) comprises a number of strands and that at least one strut of the electrical conductor (42) is at least partially uninsulated and arranged in electrical contact with the inner layer. (43). 26. Anläggning enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att ledaren (42) och dess isolationssystem är utformade för hög spänning, lämpligen över 10 kV, särskilt över 36 kV och företrädesvis över 72,5 kV.Plant according to one of the preceding claims, characterized in that the conductor (42) and its insulation system are designed for high voltage, suitably above 10 kV, in particular above 36 kV and preferably above 72.5 kV. 27. Anläggning enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att den elektriska anordningen utgör en rote- rande elektrisk maskin.Plant according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical device constitutes a rotating electrical machine. 28. Anläggning enligt krav 27, kännetecknad därav, att den elektriska anordningens magnetkrets är anordnad i maskinens stator och/eller rotor.Plant according to Claim 27, characterized in that the magnetic circuit of the electrical device is arranged in the stator and / or rotor of the machine. 29. Anläggning enligt något av kraven 27-28, kännetecknad därav, att magnetkretsen innefattar en eller flera magnetiska kärnor (48) med spår (50) för lindningen (41).Plant according to one of Claims 27 to 28, characterized in that the magnetic circuit comprises one or more magnetic cores (48) with grooves (50) for the winding (41). 30. Anläggning enligt något av kraven 27-29, kännetecknad därav, att maskinen utgörs av en generator, motor eller synkronkompensator.Plant according to one of Claims 27 to 29, characterized in that the machine consists of a generator, motor or synchronous compensator. 31. Anläggning enligt något av kraven 27-30, kännetecknad därav, att maskinen är direktansluten till ett för hög spänning, lämpligen 36 kV och däröver, utformat elkraftnät utan mellanliggande transformator.Plant according to one of Claims 27 to 30, characterized in that the machine is connected directly to an excessively high voltage network, suitably 36 kV and above, without an intermediate transformer. 32. Anläggning enligt något av kraven 1-26, kännetecknad därav, att den elektriska anordningen utgörs av en krafttransformator/reaktor. 40 512 698 41Plant according to one of Claims 1 to 26, characterized in that the electrical device consists of a power transformer / reactor. 40 512 698 41 33. Anläggning enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att höljet/isolationssystemet hos den minst en böjlig ledare (42) uppvisande lindningen (41) hos den elektriska anordningen (71, 81) upphör, i riktning mot distributions- eller transmissionsnätet, i en kabelavslutning (73) och att den elek- triska ledningen (78), mot vilken mätapparaten (10) är riktad, ut- görs av en ledning mellan kabelavslutningen (73) och nätet (77). 41Plant according to one of the preceding claims, characterized in that the casing / insulation system of the at least one flexible conductor (42) having the winding (41) of the electrical device (71, 81) ceases, in the direction of the distribution or transmission network, in a cable termination (73) and that the electrical line (78), towards which the measuring device (10) is directed, consists of a line between the cable termination (73) and the mains (77). 41
SE9704391A 1997-11-27 1997-11-27 Electric system with capacitive contact-free voltage measurement and control unit for reducing harmonics SE512698C2 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9704391A SE512698C2 (en) 1997-11-27 1997-11-27 Electric system with capacitive contact-free voltage measurement and control unit for reducing harmonics
PCT/SE1998/002150 WO1999031520A1 (en) 1997-11-27 1998-11-27 A plant and a method in connection therewith
JP2000539364A JP2002508520A (en) 1997-11-27 1998-11-27 Plant and related methods
DE19882835T DE19882835T1 (en) 1997-11-27 1998-11-27 Plant and associated procedure
AU15156/99A AU1515699A (en) 1997-11-27 1998-11-27 A plant and a method in connection therewith

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9704391A SE512698C2 (en) 1997-11-27 1997-11-27 Electric system with capacitive contact-free voltage measurement and control unit for reducing harmonics

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE9704391D0 SE9704391D0 (en) 1997-11-27
SE9704391L SE9704391L (en) 1999-05-28
SE512698C2 true SE512698C2 (en) 2000-05-02

Family

ID=20409169

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE9704391A SE512698C2 (en) 1997-11-27 1997-11-27 Electric system with capacitive contact-free voltage measurement and control unit for reducing harmonics

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP2002508520A (en)
AU (1) AU1515699A (en)
DE (1) DE19882835T1 (en)
SE (1) SE512698C2 (en)
WO (1) WO1999031520A1 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10137270A1 (en) * 2001-07-31 2003-02-20 Aloys Wobben Wind energy installation has a ring generator with a stator having grooves spaced at intervals on an internal or external periphery for receiving a stator winding.
CN100505120C (en) * 2004-11-01 2009-06-24 王如璋 Dry type mutual inductor with optical signal output
KR101095778B1 (en) * 2009-12-28 2011-12-21 주식회사 효성 Apparatus for partial dishcarge detection to power transformer
FR2971853B1 (en) * 2011-02-23 2014-09-12 Joel Louis Henri Herigault DIRECTIONAL SENSOR FOR PARTIAL DISCHARGE SIGNALS, USEFUL IN ELECTRICAL ENERGY EXHAUST TUBES WITHOUT CONTACT WITH HIGH VOLTAGE CONDUCTORS
NO20161993A1 (en) 2016-12-15 2018-04-09 Wirescan As Method for measuring an impedance of an electric cable, a coupler arrangement and uses thereof

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3826981A (en) * 1968-05-03 1974-07-30 H Ross Solid-state high impedance meter system
US4328461A (en) * 1979-07-02 1982-05-04 Mcdonnell Douglas Corporation Apparatus for and method of measuring a high voltage electric field
US4397702A (en) * 1980-01-09 1983-08-09 Johnson Controls, Inc. Fabrication of non-conductive charged sensing probe unit
US5473244A (en) * 1992-09-17 1995-12-05 Libove; Joel M. Apparatus for measuring voltages and currents using non-contacting sensors
SE507933C2 (en) * 1996-07-15 1998-07-27 Asea Brown Boveri Method, apparatus and sensor for capacitively detecting fields and voltages and their use

Also Published As

Publication number Publication date
AU1515699A (en) 1999-07-05
SE9704391D0 (en) 1997-11-27
SE9704391L (en) 1999-05-28
JP2002508520A (en) 2002-03-19
WO1999031520A1 (en) 1999-06-24
DE19882835T1 (en) 2000-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1101033A (en) Winding and insulating system for extra high voltage electrical machine
JP3051905B2 (en) Power transformers and reactors
KR20010032215A (en) A wind power plant
KR20000016037A (en) High voltage ac apparatus
JP2000511388A (en) Synchronization compensator device
JP2000511337A (en) Insulated conductor for high voltage winding and method of manufacturing the same
US20090302862A1 (en) Method and system for monitoring partial discharge within an electric generator
SE510925C2 (en) Electromagnetic device
SE512698C2 (en) Electric system with capacitive contact-free voltage measurement and control unit for reducing harmonics
KR100447489B1 (en) Insulated conductor for high-voltage windings
SE513083C2 (en) Synchronous compensator system and the use of such and phase compensation method in a high voltage field
SE464898B (en) CONDENSOR BODY CONTAINS FAULT CONTROL OF A TRANSFORMER TRANSMISSION CONNECTOR TO A TRANSFORMER WIRING CONNECTOR WITH CIRCUIT TRANSFORMERS
Yu et al. A 100 kV, 50 Hz repetitive high-voltage pulse lifetime test platform
CA1229667A (en) Insulation of metallic surfaces in power transformers
AU2020273556B2 (en) High voltage transformer, method for producing a high voltage transformer and test system and test signal device comprising a high voltage transformer
SE508765C2 (en) Power transformer-inductor for high transmission voltage
Khan Transient Voltage Distribution in Bushing
CN110402472B (en) High-voltage winding and high-voltage electromagnetic induction equipment
SE512402C2 (en) Reactor
CN116754867A (en) Power equipment working condition detection device simulating strong magnetic field environment
US9331540B2 (en) End winding corona protection
Chen et al. Analysis of Induced Voltage of a Single-Point Grounded OPGW in 35 kV Distribution Lines
WO2000019457A1 (en) Three phase shell type toroidal high power static electromagnetic device
CN116344181A (en) Combined transformer device for GIS with high-frequency suppression function and GIS unit
SE514823C2 (en) Reactor comprising cores connected to alternating or direct voltage source, used for protecting electrical equipment, contains coils formed by flexible conductor with shielding sheath

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed