DE3247383C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Stromwandler gemäß dem Ober­ begriff von Patentanspruch 1. Ein derartiger Stromwandler ist aus der DE-OS 23 25 450 be­ kannt. Er weist Stromwandlerkerne auf, die einen hochspan­ nungsführenden Innenleiter umgeben. Zwischen den Stromwand­ lerkernen und dem Innenleiter ist eine rohrförmige Abschir­ mung vorgesehen, die mit der Metallkapselung auf einer Seite elektrisch leitend verbunden ist, auf der anderen Seite ist diese Verbindung zum Teil aus Isoliermaterial zu­ sammengesetzt, so daß kein Streustrom durch die Abschirmung fließen kann. Die beiden Verbindungen sind quer zur Längsachse des Stromwandlers erstreckt und behindern durch diese geometrische Anordnung eine ankommende Wandlerwelle in ihrer Ausbreitung.

Aus den Brown Boveri Mitteilungen 12-70, Seite 574, Fig. 4, ist ein schematisch dargestellter Stromwandler für eine gasisolierte, metallgekapselte Schaltanlage bekannt.

Ein weiterer Stromwandler ist beispielsweise aus der DE-OS 22 23 437 bekannt. Bei diesem Stromwandler sind die die Sekundärwicklungen enthal­ tenden Stromwandlerkerne auf einem Isolierstoffzylinder an­ geordnet, welcher den im Bereich der Stromwandlerkerne ein­ gezogen ausgebildeten, hochspannungsführenden Innenleiter einer schwefelhexafluoridgefüllten, metallgekapselten Schaltanlage mit Abstand umgibt. Am Isolierstoffzylinder ist eine auf Erdpotential befindliche Abschirmung vorgese­ hen. Dieser Stromwandler zeichnet sich durch eine kompakte Bauweise aus und ist so ausgelegt, daß während der Prüf­ dauer mit einer Prüfspannung eine Gasstrecke zwischen hoch­ spannungsführendem Innenleiter und Metallkapselung gerade durchschlagen kann. Um die etwa bei Blitzeinschlägen auf­ tretenden steilen Spannungswandlerwellen ohne Beeinträchti­ gung seiner Strommeßfähigkeit zu verarbeiten, muß bei diesem Stromwandler jedoch zwischen einem Ende der Abschir­ mung und der Metallkapselung eine aufwendige Isolation vor­ gesehen sein.

Es ist Aufgabe der Erfindung, den gattungsgemäßen Strom­ wandler in einfacher Weise derart weiterzubilden, daß er sich bei mit steilen Spannungswandlerwellen verknüpften Schalthandlungen der Anlage zuverlässige Messungen des Stromes des hochspannungsführenden Innenleiters durchführen kann, ohne daß an einem Ende der Abschirmung aufwendige Isolationen vorgesehen werden müssen.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Der erfin­ dungsgemäße Stromwandler zeichnet sich dadurch aus, daß sich an der Abschirmung keine nennenswerten Überspannungen ausbilden können, so daß die zumindest an einem der Enden der Abschirmung vorgesehene Isolation gegenüber der Metall­ kapselung äußerst geringe Abmessungen aufweisen und bei­ spielsweise nur aus einer schmalen Gasstrecke gebildet sein kann. Der erfindungsgemäße Stromwandler weist auch beim Auftreten unerwartet steiler Spannungswandlerwellen noch eine hohe Verfügbarkeit auf, welche bei Weiterbildung des Stromwandlers gemäß den kennzeichnenden Merkmalen von Pa­ tentanspruch 2 noch gesteigert werden kann.

Der erfindungsgemäße Stromwandler gemäß Patentanspruch 3 stellt für verhältnismäßig leichte Stromwandlerkerne eine kostengünstige Lösung dar, wohingegen der gemäß den kenn­ zeichnenden Merkmalen von Patentansruch 4 weitergebildete Stromwandler demgegenüber für schwere Stromwandlerkerne zu empfehlen ist.

Der gemäß Patentanspruch 5 weitergebildete Stromwandler ist äußerst kompakt gestaltet.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungs­ gemäßen Stromwandlers anhand der Zeichnung dargestellt. Hierbei zeigt

Fig. 1 eine Aufsicht auf einen längs des Innenleiters geschnittenen erfindungsgemäßen Stromwandler, und

Fig. 2 eine Aufsicht auf einen senkrecht zum Innenleiter des Stromwandlers gemäß Fig. 1 längs II-II ge­ führten Schnitt.

In beiden Figuren sind gleiche Teile des als Ausführungs­ beispiel beschriebenen erfindungsgemäßen Stromwandlers mit gleichen Bezugszeichen versehen. Mit 1 ist der hochspan­ nungsführende Innenleiter einer mit Schwefelhexafluorid ge­ füllten, metallgekapselten Schaltanlage bezeichnet. Der In­ nenleiter 1 ist mittels zweier nicht dargestellter Isolato­ ren auf zwei Teilstücken einer im wesentlichen rotations­ symmetrisch ausgebildeten Metallkapselung 2 dieser Schalt­ anlage abgestützt. Die Teilstücke der Metallkapselung 2 sind an einer Stoßstelle mit jeweils einem Flansch 3 bzw. 4 versehen. Die Flansche 3, 4 sind unter Zwischenlage einer Dichtung 5 gasdicht miteinander verschraubt. Auf der Innen­ fläche der Metallkapselung 2 sind in einer senkrecht auf der Rotationsachse 6 der Metallkapselung 2 stehenden Ebene drei azimutal gegeneinander um jeweils 120° versetzte Me­ tallstege 7 angebracht, welche eine den Innenleiter 1 mit Abstand umgebende, rohrförmige Abschirmung 8 fixieren und eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Metallkapse­ lung 2 und Abschirmung 8 bewirken.

Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, sind diese Stege 7 geradli­ nig ausgebildet und verlaufen jeweils im wesentlichen in einer die Rotationsachse 6 enthaltenden Ebene. Sie erstrecken sich außerdem in axialer Richtung erheblich länger als in azimutaler Richtung.

Die Abschirmung 8 ist an ihren Enden gegenüber der Metall­ kapselung durch Ringspalten isoliert und ist mittels weiterer, jedoch aus Isolierstoff bestehender Stege 9 auf der Metallkapselung 2 abgestützt. Auf der Abschirmung 8 sind drei der Abschirmung 8 gegenüber elektrisch isolierte Stromwandlerkerne 10 angeordnet. Die aus Gründen der Über­ sichtlichkeit nicht dargestellten Anschlüsse der die Sekun­ därwicklung des Stromwandlers enthaltenden Stromwandler­ kerne 10 sind über ebenfalls nicht dargestellte Durchfüh­ rungen in der Metallkapselung 2 zu Meßzwecken nach außen geführt. Die Innenfläche der Metallkapselung 2 ist im Be­ reich der Stromwandlerkerne 10 nahezu frei von Materialaus­ nehmungen und -vorsprüngen.

Tritt nun beim Betrieb dieses Stromwandlers eine durch Blitzeinschläge oder durch Trennerschalthandlungen hervor­ gerufene hochfrequente Wandlerwelle mit steilen Spannungs­ flanken auf, so fließt der mit dieser Wandlerwelle ver­ knüpfte Strom wegen des Skin-Effektes auf der Innenfläche der Metallkapselung 2 und der Außenfläche des Innenleiters 1 durch den Stromwandler. Diese Wandlerwelle kann wegen der nahezu frei von Materialausnehmungen und -vorsprüngen aus­ gebildeten Innenfläche der Metallkapselung 2 und des damit bewirkten, nahezu ohne Induktivitätserhöhung gestalteten Strompfades des mit der Wandlerwelle verknüpften hochfre­ quenten Stromes sowie gegen der zwischen Abschirmung 8 und Metalkapselung 2 geeignet angebrachten und geeignet bemes­ senen elektrischen Verbindungen fast ungehindert durch den Stromwandler hindurchtreten. Lediglich ein kleiner Teil des mit der Wandlerwelle verknüpften Stromes wird zur Ladung der von Innenleiter 1 und Abschirmung 8 gebildeten Kapazität der Abschirmung 8 zugeführt. Da die die elektrische Verbin­ dung zwischen Metallkapselung 2 und Abschirmung 8 bewirken­ den Metallstege 7 in azimutaler Richtung wesentlich gerin­ ger als in axialer Richtung erstreckt sind, stellen sie nur einen geringen Wellenwiderstand für den mit der Wanderwelle verknüpften hochfrequenten Strom dar, so daß dieser Strom nahezu unbeeinträchtigt durch den Stromwandler hindurchtre­ ten kann und an den Rohrenden der Abschirmung 8 Überspan­ nungen erst gar nicht auftreten können.

Die Metallstege 7 zwischen Abschirmung 8 und Metallkapse­ lung 2 können sich - wie im vorstehenden Ausführungsbei­ spiel beschrieben - in radialer Richtung von der Abschir­ mung 8 nach außen erstrecken und zwischen Metallkapselung 2 und Abschirmung 8 vorgesehen sein, sie können aber auch sich parallel zur Rotationsachse 6 erstreckend zwischen dem einen Ende der Abschirmung 8 und der Metallkapselung 2 an­ gebracht sein. Wichtig ist hierbei vor allem, daß die elektrische Verbindung einen kleinen Wellenwiderstand für den bei der Ausbreitung einer Wanderwelle auf der Metall­ kapselung 2 fließenden hochfrequenten Strom darstellt und lediglich einen zur Ladung der von Abschirmung 8 und Innen­ leiter 1 gebildeten Kapazität bestimmten Teil dieses Stro­ mes der Abschirmung 8 zuführt. Darüber hinaus kann die elektrische Verbindung mehr oder weniger als drei Stege 7 enthalten, wichtig ist jedoch, daß diese Stege 7 im we­ sentlichen in einer senkrecht auf der Rotationsachse 6 ste­ henden Ebene angeordnet sind, da hierdurch ein die Strom­ messung gegebenenfalls verfälschender Kurzschlußring ver­ mieden wird. Die Isolierstoffstege 9 sind lediglich zu Zwecken der Abstützung der Abschirmung 8 vorgesehen, und können bei geeigneter Bemessung der Metallstege 7 und bei verhältnismäßig leichten Stromwandlerkernen 10 ohne weiteres entfallen.

Claims (5)

1. Stromwandler für eine gasisolierte, metallgekapselte Schaltanlage mit mindestens einem in einer im wesentli­ chen rotationssymmetrisch ausgebildeten Metallkapselung (2) angeordneten und einen hochspannungsführenden Innen­ leiter (1) umgebenden Stromwandlerkern (10) und einer zwischen Stromwandlerkern (10) und Innenleiter (1) vor­ handenen, geerdeten rohrförmigen Abschirmung (8), wobei die Abschirmung (8) und die Me­ tallkapselung (2) derart elektrisch leitend miteinander verbunden sind, daß nur ein zur Ladung der von Abschir­ mung (8) und Innenleiter (1) gebildeten Kapazität er­ forderlicher Teil eines bei der Ausbreitung einer Wan­ derwelle auf der Metallkapselung (2) fließenden Stroms der Abschirmung (8) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Innen­ fläche der Metallkapselung (2) im Bereich des Strom­ wandlerkerns (10) nahezu frei von Materialausnehmungen und -vorsprüngen ist, und daß die elektrisch leitende Verbindung in mindestens einer die Rotations­ achse (6) der Metallkapselung (2) enthaltenden Ebene verläuft und in axialer Richtung eine größere Erstrec­ kung als in azimutaler Richtung aufweist.

2. Stromwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Verbindung mindestens zwei eine senkrecht auf der Rotationsachse (6) stehende Ebene durchsetzende und azimutal annähernd gleichmäßig um die Rotations­ achse (6) verteilte Teilverbindungen aufweist.

3. Stromwandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilverbindungen als die Abschirmung (8) zu­ mindest teilweise tragende Metallstege (7) ausgebildet sind.

4. Stromwandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein weiterer die Abschirmung (8) tra­ gender Steg (9) vorgesehen ist, welcher aus Isolier­ stoff besteht.

5. Stromwandler nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallstege (7) sich parallel zur Rotationsachse (6) erstrecken und zwischen einem Ende der Abschirmung (8) und der Metallkapselung (2) vorgesehen sind.