DE1240988B

DE1240988B - Protective device for a gas or liquid insulated cascade voltage converter

Info

Publication number: DE1240988B
Application number: DEM62974A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Dieter Kind
Original assignee: Messwandler Bau GmbH
Current assignee: Messwandler Bau GmbH
Priority date: 1964-11-03
Filing date: 1964-11-03
Publication date: 1967-05-24
Also published as: US3366838A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND int. Cl.:FEDERAL REPUBLIC OF GERMANY int.Cl .:

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DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

H02h
Deutsche Kl.: 21 d3 - 2H02h
German class: 21 d3 - 2

Nummer: 1 240 988Number: 1 240 988

Aktenzeichen: M 62974 VIII b/21 d3File number: M 62974 VIII b / 21 d3

Anmeldetag: 3. November 1964Filing date: November 3, 1964

Auslegetag: 24. Mai 1967Opened on: May 24, 1967

Kaskadenspannungswandler für hohe und höchste Spannungen haben bekanntlich eine erhebliche Bauhöhe und werden in der Regel aus Herstellungsgründen und insbesondere zur Erleichterung des Transportes entsprechend der transformatorischen und isolationstechnischen Kaskadenstufung in zwei oder mehr Glieder aufgeteilt, die elektrisch und flüssigkeitstechnisch vollkommen gegeneinander abgeschlossen bzw. getrennt sind, einzeln transportiert und erst am Aufstellungsort übereinandergesetzt und miteinander verbunden werden. Soll ein solcher Kaskadenspannungswandler mit einer auf unzulässige Drucksteigerungen in seinem Innern ansprechenden Schutzeinrichtung ausgerüstet werden, deren Ansprechen auch ohne direkte optische Beobachtung, nämlich aus dem Betriebsverhalten des Wandlers oder durch ein elektrisches Signal, feststellbar sein soll, so könnte man daran denken, jedes Kaskadenglied mit einer solchen Schutzeinrichtung zu versehen. Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, daß sich die Schutzeinrichtungen des bzw. der oberen Kaskadenglieder auf Hochspannungspotential befinden, die Meldung des Ansprechens der Schutzeinrichtung jedoch auf Erdpotential übertragen werden muß, daß man also dafür sorgen müßte, die Bewegung des Uberwachungsgliedes der Schutzeinrichtung auf Erdpotential zu übertragen. Um diese Schwierigkeit zu vermeiden, wäre es möglich, nur einen Druckwächter in dem untersten Kaskadenglied vorzusehen und bei der Montage der Glieder in bekannter Weise eine Verbindung zwischen den Flüssigkeitsräumen des bzw. der oberen Kaskadenglieder und des untersten Gliedes herzustellen, damit durch den an diesem Glied vorgesehenen Druckwächter die Flüssigkeitsräume aller Kaskadenglieder überwacht werden. Die Herstellung einer solchen Verbindung, z. B. Schlauchverbindung am Aufstellungsort des Kaskadenwandlers ist umständlich und besonders deshalb nachteilig, weil die Gefahr besteht, daß dabei etwas Isolierflüssigkeit ausfließt und Luft in die Flüssigkeitsräume der einzelnen Glieder eindringt. Cascade voltage converters for high and very high voltages are known to have a considerable overall height and are usually used for manufacturing reasons and, in particular, to facilitate transport According to the transformer and insulation cascade grading in two or divided up more links, which are electrically and fluidically completely sealed off from one another or are separated, transported individually and only placed on top of one another and with one another at the installation site get connected. Should such a cascade voltage converter with an inadmissible pressure increase be equipped in its interior responding protective device, their response without direct visual observation, namely from the operating behavior of the converter or from an electrical one Signal, should be detectable, one could think of each cascade link with such a To provide protective device. However, it must be taken into account that the protective devices of the or the upper cascade elements are on high voltage potential, the message of the response of the Protective device, however, must be transferred to earth potential, so that one would have to ensure that the To transfer movement of the monitoring element of the protective device to earth potential. Around To avoid difficulty, it would be possible to provide only one pressure switch in the lowermost cascade element and during the assembly of the links in a known manner a connection between the liquid spaces to produce the or the upper cascade members and the lowest member, so by the Pressure switch provided for this element, the liquid spaces of all cascade elements are monitored. The establishment of such a connection, e.g. B. Hose connection at the installation site of the cascade converter is cumbersome and especially disadvantageous because there is a risk of something Insulating liquid flows out and air penetrates into the liquid spaces of the individual links.

Es wurde nun gefunden, daß man die geschilderten Schwierigkeiten und Nachteile auf einfache Art und Weise vermeiden kann. Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung für einen gas- oder flüssigkeitsisolierten Kaskadenspannungswandler, der aus zwei oder mehr gas- bzw. flüssigkeitstechnisch vollkommen gegeneinander abgeschlossenen bzw. getrennten, mit Überkopplungswicklungen versehenen und entsprechend der Kaskadenschaltung elektrisch miteinander verbindbaren Gliedern besteht, von denen jedes mit einem auf unzulässige Druckänderungen, insbesondere Drucksteigerungen, in seinem Innern anSchutzeinrichtung für einen gas- oder flüssigkeitsisolierten KaskadenspannungswandlerIt has now been found that the difficulties and disadvantages outlined in a simple manner and Way can avoid. The invention relates to a protective device for a gas-insulated or liquid-insulated one Cascade voltage converter, which consists of two or more gas or liquid technology mutually closed or separated, provided with overcoupling windings and accordingly the cascade circuit consists of electrically interconnectable members, each of which with a protective device on inadmissible pressure changes, in particular pressure increases, in its interior for a gas- or liquid-insulated cascade voltage converter

Anmelder:Applicant:

Messwandler-Bau G. m. b. H., Bamberg, Nürnberger Str. 199Messwandler-Bau G. m. B. H., Bamberg, Nürnberger Str. 199

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Dr.-Ing. Dieter Kind, BraunschweigDr.-Ing. Dieter Kind, Braunschweig

sprechenden Druckwächter versehen ist. Erfindungsgemäß unterbricht beim Ansprechen eines Druckwächters dieser die Verbindung der Überkopplungswicklung des betreffenden Kaskadengliedes mit der Überkopplungswicklung des angrenzenden Kaskadengliedes. Wird bei einem Kaskadenspannungswandler der Stromkreis der Überkopplungswicklungen geöffnet, so bricht bekanntlich bei bebürdetem Wandler die Sekundärspannung auf einen Bruchteil ihres Sollwertes zusammen, d. h. die Öffnung des Stromkreises der Überkopplungswicklungen ist auf der Sekundärseite des Kaskadenwandlers erfaßbar. Da man den Druckwächter in jedem Kaskadenglied im Bereich des Potentiales anordnen kann, auf dem sich die betreffende Überkopplungswicklung befindet, bedarf es keiner Isolierstrecke zwischen dem Druckwächter und dem von ihm zu betätigenden Schaltglied im Stromkreis der Überkopplungswicklung. Vorzugsweise wird der Druckwächter bei dem untersten Glied des Kaskadenspannungswandlers in dessen Kopf, bei dem obersten Glied in dessen Fuß angeordnet. Bei einem aus mehr als zwei Gliedern bestehenden Kaskadenspannungswandler wird das mittlere Glied bzw. die mittleren Glieder mit je zwei Druckwächtern ausgerüstet, von denen der eine im Kopf, der andere im Fuß des betreffenden Gliedes angeordnet ist.speaking pressure switch is provided. According to the invention interrupts when a pressure switch responds this the connection of the coupling winding of the relevant cascade member with the Overcoupling winding of the adjacent cascade link. Used with a cascade voltage converter If the circuit of the overcoupling windings is open, it is known to break when the converter is burdened the secondary voltage to a fraction of its nominal value, d. H. the opening of the circuit of the coupling windings can be detected on the secondary side of the cascade converter. There you can arrange the pressure switch in each cascade link in the area of the potential on which the relevant overcoupling winding is located, there is no need for an insulating distance between the pressure switch and the switching element to be actuated by it in the circuit of the coupling winding. Preferably the pressure switch is at the bottom of the cascade voltage converter in its head the topmost link arranged in its foot. In the case of a cascade voltage converter consisting of more than two elements if the middle link or the middle links are each equipped with two pressure switches, one of which is located in the head, the other in the foot of the relevant limb.

Wenn es sich um drei zu einem symmetrischen Drehstromsystem gehörige Kaskadenspannungswandler handelt, läßt sich eine Unterbrechung des Stromkreises der Überkopplungswicklungen eines von den drei Wandlern einfach dadurch erfassen, daß jedem der drei Wandler eine Hilfswicklung zugeordnet ist, welche entweder neben der Sekundärwicklung des Kaskadenwandlers angeordnet ist oder die Sekundärwicklung eines Hilfswandlers ist, dessen Primärwicklung von der Sekundärwicklung des Kaskadenwand-If there are three cascade voltage converters belonging to a symmetrical three-phase system is, an interruption of the circuit of the coupling windings of one of the record three converters simply by assigning an auxiliary winding to each of the three converters, which is arranged either next to the secondary winding of the cascade converter or the secondary winding an auxiliary converter whose primary winding is separated from the secondary winding of the cascade wall

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lers gespeist wird, und daß an diese drei in offenem Dreieck zusammengeschalteten Hilfswicklungen eine Vorrichtung zur Fehleranzeige oder/und zur Abgabe eines Schaltbefehles angeschlossen wird.lers is fed, and that to these three in open Triangle interconnected auxiliary windings one Device for error display and / or for issuing a switching command is connected.

in der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung dargestellt. Der Kaskadenspannungswandler besteht aus zwei flüssigkeitstechnisch vollkommen gegeneinander abgeschlossenen Gliedern I und II, die getrennt voneinander transportierbar sind und am Aufstellungsort übeieinandergesetzt und mechanisch sowie elektrisch entsprechend der Kaskadenschaltung miteinander verbunden werden. In dem aus einem Isoliermantel 11 (z. B. Porzellanstützer) mit einem metallenen Kopf 12 und einem metallenen Fuß 13 bestehenden, mit Isolierflüssigkeit gefüllten Gehäuse des oberen Kaskadengliedes I befindet sich der Eisenkern 14 mit der Hochspannungsspule 15 und der Überkopplungswicklung 16. Das Gehäuse des Kaskadengliedes II, ebenfalls bestehend aus einem Isoliermantel 17 mit einem Kopf 18 und einem Fuß 19, enthält den Eisenkern 20 mit der Überkopplungswicklung 21, der Hochspannungsspule 22 und der Sekundärwicklung 23, an welche die Wandlerbürde 24 angeschlossen wird. In der Verbindungsleitung zwischen den beiden Überkopplungswicklungen 16 und 21 liegt im Gehäuse des Gliedes I ein Schalter 25, der von einem in der Zeichnung nicht dargestellten Druckwächter bei einer unzulässigen Drucksteigerung im Innern des Kaskadengliedes I geöffnet wird, und im Gehäuse des Gliedes IT ein Schalter 26, der von einem ebenfalls nicht dargestellten Druckwächter bei einer unzulässigen Drucksteigerung im Innern des Kaskadengliedes II geöffnet wird. Derartige Druckwächter, die als Schutzeinrichtungen gegen unzulässige Drucksteigerungen, gegebenenfalls auch gegen unzulässige Druckminderungen bei mit Gas oder Isolierflüssigkeit gefüllten elektrischen Apparaten, wie z. B. Transformatoren, Meßwandlern, Kondensatoren, verwendet werden und im Ansprechfall einen Schalter zur Abgabe eines Signals oder Kommandos zur Abschaltung des Apparates betätigen, sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt, so daß von einer Erläuterung ihrer Konstrution und Wirkungsweise hier abgesehen werden kann. Da sich die die Schalter 25 und 26 enthaltende Verbindungsleitung auf dem Potential der Verbindungsleitung der beiden Hochspannungsspulen 15 und 22, also auf dem halben Hochspannungspotential befindet, wird der zum Schalter 25 gehörige Druckwächter im Gehäuse des Kaskadengliedes I unten, vorzugsweise im Fuß 13, angeordnet, während der zum Schalter 26 gehörige Druckwächter im Gehäuse des Kaskadengliedes II oben, vorzugsweise im Kopf 18, untergebracht wird. Jede an dem Kaskadenglied I oder an dem Kaskadenglied II auftretende, eine unzulässige Drucksteigerung im Innern des betreffenden Gliedes herbeiführende Störung ist also durch die Schutzeinrichtung gemäß der Erfindung infolge der Unterbrechung des Stromkreises der Überkopplungswicklungen bei 25 bzw. 26 auf der Sekundärseite (Niederspannungsseite) des Kaskadenwandlers erfaßbar.In the drawing, an embodiment of the invention is shown schematically. The cascade voltage converter consists of two completely sealed off from one another in terms of fluid technology Sections I and II, which can be transported separately from each other and placed on top of each other at the installation site and mechanically and electrically connected to one another in accordance with the cascade connection. In which an insulating jacket 11 (z. B. porcelain support) with a metal head 12 and a metal foot 13, the housing of the upper cascade member, which is filled with insulating liquid I is the iron core 14 with the high-voltage coil 15 and the coupling winding 16. The housing of the cascade member II, also consisting of an insulating jacket 17 with a head 18 and a foot 19, contains the iron core 20 with the coupling winding 21, the high-voltage coil 22 and the secondary winding 23, to which the converter burden 24 is connected. In the connecting line between the two coupling windings 16 and 21 is located in the housing of the link I. a switch 25, which is operated by a pressure switch, not shown in the drawing, in the event of an impermissible Pressure increase in the interior of the cascade member I is opened, and a switch in the housing of the member IT 26, that of a pressure monitor, also not shown, in the event of an impermissible increase in pressure is opened inside the cascade member II. Such pressure monitors, which are used as protective devices against inadmissible pressure increases, possibly also against inadmissible pressure reductions with Electrical apparatus filled with gas or insulating liquid, such as B. Transformers, instrument transformers, Capacitors, are used and, in the event of a response, a switch to output a signal or Operate commands to switch off the device are known in various embodiments, so that an explanation of their construction and mode of action can be dispensed with here. Since the connecting line containing the switches 25 and 26 is at the potential of the connecting line of the two high-voltage coils 15 and 22, i.e. at half the high voltage potential, is the pressure monitor associated with switch 25 in the housing of the cascade member I below, preferably in the foot 13, while the for Switch 26 belonging pressure monitor in the housing of the cascade link II above, preferably in the head 18, is housed. Each one occurring at the cascade element I or at the cascade element II, an impermissible one The disturbance causing an increase in pressure in the interior of the relevant limb is therefore due to the Protection device according to the invention as a result of the interruption of the circuit of the overcoupling windings at 25 or 26 on the secondary side (low voltage side) of the cascade converter can be detected.

Die Schutzeinrichtung gemäß der Erfindung ist mit Vorteil auch bei gas- oder flüssigkeitsisolierten Kaskadenspannungswandlern verwendbar, bei denen in bekannter Weise zur Erfassung von Defekten an den Hochspannungsspulen in dem Stromkreis der Überkopplungswicklungen Mittel, z. B. Schmelzsicherungen oder Uberstromauslöser, vorgesehen sind, welche auf den beim Auftreten eines Windungs- oder Lagenschlusses einer Hochspannungsspule stark ansteigenden Strom im Kreis der Überkopplungswicklungen ansprechen. In der Zeichnung ist ein solcher Über-Stromauslöser in der Verbindung der beiden Überkopplungswicklungen 16 und 21 dargestellt und mit 27 bezeichnet. Er ist zweckmäßig außen am Fuß 13 oder arn Kopf 18 angeordnet.The protective device according to the invention is also advantageous for gas-insulated or liquid-insulated cascade voltage converters can be used in which in a known manner to detect defects in the high-voltage coils in the circuit of the overcoupling windings Means, e.g. B. fuses or overcurrent releases are provided, which to that which increases sharply when a short-circuit or layer short-circuit of a high-voltage coil occurs Respond current in the circuit of the overcoupling windings. Such an overcurrent release is shown in the drawing shown in the connection of the two overcoupling windings 16 and 21 and with 27 designated. It is expediently arranged on the outside of the foot 13 or at the head 18.

In der Zeichnung ist ferner beispielsweise dargsstellt, wie sich eine Unterbrechung des Stromkreises der Überkopplungswicklungen besonders einfach bei drei zu einem symmetrischen Drehstromsystem gehörigen Kaskadenspannungswandlern erfassen läßt. Der gezeichnete Wandler mit den Gliedern I und II gehört beispielsweise zu der Phase R; von den beiden anderen ebenso aufgebauten Kaskadenwandlern der Phasen S und T sind der Einfachheit halber nur die sekundären Klemmen u_s, χ und u_r, χ sowie die an diese Klemmen angeschlossenen Bürden 28 und 29 eingezeichnet. Jedem der drei Kaskadenwandler ist nun ein Hilfswandler zugeordnet, der zweckmäßig im Fuß des unteren Kaskadengliedes untergebracht wird. Die Primärwicklungen 30, 31, 32 der Hilfswandler sind an die Sekundärklemmen der drei Kaskadenwandler angeschlossen, während die Sekundärwicklungen 33, 34, 35 in offenem Dreieck zusammengeschaltet eine Vorrichtung 36 zur Fehleranzeige und/oder zur Abgabe eines Schaltbefehles speisen. Sobald in einem oder in mehreren der drei bebürdeten, starr geerdeten Kaskadenspannungswandler der Stromkreis der Überkopplungswicklungen unterbrochen wird, ist die geometrische Summe der Spannungen an den drei Sekundärwicklungen 33, 34, 35 der Hilfswandler nicht mehr gleich Null, sondern es tritt an der offenen Dreieckschaltung eine das Ansprechen der Vorrichtung 36 bewirkende Spannung auf. Statt dreier Hilfswandler kann man auch einen Dreiphasenwandler mit freiem magnetischem Rückschluß in der gleichen Schaltung verwenden. Derartige Wandler sind in nicht starr geerdeten Netzen zur Erdschlußanzeige üblich.The drawing also shows, for example, how an interruption in the circuit of the coupling windings can be detected particularly easily with three cascade voltage converters belonging to a symmetrical three-phase system. The transducer shown with elements I and II belongs, for example, to phase R; of the other two cascade converters of phases S and T , which are also constructed, only the secondary terminals u _s , χ and u _r , χ and the loads 28 and 29 connected to these terminals are shown for the sake of simplicity. Each of the three cascade transducers is now assigned an auxiliary transducer, which is expediently accommodated in the foot of the lower cascade element. The primary windings 30, 31, 32 of the auxiliary converters are connected to the secondary terminals of the three cascade converters, while the secondary windings 33, 34, 35 connected together in an open triangle feed a device 36 for error display and / or for issuing a switching command. As soon as the circuit of the overcoupling windings is interrupted in one or more of the three heavily earthed cascade voltage converters, the geometric sum of the voltages on the three secondary windings 33, 34, 35 of the auxiliary converters is no longer zero, but one occurs in the open delta connection the response of the device 36 causing voltage. Instead of three auxiliary converters, a three-phase converter with a free magnetic return path can also be used in the same circuit. Such converters are common in non-solidly earthed networks for earth fault indication.

In manchen Fällen wird es sich empfehlen, an die Sekundärwicklung der drei Kaskadenspannungswandler eine feste Grundbelastung anzuschließen, damit der Zusammenbruch der Sekundärspannung eines der Wandler und damit die Unsymmetrie auch bei Leerlauf der Wandler oder bei schwacher Belastung ausreichend deutlich wird.In some cases it is advisable to connect the three cascade voltage transformers to the secondary winding to connect a fixed base load so that the collapse of the secondary voltage of one of the Converter and thus the asymmetry is sufficient even when the converter is idling or when the load is low becomes clear.

Falls verhindert werden soll, daß die Vorrichtung 36 anspricht, wenn in einer der drei Phasen ein Erdkurzschluß auftritt, der ja in starr geerdeten Netzen zur sofortigen Abschaltung führt, so läßt sich dies durch Einbau eines Ansprechverzögerungsgliedes in die Vorrichtung 36 erreichen.If the device 36 is to be prevented from responding if there is a short-circuit to earth in one of the three phases occurs, which leads to immediate disconnection in solidly earthed networks, this can be done by incorporating a response delay element in the device 36.

Die gemäß der Erfindung in jedem Kaskadenglied angeordneten Druckwächter können auch so ausgebildet sein, daß sie nicht nur auf unzulässige Drucksteigerungen, sondern auch auf unzulässige Druckminderungen ansprechen und den Stromkreis der Überkopplungswicklungen unterbrechen. Die Verwendung solcher Druckwächter ist besonders dann empfehlenswert, wenn es sich um druckgasisolierte Kaskadenspannungswandler handelt; denn bei solchen dürfte es interessant und wichtig sein, auch bei einer unzulässigen Absenkung des Druckes in einem der Kaskadenglieder den Überkopplungskreis zu unterbrechen und damit eine Anzeige oder einen Schaltbefehl zu bewirken.The pressure monitors arranged in each cascade element according to the invention can also be designed in this way be that they not only on impermissible pressure increases, but also on impermissible pressure reductions respond and interrupt the circuit of the overcoupling windings. The usage Such a pressure monitor is particularly recommended when it is a question of compressed gas-insulated Cascade voltage converter acts; because with such it should be interesting and important, even with one to interrupt the over-coupling circuit in an impermissible lowering of the pressure in one of the cascade elements and thus to effect a display or a switching command.

Claims

Patent claims:

1. Protective device for a gas or liquid insulated Cascade voltage converter, which consists of two or more gas or liquid technology Completely closed or separated from each other, provided with overcoupling windings and elements that can be electrically connected to one another according to the cascade connection, each of which with an on impermissible pressure changes, in particular pressure increases, is provided in its interior responding pressure switch, characterized in that when a pressure switch responds this the connection of the overcoupling windings of the cascade member in question interrupts with the overcoupling winding of the adjacent cascade link.

2. Protection device according to claim 1, characterized in that the pressure switch in the lowest cascade element in its head, arranged in the foot of the uppermost cascade element is.

3. Protection device according to claim 1 and 2, characterized in that one of more The cascade voltage transformer consisting of two elements is the middle element or the middle element Links are each equipped with two pressure monitors, one in the head, the other is arranged in the foot of the relevant limb.

4. Protection device according to claim 1 or one of the following claims for the three to Cascade voltage converter belonging to a symmetrical three-phase system, characterized in that that to detect an interruption in the circuit of the coupling windings one of the three converters is assigned an auxiliary winding to each of the three converters, which is arranged either next to the secondary winding of the cascade converter or the secondary winding of an auxiliary converter whose primary winding is different from the secondary winding of the cascade converter is fed, and that on these three auxiliary windings connected together in an open triangle a device for error display and / or is connected to issue a switching command.

5. Protection device according to claim 4, characterized in that the device for error display and / or equipped with a response delay element for issuing a switching command is.

6. Protection device according to claim 4, characterized in that the secondary windings a fixed base load is connected to the three cascade voltage converters.

7. Use of a protective device according to claim 1 or one of the following claims for gas- or liquid-insulated cascade voltage converters, in which the Overcoupling windings means, e.g. B. fuses or overcurrent releases are provided which are due to an overcurrent occurring in the circuit of the overcoupling windings speak to.

Considered publications:
German Patent No. 1,030445;
German interpretative document No. 1 052 506.

1 sheet of drawings