DE2325445B2 - Spannungswandler für eine metallgekapselte, Gas-oder flüssigkeitsisolierte Hochspannungsschaltanlage - Google Patents

Description

20 50 769 befinden sich eingebettete Elektroden entweder auf dem Potential eines Hocbspannungsleiters oder einer Metallkapsel, weil sie als Abschirmung dienen, Zur Spannungserfassung sind sie demzufolge nicht geeignet. Außerdem ist der bekannte Abstandshalter nur zum Einbau in Metallkapseln mit einem einzigen Innenleiter geeignet.

Bei dem erfindungsgemäSen Spannungswandler gestattet die Anordnung der Elektroden innerhalb einander entsprechender Äquipotentialflächen der to elektrischen Felder auch, die Elektroden in vorteilhafter Weise so auszubilden, daß sie auch außerhalb des Stützisolators liegende Bereiche aufweisen; es lassen sich also bei dem erfindungsgemäßen Meßwandler selbst bei einem verhältnismäßig dünnwandigen Stützisolator Elektroden mit einet· verhältnismäßig großen Oberfläche einssetzen, was sich günstig auf die Größe der Kapazität des jeweils von den Elektroden und dem zugeordneten Hochspannungsleiter gebildeten Oberspannungskondensator auswirkt

Die im Stützisolator eingebetteten Elektroden sind in vorteilhafter Weise über innerhalb des Stützvolators verlaufende Verbindungsleitungen mit dem jeweiligen Unterspannungskondensator verbunden, der meist außerhalb der Metallkapsel angeordnet ist Insbesondere dann, wenn in vorteilhafter Weise die Verbindungsleitungen jeweils von mehreren, in dem Stützisolator eingebetteten Steuerelektroden umgeben sind, die aus jeweils einem an einer Stelle offenen Ring bestehen, und die Steuerelektroden jeweils in unterschiedlichen Äquipotentialflächen der elektrischen Felder zwischen den Hochspannungsleitern und der Metallkapsel angeordnet sind, besteht die vorteilhafte Möglichkeit, die Elektroden verhältnismäßig nahe an dem Hochspannungsleiter anzuordnen, weil durch die von Steuerelektroden umgebenen Verbindungsleitungen keine Beeinträchtigung des Verlaufs der elektrischen Feldlinien im Bereich des Stützisolators hervorgerufen wird. Gemäß der Erfindung lassen sich also die Elektroden bei der Herstellung d<"s erfindungsgemäßen Spannungswandlers in unterschiedlichen Abständen von den Hochspannungsleitern anordnen, so daß die Möglichkeit gegeben ist, den Oberspannungskondensatoren die jeweils gewünschte Kapazität zu geben.

Meistens enthält eine Hochspannungsschaltanlage nicht nur einsn einzigen Stützisolator, sondern mehrere über die Anlage verteilte Stützisolatoren zur Halterung der Hochspannungsleiter in der Metallkapsel. Bei einer solchermaßen ausgebildeten Hochspannungsschaltanlage kann es zur Vergrößerung der Kapazität der Oberspannungskondensatoren vorteilhaft sein, in mehreren Stützisolatoren jeweils Elektroden einzubetten und die Verbindungsleitungen einander entsprechender Elektroden verschiedener Stützisolatoren zur Gewinnung von Oberspal mungskondensatoren mit großer Kapazität jeweils miteinander zu verbinden bzw. die einander entsprechenden Verbindungsleitungen gemeinsam an jeweils einen einzigen nachgeordneten Unterspannungskondensator mit nachgeschaltetem Verstärker anzuschließen. Voraussetzung dafür ist, daß die Elektroden auf jeweils einander entsprechenden Äquipotentialflächen liegen.

Die bei dem erfindungsgemäßen Spannungswandler verwendeten Elektroden können unterschiedlich ausgebildet sein; als vorteilhaft wird es angesehen, wenn sie die Gestalt von Kreiszyiinderabschnitten aufweisen.

Mittels des erfindungsgfmäßen Spannungswandlers ist nicht nur die Erfassung der Spannung zwischen jeweils einem Hochspannungsleiter und der geerdeten Metallkapsei möglich, sondern auch die Messung der Spannungen zwischen jeweils benachbarten Hochspannungsleitern, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung in dem einzigen Stützisolator im Bereich zwischen den Hochspannungsleitern jeweils eine weitere Elektrode eingebettet ist, die mit einem der zugeordneten Hochspannungsleiter jeweils einen weiteren Oberspannungskondensator jeweils eines weiteren kapazitiven Spannungsteilers mit jeweils einem weiteren Unterspannungskondensator mit nachgeordnetem weiterem Verstärker enthält

Zur Erläuterung sind in den F i g. 1 und 2 zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Spannungswandlers dargestellt; in Fig.3 ist ein Schnitt durch das Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 gezeigt

Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind in einer Metallkapsel 1 einer Hochspannungsschaltanlage 2 drei Hochspannungsleiter 3, 4 und 5 angeordnet, die von einem konusförmif «n Stützisolator 6 (siehe auch Stützisolator 36 in rig.3) in einer vorbestimmten Lage gehalten sind. In dem Stützisolator 6 sind jeweils den Hochspannungsleitern 3 bis 5 benachbart Elektroden 7, 8 und 9 angeordnet, die mit den Hochspannungsleitern 3 bis 5 jeweils einen Oberspaimungskondensator jeweils eines kapazitiven Spannungsteilers bilden, dessen jeweilige Unterspannungskondensatoren 10, 11 und 12 außerhalb der Metallkapsei 1 angeordnet sind. Die EJektroden 7 bis 9 sind auf einander entsprechenden Äquipotentialflächen der elektrischen Felder angeordnet

Die Unterspannungskondensatoren 10 bis 12 sind an die Elektroden 7 bis 9 über jeweils eine Verbindungsleitung !3,14 und 15 angeschlossen, die isoliert durch die Metallkapsel 1 hindurchgefühlt sind. An die Unterspannungskondensatoren 10 bis 12 ist jeweils ein Verstärker 16,17 und 18 angeschlossen, dem jeweils eine Bürde 19, 20 und 21 nachgeordnet ist Den Bürden 19 bis 21 werden Spannungen zugeführt die jeweils den Spannungen zwischen dem Hochspannungsleiter und der geerdeten Metallkapsel 1 proportional sind.

Während bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 die Elektroden zur Bildung jeweils eines Oberspannungskondensators verhältnismäßig nahe an der geerdeten Metallkapsel angeordnet sind, befinden sich bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 die Elektroden 30, 31 und 32 verhältnismäßig nahe an jeweils einem Hochspannungsleiter 33, 34 und 35, die mittels eines Stützisolators 36 in einer geerdeten Metallkapsel 37 in einer vorbestimmten Lage gehalten werden, jede Elektrode 30 bis 32 ist über jeweils eine Verbindungsleitung 38,39 und 40 isoliert durch die Metallkapsel 37 an jeweils eine Schaltungsanordnung angeschlossen, wie sie im Zusammenhang mit der F i g. 1 ausführlich beschrieben worden sind. Um eine Beeinflussung des elektrischen Feldes durch die eingebetteten Elektroden 30 bis 32 zu vermeiden, sind diese jeweils auf einander entsprechenden Äquipotentialflächen des elektrischen Feldes angeordnet. Zusätzlich zu dieser Maßnahme sind bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 die Verbindungsleitungen jeweils von Steuerelektroden 41,42 und 43 umgeben, die von offenen dünnen metallenen Ringen gebildet sind und ebenfalls auf Äquipotentialflächen des elektrischen Feldes angeordnet sind.

Sind die Elektroder des erfindungsgemäßen Spannungswandlers in genau symmetrischer Anordnung bezüglich der Hochspannungsleiter der Hochspannungsschaltanlage angeordnet, dann läßt sich ohne

weiteres jeweils die Spannung zwischen einem Hochspannungsleiter und der Metallkapsel ermitteln. Bei nicht genau symmetrischer Anordnung der Leiter macht sich ein Einfluß von Störspannungen bemerkbar, die aufgrund der sich zwischen jeweils einer Elektrode und den nicht angeordneten übrigen Hochspannungsleitern ausbildenden Störkapazitäten ergeben. Die Störspannungen, die sich bei symmetrischer Anordnung aufheben, kompensieren sich nunmehr weder nach Betrag noch nach Phase. In diesem Falle bedarf es einer Kompensationsanordnung, die in einer Weise ausgeführt sein kann, wie es bereits vorgeschlagen worden ist (vgl. DE-OS 23 13 478).

Die Fig.3 läßt die konusförmige Ausbildung des einzigen Stützisolators 36 deutlich erkennen sowie die Elektrode 30 mit den Steuerelektroden 41.

Mit der Erfindung wird ein Spannungswandler für eine mehrere Hochspannungsleiter führende Hochspannungsschaltanlage vorgeschlagen, der sich mit ίο geringem Aufwand herstellen läßt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1. Patentansprüche;

   I_t Spannungswandler fQr eine metallgekapselte, gas- oder flüssigkeitsisolierte Hochspannungsschaltanlage mit einer Elektrode, die mit dem Hochspannungsleiter der Anlage einen Oberspanniingskondensator eines kapazitiven Spannungsteilers mit einem Unterspannungskondensator mit nachgeordneteth Verstärker bildet, gekennzeichnet durch die Verwendung in einer mehrere Hochspannungsleiter in einer Metallkapsel führenden Hochspannungsschaltanlage, indem in einem einzigen Stützisolator (6 bzw. 36) für alle Hochspannungsleiter (3, 4, 5 bzw. 33, 34, 35) jedem Hochspannungsleiter mindestens eine Elektrode (7, 8, 9 bzw. 30, 31, 32) zugeordnet ist, die die Gestalt eines Kreiszylinderabschnittes aufweist und mit dem jeweiligen Hochspannungsleiter (3, 4,5 bzw. 33,34, 35) einen Cberspannungskondensator bildet, und durch eine derartige Anordnung der Elektroden (7, 8, 9 bzw. 30, 31, 32), daß sie auf einander entsprechenden Äquipotentialflächen der elektrischen Felder zwischen den Hochspannungsleitern (3, 4, 5 bzw. 33, 34, 35) und der Metallkapsel (1) liegen (F ig. 1 und 2).
2. 2. Spannungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden auch außerhalb des Stützisolators liegende Bereiche aufweisen.
3. 3. Spannungswandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekernzeichnet, daß die Elektroden (30,31, 32) über innerhalb des Stützisolators (36) verlaufende Verbindungsleitungin (38, 39, 40) mit dem jeweiligen Unterspannungskondensator verbunden sind (F ig. 2).
4. 4. Spannungswandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen (38, 39, 40) von mehreren in dem Stützisolator (36) eingebetteten Steuerelektroden (41,42,43) umgeben sind, die aus jeweils einem offenen dünnen, *o metallenen Ring bestehen, und daß die Steuerelektroden (41, 42, 43) jeweils auf unterschiedliche Äquipotentialflächen der elektrischen Felder zwischen den Hochspannungsleitern (33,34,35) und der Metallkapsel (37) angeordnet sind (F i g. 2).
5. 5. Spannungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Spannungen zwischen jeweils benachbarten Hochspannungsleitern in dem einzigen Stützisolator im Bereich zwischen den Hochspannungsleitern jeweils eine weitere Elektrode eingebettet ist, die mit einem der zugeordneten Hochspannungsleiter jeweils einen weiteren Oberspannungskondensator jeweils eines weiteren kapazitiven Spannungsteilers mit jeweils einem weiteren Unterspannungskondensator mit nachgeordneiem weiterem Verstärker enthält.
6. 6. Spannungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in mehreren über die Anlage verteilt angeordneten Stützisolatoren θο der Hochspannungsschaltanlage jeweils Elektroden auf einander entsprechenden Äquipotentialflächen eingebettet sind und daß einander entsprechende Verbindungsleitungen zur Gewinnung jeweils eines Oberspannungskondensators mit großer Kapazität miteinander verbunden sind.

   Die Erfindung besieht sich auf einen Spannungswandler fflr eine mefsllgekapselte, gas- oder flüssigkeitsiso-Ijerte Hochspannungsschaltanlage mit einer Elektrode, die mit dem Hochspannwngsleiter der Anlage einen Pberspannungskondensator eines kapazitiven Spannungsteilers mit einem Uhterspannungskondensatormit nacbgeordnetem Verstärker bildet.

   Ein Spannungswandler dieser Art ist in der US-PS 37 01 944 beschrieben. Hei diesem Wandler *st die Elektrode von einem Hohlzyljnder mit aufgeweiteten Enden gebildet, der den einzigen Hochspannungsleiter der Anlage konzentrisch umgibt.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spannungswandler für eine mehrere Hochspannungsleiter führende Schaltanlage zu schaffen, der sich mit geringem Aufwand herstellen läßt

   Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß erreicht durch die Verwendung des Spannungswandlers der eingangs beschriebenen Art in einer mehrere Hochspannungsleiter in der Metallkapsel führenden Hochspannungsschaltanlage, indem in einem einzigen Stützisolator für die mehreren Hochspannungsleiter jedem Hochspannungsleiter mindestens eine Elektrode zugeordnet ist, die die Gestalt eines Kreiszylinderabschnittes aufweist und mit dem jeweiligen Hochspannungsleiter einen Oberspannungskondensator bildet, und durch eine derartige Anordnung der Elektroden, daß sie auf einander entsprechenden Äquißotentialflächen der elektrischen Felder zwischen den Hochspannungsleitern und der Metallkapsel liegen.

   Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Spannungswandlers besteht darin, daß kein zusätzlicher Isolierkörper zur Aufnahme der Elektroden zur Bildung jeweils eines Oberspannungskondensators benötigt wird, da ein einziger zur Halterung der Hochspannungsleiter in der Metallkapsel erforderlicher Stützisolator zur Aufnahme der Elektroden mitverwendet wird. Zur Anordnung der Elektroden bedarf es daher bei dem erfindungsgemäßen Spannungswandler keines zusätzlichen Isolierkörpers, was sich vorteilhaft auf die Herstellungskosten auswirkt.

   Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die Abstände zwischen den Hochspannungsleitern und damit die Querschnittsabmessung der Metallkapsel am Einbauort des Spannungswandlers unverändert bleiben kann, da die Elektroden die Form von Kreiszylinderabschnitten aufweisen und im Bereich zwischen der Metallkapsel und dem jeweiligen Hochspannungsleiter liegen. Dabei werden durch die Anordnung der Elektroden auf einander entsprechenden Äquipotentialflächen der elektrischen Felder zwischen dem Hochspannungsleiter und der Metallkapsel in vorteilhafter Weise keine Feldveränderungen im Bereich des Stützisolators hervorgerufen, so daß die durch eine entsprechende Formgebung des Stützisolators erzielte günstige Feldverteilung im Bereich des Stützisolators durch die eingebetteten Elektroden nicht beeinflußt wird.

   Es ist zwar bereits eine Mehrphasen-Meßwandleranordnung bekannt (DEOS 21 16 608), bei der für jede Phase eine Elektrode zur Spannungserfassung vorgesehen ist, jedoch sind hier die Elektroden von zylindrischen Belägen auf Ansätzen eines einzigen Gießharzkörpers gebildet, in denen jeweils ein Stromleiter eingebettet ist. Der Gießharzkörper ist zum Zwecke der Herstellung der bekannten Anordnung erforderlich; als Stutzkörper für Hochspannungsleiter in einer Metallkapsel einer Schaltanlage ist er nicht vorgesehen.

   In dem isolierenden Abstandshalter nach der DE-OS