DE2363933C3 - Kombinierte Strom- und Spannungsmeßeinrichtung - Google Patents
Kombinierte Strom- und SpannungsmeßeinrichtungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine kombinierte Strom- und Spannungsmeßeinrichtung mit einem
Gießharzkörper, der als Dielektrikum für den Oberspannungskondensator
des kapazitiven Spannungsteilers mit nachgeordnetem Verstärker eines kapazitiven
Spannungsmeßteiles mitausgenutzt ist, indem der Gießharzkörper eine auf einem erdpotentialnahen
Potential befindliche, teilweise zylindrische Elektrode trägt, von dem den zu messenden Strom führenden
Primärleiter durchsetzt ist und einen Strommeßteil enthält, der einen Meßfühler aus einer eisenkernlosen
Wicklung aufweist.
Bei einem bekannten kombinierten Strom- und Spannungswandler dieser Art (DE-AS 11 14 921) ist der
Oberspannungskondensator des kapazitiven Teilers von zwei leitenden Belägen gebildet, die auf die Wicklungsisolation
des Strommeßteils aufgebracht sind. Dies ist nicht nur relativ aufwendig, sondern führt auch zu einem
Oberspannungskondensator, dessen Kapazität wegen der komplizierten Gestalt der Beläge kaum vorausbestimmbar
ist.
Außerdem läßt die Konstruktion dieses bekannten kombinierten Strom- und Spannungswandlers insofern
zu wünschen übrig, als dadurch eine verhältnismäßig großvolumige Ausführung entsteht; dies ist darauf
zurückzuführen, daß ein relativ großer Strommeßteil in Form einer Sekundärwicklung mit Eisenkern verwendet
wird, der zu einem entsprechend großen Gießharzkörper führt. Dadurch werden die Herstellungskosten und
auch das Gewicht des bekannten kombinierten Wandlers verhältnismäßig hoch.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kombinierte Strom- und Spannungsmeßeinrichtung
vorzuschlagen, die sich sowohl hinsichtlich der Herstellungskosten
als auch der Baugröße sowie der Ausbildung des Oberspannungskondensators vorteilhaft von
der bekannten Ausführung unterscheidet
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer kombinierten Strom- und Spannungsmeßeinrichtung der eingangs
ίο beschriebenen Art erfindungsgemäß die vollkommen
zylindrisch ausgebildete Elektrode in dem Gießharzkörper eingebettet und bildet mit einem sie durchsetzenden,
stabförmig ausgebildeten Primärleiter den Oberspannungskondensator des kapazitiven Spannungsteilers;
die eisenkernlose Wicklung umgibt die zylindrische Elektrode auf ihrer Außenseite, und beiderseits der
zylindrischen Elektrode sind geerdete Schutzringelektroden in dem Gießharzkörper eingebettet; mindestens
eine Einrichtung mit einem Eisenkern und aufgebrachter Wicklung ist im Gießharzkörper vorhanden, die die
eine Schutzringelektrode auf ihrer vom Primärleiter abgewandten Seite umgibt und mit dem Primärleiter
einen Sättigungsstromwandler bildet, und die Enden der eisenkernlosen Wicklung sind an den Eingang eines
weiteren Verstärkers angeschlossen, dessen Betriebsspannung von der Wicklung des Sättigungsstromwandlers
abgegeben wird.
Die erfindungsgemäße kombinierte Strom- und Spannungsmeßeinrichtung weist zunächst den Vorteil
auf, daß bei ihr ein Oberspannungskondensator unter Verwendung einer einzigen in den Gießharzkörper
eingebetteten zylindrischen Elektrode ermöglicht ist, weil die andere Elektrode des Oberspannungskondensators
von dem den zu messenden Strom führenden Primärleiter selbst gebildet ist. Die zylindrische
Elektrode hat auch die Funktion, zu einer Vergleichmäßigung der Spannungsbeanspruchung des Gießharzes
zwischen dem Hochspannungsleiter und der eisenkernlosen Wicklung beizutragen, so daß infolge der
Verwendung der zylindrischen Elektrode auch der Gießharzkörper verhältnismäßig dünn bemessen werden
kann. Dadurch ergibt sich eine verhältnismäßig kompakte Bauform des Gießharzkörpers und eine
Einsparung an Gießharz. Zu diesen vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemäßen kombinierten
Strom- und Spannungsmeßeinrichtung trägt noch zusätzlich bei, daß der Strommeßteil aus einer
eisenkernlosen Wicklung besteht, die infolge Fehlens eines Eisenkernes eine kompakte Ausführung der
gesamten Einrichtung erleichtert. Darüber hinaus wird durch die Verwendung einer eisenkernlosen Spule das
Auftreten von Sättigungserscheinungen und damit ein
erhöhter Wandlerfehler bei Überströmen vermieden.
Es ist zwar bereits bekannt (DE-PS 7 16 374), eine Anordnung zur kapazitiven Messung der Spannung
dadurch zu gewinnen, daß bei einem Einleiterstromwandler der Durchführungsbolzen in der Nähe der
Fassung mit einem zylindrischen Metallschirm umgeben ist, jedoch geht aus dieser Patentschrift nicht hervor, in
welcher Weise dieser zylindrische Metallschirm anzuordnen ist und daß dieser zylindrische Metallschirm
außerdem zu einer Entlastung der Isolation beiträgt, indem die Sekundärwicklung des Stromwandlers
außerhalb des zylindrischen Metallschirms angeordnet ist, wie dies bei der erfindungsgemäße Meßeinrichtung
Mer Fall ist. Bei dem bekannten Einleiterstromwandler handelt es sich im übrigen offensichtlich um einen
Wandler, bei dem ein die Sekundärwicklung traeender
Eisenkern zur Gewinnung der Sekundärgröße eingesetzt
ist, also keine eisenkernlose Wicklung wie bei der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung.
Ferner ist eine kombinierte Strom- und Spannungsmeßeinrichtung mit einem Oberspannungskondensator
bekannt (DE-OS 21 25 297), der aus dem Primärleiter
und einem zylindrisch ausgebildeten Belag auf einem Gießharzkörper besteht und bei dem Schutzringelektroden
vorhanden sind, jedoch ist hier nicht die zylindrische Elektrode im Gießharz eingebettet, um —
wie es bei der erfindungsgemäßen Einrichtung der Fall ist — eine Vergleichmäßigung der Spannungsbeanspruchung
des Gießharzes und damit einen möglichst geringen Abstand der eisenkernlosen Wicklung vom
Primärleiter zu erreichen. Ferner weist die bekannte is
Einrichtung keinen Sättigungsstromwandler auf, der im Bereich zumindest einer Schutzringelektrode angeordnet
ist Die Verwendung des Sättigungsstromwandlers zusammen mit der eisenkernlosen Wicklung bringt den
Vorteil, daß ein der eisenkernlosen Wicklung nachgeordneter Verstärker mit Betriebsenergie aus dem
Sättigungsstromwandler versorgt werden kann. Es ist damit hinsichtlich des Strommeßteils eine kombinierte
Strom- und Spannungsmeßeinrichtung geschaffen, die wegen der Verwendung einer eisenkernlosen Wicklung
optimale meßtechnische Eigenschaften aufweist und infolge Verwendung eines zusätzlichen Sättigungsstromwandlers
keine zusätzliche Hilfsenergie zur Speisung des der eisenkernlosen Wicklung nachgeordneten
Verstärkers benötigt.
Wie oben bereits ausgeführt wurde, ist bei -,1er erfindungsgemäßen kombinierten Strom- und Spannungsmeßeinrichtung
die Anordnung der zylindrischen Elektrode derart getroffen, daß sie zu einer Vergleichmäßigung
der Spannungsbeansp' uchung des zwischen dem Primärleiter und der eisenkernlosen Wicklung
liegenden Bereiches des Gießharzkörpers beiträgt; die zylindrische Elektrode ist daher vorteilhafterweise auf
einem erdpotentialnahen Potential angeordnet.
Neben der zylindrischen Elektrode sind in dem Gießharzkörper an beiden Seiten Schutzringelektroden
eingebettet, die sich vorteilhaft auf den Verlauf des elektrischen Feldes zwischen der zylindrischen Elektrode
und dem Primärleiter auswirken und außerdem ebenfalls zur Vergleichmäßigung der elektrischen
Beanspruchung des Gießharzkörpers beitragen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung ist mindestens eine
Einrichtung mit einem Eisenkern und aufgebrachter Wicklung vorhanden, die die eine Schutzringelektrode
auf ihrer vom Primärleiter abgewandten Seite umgibt und mit dem Primärleiter einen Sättigungsstromwandler
bildet; die Enden der eisenkernlosen Wicklung sind an dem Eingang eines weiteren Verstärkers angeschlossen,
dessen Betriebsspannung von der Wicklung des Sättigungsstromwandlers abgegeben wird. Durch eine
derartige Ausführung der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung ist eine Unabhängigkeit des Strommeßteiles
von einer zusätzlichen Betriebsspannungsquelle erreicht. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, die
erfindungsgemäße Meßeinricrü.i,!·* ohne einen Sättigungsstromwandler
zu betreiben, indem dann auf eine zur Verfügung zu stellende Betriebsspannungsquelle
zurückgegriffen wird, die zur Speisung des Verstärkers des Spannungsmeßteiles in der Regel ohnehin vorgesehen
sein wird. Es tritt in diesem Falle nur eine stärkere Belastung der Betriebsspannungsquelle ein, was insbesondere
dann störend ist, wenn die Betriebsspannungsquelle aus Batterien besteht
'Die Einrichtung mit Eisenkern und aufgebrachter Wicklung kann grundsätzlich unterschiedlich angeordnet
sein; beispielsweise kann die Einrichtung auf dem Gießharzkörper aufgebracht sein. Als vorteilhaft wird
es jedoch schon zum Schütze vor Beschädigungen angesehen, wenn die Einrichtung mit Eisenkern und
Wicklung ebenso wie die eisenkernlose Wicklung in dem Gießharzkörper eingebettet ist.
Dem vorzugsweise von dem Sättigungsstromwandler gespeisten Verstärker der erfindungsgemäßen Einrichtung
kann direkt eine elektronische Schutzeinrichtung oder ein entsprechender Zähler nacbgeordnet sein. Ist
eine Fernübertragung des von dem Strommeßteil abgegebenen Sekundärwertes erwünscht dann ist dem
weiteren Verstärker vorteilhafterweise ein Spannungs-Frequenz-Umsetzer nachgeordnet
Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen kombinierten
Strom- und Spannungsmeßeinrichtung dargestellt
Die erfindungsgemäße kombinierte Strom- und Spannungsmeßeinrichtung enthält einen Gießharzkörper
1, der zur Verlängerung des Kriechweges mit Rippen 2 versehen ist. Der Gießharzkörper 1 ist von
einem Primärleiter 3 durchsetzt, der an der zu messenden Spannung liegt und den zu messenden Strom
führt.
In dem Gießharzkörper 1 ist eine zylindrische Elektrode 4 eingebettet, die mit dem Primärleiter 3 den
Oberspannungskondensator eines kapazitiven Spannungsteilers bildet, dessen Unterspannungskondensator
5 außerhalb des Gießharzkörpers 1 angeordnet ist. Dem kapazitiven Spannungsteiler ist ein Verstärker 6
nachgeordnet, dessen einer Eingang 7 geerdet ist; der andere Eingang 8 des Verstärkers 6 ist mit dem
erdabgewandten Anschluß 9 des Unterspannungskondensators 5 verbunden. An den Verstärker 6 ist ein
Widerstahd 10 angeschlossen. Dem Widerstand 10 ist ein Spannungsmeßgerät H parallelgeschaltet, an dem
eine der Spannung am Primärleiter 3 proportionale Spannung abgelesen werden kann.
Der Gießharzkörper 1 der erfindungsgemäßen kombinierten Strom- und Spannungsmeßeinrichtung
enthält neben der zylindrischen Elektrode 4 einen Strommeßteil, der aus einer eisenkernlosen Wicklung 18
und mindestens einer Einrichtung 19 besteht, die einen Eisenkern 20 mit Wicklung 21 enthält. Die Einrichtung
19 mit Eisenkern 20 und Wicklung 21, die außerhalb einer Schutzringelektrode 13 angeordnet ist, bildet
zusammen mit dem Primärleiter 3 einen Sättigungsstromwandler. Sie sorgt dafür, daß unter Verwendung
eines an die Wicklung 21 angeschlossenen Gleichrichters 22 ein an die Enden der eisenkernlosen Wicklung 18
angeschlossener Verstärker 23 mit Betriebsenergie versorgt werden kann. Von dem Verstärker 23 wird
dann eine Spannung abgegeben, die ein Maß für den Strom im Primärleiter 3 ist und die gegebenenfalls in
einer elektronischen Schutzanordnung weiterverarbeitet werden kann. Wird eine Fernübertragung der
Ausgangsspannung des Verstärkers 23 gewünscht, oder ist dies sogar erforderlich, dann ist dem Verstärker 23
zweckmäßigerweise ein Analog-Digital-Umsetzer 24 nach^eordnet, der an seinem Ausgang 25 bei Verwendung
eines Spannungs-Frequenz-Umsetzers eine dem Strom in Primärleiter 3 proportionale Frequenz abgibt.
Um die Stromversorgung des Verstärkers 23 und gegebenenfalls auch des Analog-Digital-Umsetzers 24
auch bei kleinen Strömen im Primärleiter 3 zu gewährleisten, können mehrere Einrichtungen mit
Eisenkern und Wicklung vorgesehen sein, die jeweils einen Sättigungsstromwandler mit dem Primärleiter 3
bilden. In der Figur ist nur eine weitere Einrichtung 26 dargestellt, die außerhalb einer weiteren Schutzringelektrode
14 angeordnet ist. Diese Einrichtung 26 wird bei kleinen Strömen im Primärleiter 3 zwec
weise in Reihe mit der Einrichtung 19 und gi falls weiteren Einrichtungen geschaltet, wöbe
Reihenschaltung elektronische Umschaltmitti det werden können; diese sind der besseren 1
lichkeit halber in der Figur nicht dargestellt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1
Patentanspruch:
Patentanspruch:
Kombinierte Strom- und Spannungsmeßeinrichtung
mit einem Gießharzkörper, der als Dielektrikum für den Oberspannungskondensator des kapazitiven
Spannungsteilers mit nachgeordnetem Verstärker eines kapazitiven Spannungsmeßteiles mitausgenutzt
ist, indem der Gießharzkörper eine auf einem erdpotentialnahen Potential befindliche, teilweise
zylindrische Elektrode trägt, von dem den zu messenden Strom führenden Primärleiter durchsetzt
ist und einen Strommeßteil enthält, der einen Meßfühler aus einer eisenkernlosen Wicklung
aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die vollkommen zylindrisch ausgebildete Elektrode
(4) in dem Gießharzkörper (1) eingebettet ist und mit einem sie durchsetzenden, stabförmig ausgebildeten
Primärleiter (3) den Oberspannungskondensator des kapazitiven Spannungsteilers bildet, daß die eisenkernlose
Wicklung (18) die zylindrische Elektrode (4) auf ihrer Außenseite umgibt, daß beiderseits der
zylindrischen Elektrode (4) geerdete Schutzringelektroden (13, 14) in dem Gießharzkörper (1)
eingebettet sind, daß mindestens eine Einrichtung (19) mit einem Eisenkern (20) und aufgebrachter
Wicklung (21) im Gießharzkörper (1) vorhanden ist, die die eine Schutzringelektrode (13) auf ihrer vom
Primärleiter (3) abgewandten Seite umgibt und mit dem Primärleiter (3) einen Sättigungsstromwandler
bildet, und daß die Enden der eisenkernlosen Wicklung (18) an den Eingang eines weiteren
Verstärkers (23) angeschlossen sind, dessen Betriebsspannung von der Wicklung (21) des Sättigungsstromwandlers
abgegeben wird.
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