DE9217807U1 - Toroidal current transformer - Google Patents
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Abstract
Description
BESCHREIBUNGDESCRIPTION
RingkernstromwandlerToroidal current transformer
Die Erfindung bezieht sich auf einen Ringkernstromwandler zum Einbau in eine auf Erdpotential liegende, einen Hochspannungsleiter umgebende Metallkapselung mit wenigstens einem Ringkern, der eine Wicklung mit die Metallkapselung durchsetzenden Zuleitungen und eine die Wicklung umgebende metallische Abschirmung aufweist.The invention relates to a toroidal core current transformer for installation in a metal enclosure at earth potential surrounding a high-voltage conductor, with at least one toroidal core having a winding with supply lines passing through the metal enclosure and a metallic shield surrounding the winding.
Ein derartiger Ringkernstromwandler ist beispielsweise aus der DE-OS 41 06 034 bekannt. Bei dem dort dargestellten Stromwandler besteht die metallische Abschirmung aus einer auf den Ringkern aufgebrachten, geerdeten Wicklung. Die das Meßsignal führenden Zuleitungen des Stromwandlers sind zum Anschluß an ein Meßgerät aus der Metallkapselung herausgeführt. Such a toroidal core current transformer is known, for example, from DE-OS 41 06 034. In the current transformer shown there, the metallic shielding consists of a grounded winding applied to the toroidal core. The current transformer's supply lines carrying the measuring signal are led out of the metal casing for connection to a measuring device.
Innerhalb einer Schaltanlage, in die ein derartiger Ringkernstromwandler eingebaut ist, können, beispielsweise durch die Betätigung von Trennschaltern, transiente Überspannungen auftreten, die zu Störungen in Form von Wanderwellen innerhalb der Metallkapselung führen. In einem Stromwandler können durch solche transienten Überspannungen hohe Störspannungen erzeugt werden, die beim Betrieb des Stromwandlers zu erheblichen Störungen in der angeschlossenen Meßelektronik führen können.Within a switchgear in which such a toroidal current transformer is installed, transient overvoltages can occur, for example due to the operation of isolating switches, which lead to interference in the form of travelling waves within the metal casing. In a current transformer, such transient overvoltages can generate high interference voltages, which can lead to considerable interference in the connected measuring electronics when the current transformer is in operation.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Stromwandler der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß das Störpotential durch transiente Überspannungen weiter reduziert wird.The invention is therefore based on the object of designing a current transformer of the type mentioned at the outset in such a way that the interference potential caused by transient overvoltages is further reduced.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zuleitungen eine metallische Schirmhülle aufweisen, deren erstes Ende direkt an der Abschirmung angeordnet und mit dieser leitend verbunden ist und daß die metallische Schirmhülle an ihrem zweiten Ende im Bereich eines Meßanschlusses mit dem Erdpotential verbunden ist.The object is achieved according to the invention in that the supply lines have a metallic shielding sheath, the first end of which is arranged directly on the shielding and is conductively connected to it and that the metallic shielding sheath is connected to the earth potential at its second end in the area of a measuring connection.
Durch die metallische Schirmhülle wird vermieden, daß durch elektrische Wanderwellen infolge von transienten Überspannungen innerhalb der Zuleitungen Ströme induziert werden, die einen Spannungsabfall entlang der Meßleitungen erzeugen und damit Überspannungen an dem Meßanschluß verursachen. Hierzu ist es notwendig, daß das erste Ende der metallischen Schirmhülle direkt an der Abschirmung angeordnet und mit dieser leitend verbunden ist, so daß sich im Bereich des Austritts der Zuleitungen aus der Wicklung kein Abschnitt ergibt, in dem elektrische Störungen die Zuleitungen durchsetzen. Wichtig ist weiterhin, daß die metallische Schirmhülle an ihrem zweiten Ende im Bereich eines Meßanschlusses mit dem Erdpotential verbunden ist, so daß an diesem zweiten Ende ein definiertes Referenzpotential zur Verfügung steht.The metallic shielding prevents electrical travelling waves from inducing currents within the supply lines as a result of transient overvoltages, which generate a voltage drop along the measuring lines and thus cause overvoltages at the measuring connection. To do this, it is necessary that the first end of the metallic shielding is arranged directly on the shield and is conductively connected to it, so that there is no section in the area where the supply lines exit the winding in which electrical interference can penetrate the supply lines. It is also important that the metallic shielding is connected to the earth potential at its second end in the area of a measuring connection, so that a defined reference potential is available at this second end.
Hierfür ist es ohne Belang, ob die metallische Abschirmung durch den Einfluß der elektrischen Störungen ein Störspannungspotential gegenüber der Metallkapselung aufweist. Wichtig ist, daß die zwischen den Zuleitungen und der metallischen Abschirmung auftretende, zu messende Differenzspannung ebenso groß ist wie im Bereich des Meßanschlusses die Spannung zwischen den Zuleitungen und der Metallkapselung. It is irrelevant whether the metallic shielding has an interference voltage potential compared to the metal casing due to the influence of electrical interference. What is important is that the differential voltage to be measured that occurs between the supply lines and the metallic shielding is as large as the voltage between the supply lines and the metal casing in the area of the measuring connection.
Die elektrischen Störpotentiale auf der metallischen Schirmhülle werden durch Ströme ausgeglichen, die entlangThe electrical interference potentials on the metallic shielding are balanced by currents that flow along
der metallischen Schirmhülle bis zum Meßanschluß und von dort über Masse zurück zur Metallkapselung der Schaltanlage fließen. Auf die zu messenden Spannungen haben solche Ausgleichsströme keinen Einfluß.the metal shield cover to the measuring connection and from there via ground back to the metal casing of the switchgear. Such compensating currents have no influence on the voltages to be measured.
Die Erfindung kann dadurch vorteilhaft ausgestaltet werden, daß die Zuleitungen einen die metallische Schirmhülle wenigstens zum Teil umgebenden Schirmmantel aufweisen, der mit einer den Stromwandler umgebenden geerdeten Schirmelektrode leitend verbunden und im Bereich des Meßanschlusses ebenfalls mit dem Erdpotential verbunden ist.The invention can be advantageously designed in that the supply lines have a shielding jacket that at least partially surrounds the metallic shielding sheath, which is conductively connected to a grounded shielding electrode surrounding the current transformer and is also connected to the ground potential in the area of the measuring connection.
Dieser zusätzliche Schirmmantel ist gegenüber der Schirmhülle isoliert und bewirkt, daß elektrische Störungen lediglich zu Störpotentialen auf dem Schirmmantel und nicht zu Störpotentialen auf der metallischen Schirmhülle führen, so daß die Ausgleichsströme zum Ausgleich der Störpotentiale durch den Schirmmantel fließen und nicht durch die metallische Schirmhülle.This additional shielding jacket is insulated from the shielding cover and ensures that electrical interference only leads to interference potentials on the shielding jacket and not to interference potentials on the metallic shielding cover, so that the compensating currents to compensate for the interference potentials flow through the shielding jacket and not through the metallic shielding cover.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die metallische Abschirmung durch eine elektrisch leitende Folie gebildet ist, die zur Vermeidung einer Kurzschlußwicklung einen isolierenden Spalt aufweist. A further advantageous embodiment of the invention provides that the metallic shield is formed by an electrically conductive foil which has an insulating gap to prevent a short-circuit winding.
Durch eine solche Abschirmfolie, die beispielsweise entweder durch eine metallisierte Kunststoffolie oder durch eine Metallfolie gebildet sein kann, ist eine ideale Abdichtung und metallische Kapselung der Wicklung gegen störende elektromagnetische Einflüsse gegeben. Die Folie muß einen isolierenden Spalt aufweisen, um eine Kurzschlußwindung um den Ringkern zu vermeiden, in der hoheSuch a shielding foil, which can be formed either by a metallized plastic foil or by a metal foil, provides an ideal seal and metallic encapsulation of the winding against disruptive electromagnetic influences. The foil must have an insulating gap in order to avoid a short-circuit winding around the toroidal core, in which high
Ströme fließen würden. Zu diesem Zweck kann die Folie einen Spalt aufweisen, an dem die Wicklung des Stromwandlers freiliegt. Es ist aber auch denkbar, die Folie im Bereich des Spaltes unter Zwischenlage einer Isolierschicht überlappen zu lassen, um auf diese Weise den Spalt möglichst klein zu gestalten. Es kann beispielsweise die Folie oberhalb ihrer elektrisch leitenden Schicht eine Isolierschicht aufweisen.currents would flow. For this purpose, the foil can have a gap where the winding of the current transformer is exposed. However, it is also conceivable to overlap the foil in the area of the gap with an insulating layer in between, in order to make the gap as small as possible. For example, the foil can have an insulating layer above its electrically conductive layer.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Folie als Bandwicklung mit gegeneinander isolierten Wicklungslagen auf dem Ringkern ausgebildet ist.A further advantageous embodiment of the invention provides that the foil is designed as a tape winding with mutually insulated winding layers on the toroidal core.
Es kann beispielsweise ein metallisiertes Band als Folie verwendet werden, das auf einer Seite mit einer klebenden Schicht und auf der anderen Seite mit einer isolierenden Schicht versehen ist. Die Wicklung darf nicht geschlossen werden, um einen Kurzschlußstrom um den Ringkern herum zu vermeiden. Eine solche Bandwicklung läßt sich insbesondere fertigungstechnisch einfach aufbringen. Außerdem kann die Folie zu Wartungszwecken leicht ganz oder teilweise vorübergehend abgenommen werden.For example, a metallized tape can be used as a foil, which has an adhesive layer on one side and an insulating layer on the other. The winding must not be closed in order to avoid a short-circuit current around the toroidal core. Such a tape winding is particularly easy to apply in terms of production technology. In addition, the foil can easily be temporarily removed in whole or in part for maintenance purposes.
Die Erfindung wird anschließend anhand einer Zeichnung in einer Figur dargestellt und nachfolgend beschrieben.The invention is then illustrated in a drawing in a figure and described below.
Innerhalb eines rohrförmigen Teils einer Metallkapselung ist ein zylindrisch ausgebildeter Ringkernstromwandler 2 angeordnet. Der Übersichtlichkeit halber ist nur ein Ringkern 3 in der Figur dargestellt.A cylindrical toroidal current transformer 2 is arranged within a tubular part of a metal casing. For the sake of clarity, only one toroidal core 3 is shown in the figure.
Die Ringkerne umgeben einen Hochspannung führenden Leiter 4 und sind gegenüber dem elektrischen Feld durch eineThe toroidal cores surround a high-voltage conductor 4 and are protected from the electric field by a
Schirmelektrode 5 abgeschirmt. Die Schirmelektrode 5 weist einen Spalt 6 auf, durch den verhindert wird, daß die Schirmelektrode 5 mit der Metallkapselung 1 eine Kurzschlußwindung um die Ringkerne 3 herum bildet, in dem durch den den Hochspannungsleiter 4 durchfließenden Strom ein Ringstrom induziert würde. Durch den Spalt 6 gelangen jedoch noch elektrische Störungen in den Bereich der Ringkerne 3.Shield electrode 5 is shielded. The shield electrode 5 has a gap 6, which prevents the shield electrode 5 with the metal encapsulation 1 from forming a short-circuit winding around the ring cores 3, in which a ring current would be induced by the current flowing through the high-voltage conductor 4. However, electrical interference still reaches the area of the ring cores 3 through the gap 6.
Jeder Ringkern ist von einer in der Figur symbolisch dargestellten Sekundärwicklung 7 umgeben, in der ein von dem Strom im Hochspannungsleiter 4 abhängiges elektrisches Signal durch Induktion erzeugt wird. Das elektrische Signal wird durch die Zuleitungen 8, 9 einem Meßanschluß 10 zugeführt.Each toroidal core is surrounded by a secondary winding 7, shown symbolically in the figure, in which an electrical signal dependent on the current in the high-voltage conductor 4 is generated by induction. The electrical signal is fed to a measuring connection 10 via the supply lines 8, 9.
Die Ringkerne sind von je einer Abschirmung 11 in Form einer Abschirmfolie umgeben, die durch einen Spalt 12 unterbrochen ist, um eine Kurzschlußwicklung zu vermeiden.The toroidal cores are each surrounded by a shield 11 in the form of a shielding foil, which is interrupted by a gap 12 in order to avoid a short-circuit winding.
Die Zuleitungen 8, 9 weisen eine metallische Schirmhülle 13 auf, die an ihrem ersten Ende 14 direkt leitend mit der Folie 11 verbunden ist. An ihrem zweiten Ende 15 ist die Schirmhülle 13 im Bereich des Meßanschlusses 10 geerdet. Dabei ist berücksichtigt, daß die Verbindung der Schirmhülle 13 bzw. des Schirmmantels 16 mit dem Erdpotential des Meßanschlusses 10 so gestaltet ist, daß die Zuleitungen 8, 9 auch in diesem Bereich möglichst gut abgeschirmt sind und daß der Erdanschluß der Schirmhülle 13 bzw. des Schirmmantels 16 möglichst kurz gefaßt ist.The supply lines 8, 9 have a metallic shielding sleeve 13, which is directly connected to the foil 11 at its first end 14. At its second end 15, the shielding sleeve 13 is earthed in the area of the measuring connection 10. It is taken into account that the connection of the shielding sleeve 13 or the shielding jacket 16 to the earth potential of the measuring connection 10 is designed in such a way that the supply lines 8, 9 are also shielded as well as possible in this area and that the earth connection of the shielding sleeve 13 or the shielding jacket 16 is as short as possible.
Es ist ein die Schirmhülle 11 umgebender Schirmmantel vorgesehen, der die Zuleitungen 8, 9 und die Schirmhülle 13 umgibt und im Bereich des Meßanschlusses 10 geerdetA shielding jacket is provided which surrounds the shielding sleeve 11, the supply lines 8, 9 and the shielding sleeve 13 and is earthed in the area of the measuring connection 10.
ist. Hierdurch werden in der Schirmhülle 11 keine Ausgleichsströme induziert. Dies ergibt eine weitere Absenkung der Störspannungpotentiale.As a result, no compensating currents are induced in the shielding sheath 11. This results in a further reduction in the interference voltage potentials.
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