УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ТОКА Российский патент 2016 года по МПК H01F38/30 H01F27/40 

Настоящее изобретение относится к устройству преобразователя тока с первичной частью, которая окружена корпусом с по меньшей мере одним электроизолирующим зазором, расположенным между первой и второй электропроводной частью корпуса, и пересекает вторичную часть.

Подобное устройство преобразователя тока известно, например, из выложенной заявки DE 10 2005 003 870 А1. Подобное устройство преобразования тока имеет первичную часть, которая окружена электропроводным корпусом. Электропроводный корпус, со своей стороны, окружен вторичной частью, так что первичная часть также пересекает вторичную часть. Электропроводный корпус имеет электроизолирующий зазор. Электроизолирующий зазор ограничивает распространение паразитных токов в корпусе, которые могли бы повлиять на результаты измерений устройства преобразования тока.

Устройства преобразователя тока могут предпочтительным образом использоваться, чтобы иметь возможность регистрировать токи, которые протекают в высоковольтных установках. В подобных установках предусматривается, что электропроводные части, которые не служат проведению тока в качестве фазных проводников, должны нагружаться потенциалом земли. Так, например, все электропроводные корпусы, несущие элементы, запорные решетки и т.д., должны нагружаться потенциалом земли. Тем самым предотвращается возникновение нежелательных зарядов, которые при касании, например, обслуживающим персоналом могут привести к протеканию электрического тока, несущему угрозу для обслуживающего персонала.

Если в устройстве преобразования тока предусмотрен электроизолирующий зазор, чтобы две части электропроводного корпуса электрически изолировать друг от друга, то заземление обеих частей корпуса не может осуществляться без проблем. Если бы обе части корпуса по причинам безопасности были заземлены так, что вторичную часть пересекает путь заземления тока, то зазор был бы короткозамкнут и электроизолирующее действие зазора пропало бы. Тем самым заземление всех частей корпуса по причинам надежности работы может осуществляться только вне вторичной части. Однако необходимо гарантировать безопасность функционирования также внутри вторичной части.

Поэтому задачей изобретения является создание устройства преобразователя тока, которое при эффективном электроизолирующем зазоре имеет улучшенную эксплуатационную безопасность.

В соответствии с изобретением задача решается устройством преобразователя тока вышеуказанного типа тем, что зазор шунтируется устройством защиты от перенапряжений.

Электропроводные части корпуса являются, например, частями корпуса, который окружает первичную часть. Первичная часть является, например, электрическим фазным проводником, через который протекает электрический ток, возбуждаемый напряжением. При этом фазный проводник должен поддерживаться и позиционироваться электрически изолированно по отношению к потенциалу земли. Первичная часть должна таким образом поддерживаться также электрически изолированно по отношению к частям корпуса. Корпус имеет по меньшей мере на одной стороне зазора, то есть на одной из частей корпуса, потенциал земли. Для того чтобы осуществить электрическую изоляцию фазного проводника по отношению к этому потенциалу земли, область вокруг первичной части заполнена электроизолирующей средой, предпочтительно флюидом. Этот флюид может, например, представлять собой газ, находящийся под повышенным давлением. Пригодными являются, например, гексафторид серы (элегаз), азот или смесь с этими газами. Корпус может быть частью капсулирования, которое вмещает и ограничивает флюид. В частности, при повышенном внутреннем давлении корпус должен выполняться соответственно прочным на сжатие и герметичным (флюидонепроницаемым). Переход от электропроводных частей к электроизолирующему зазору и сам электроизолирующий зазор должны соответствовать требованиям к резервуару высокого давления. Корпус вместе с зазором выполнен при этом герметичным и прочным на сжатие. Соответственно, соединительные элементы корпуса должны выполняться герметичными. При этом является предпочтительным, если корпус выполнен по существу в трубчатой форме, причем на торцевой стороне размещены в качестве соединительных элементов соответствующие фланцы, чтобы соединять корпус через фланцы с другими компонентами капсулирования. В качестве фланцев пригодны, например, пластинчатые фланцы, причем к плоскости фланца примыкает уплотнительный элемент, например упруго деформируемое уплотнительное кольцо круглого сечения. Уплотнительное кольцо круглого сечения может при этом вдавливаться в выемку и при этом его уплотняющее действие может разворачиваться на соединительном элементе корпуса.

Размещенная внутри устройства преобразователя тока первичная часть в форме фазного проводника окружена корпусом. Вне корпуса размещена вторичная часть устройства преобразователя тока. Вторичная часть является, например, обмоткой, которая бесконтактным образом регистрирует параметр, получаемый из протекания тока, например магнитное поле, и определяет пропорциональное отображение этого параметра. На основе преобразованной вторичной частью информации тока можно сделать вывод о протекании тока в первичной обмотке. За счет этого можно бесконтактным образом регистрировать протекание тока в фазном проводнике и тем самым получать информацию о состоянии фазного проводника.

Размещение фазного проводника внутри капсулирования из электропроводного материала может вести к возникновению токов внутри корпуса. Ток в корпусе индуцируется, например, протекающим в первичной части током. Наряду с этим током также другие компоненты могут вызывать протекание тока в корпусе. При суммировании протекающих в первичной части и в корпусной части токов они компенсируются почти полностью. Тем самым бесконтактное измерение тока в первичной части вне корпуса подвержено большим погрешностям или едва ли возможно. За счет введения электроизолирующего зазора протекание тока в корпусе в области устройства преобразователя тока прерывается, так что компенсация магнитных полей протекающего в первичной обмотке тока и протекающего через корпусные части тока больше невозможна. Тем самым вторичная часть может регистрировать ток, протекающий в первичной части. Зазор может выполняться различным образом. Зазор может, например, обтекаться газообразной или жидкой изолирующей средой. Однако также может предусматриваться твердотельная изоляция для образования зазора. Посредством твердотельной изоляции является возможным соединять обе части корпуса и через зазор также передавать механические усилия между обеими частями корпуса.

Электроизолирующий зазор должен предпочтительно охватываться вторичной частью азимутально, то есть исходя от первичной части, электроизолирующий зазор, проходящий замкнутым образом по азимутальной траектории, должен перекрываться вторичной частью. Прерывающее действие зазора для паразитных токов, таких как обратные токи и вихревые токи, осуществляется в непосредственной близости к вторичной части. Вторичная часть остается почти не подверженной влиянию вызванных паразитными токами помех, так что обеспечивается возможность точного измерения протекающего в первичной части тока.

В качестве вторичной части могут использоваться различные конструкции. Так, например, может предусматриваться, что устройство преобразователя тока работает по трансформаторному принципу. Функционирующий в качестве первичной части фазный проводник действует как первичная обмотка трансформатора, а вторичная часть имеет вторичную обмотку, причем во вторичной обмотке индуцируется соответствующее напряжение, которое может возбуждать ток. Через коэффициент трансформации и измеряемые во вторичной части электрические параметры, такие как ток, напряжение, фазовое положение, может отображаться ток в первичной части устройства преобразователя тока.

Однако могут предусматриваться также альтернативные выполнения вторичной части. Например, могут применяться полупроводниковые компоненты, такие как датчики Холла, чтобы регистрировать поле тока первичной части. Однако также могут использоваться волоконно-оптические обмотки.

В волоконно-оптическую обмотку, которая представляет собой обмотку вторичной части, вводится поляризованный свет с определенным положением его плоскости поляризации. Посредством вызываемых протекающим в первичной части током магнитных полей положение плоскости поляризации может изменяться. Изменение положения плоскости поляризации является мерой протекающего в первичной части электрического тока. Тем самым может быть сделан вывод относительно тока, протекающего в первичной части.

Электроизолирующий зазор является предпосылкой того, чтобы вне корпуса упрощенным образом регистрировать или отображать ток, протекающий в первичной части, и при этом избегать искажения результата измерения из-за возможно протекающих в корпусе обратных токов, вихревых токов или тому подобных паразитных токов.

Может быть предусмотрено соединять обе части корпуса электропроводно друг с другом. Низкоомное соединение должно соединять зазор накоротко, причем соединение, однако, должно проходить вне области регистрации вторичной части. Так, например, одна или несколько проводящих скоб/проводящих полос могут быть размещены на внешней окружности вторичной части, охватывая ее. Этот низкоомный путь тока включен электрически параллельно к устройству защиты от перенапряжений, причем устройство защиты от перенапряжений находится внутри области регистрации вторичной части между первичной и вторичной частью, а низкоомный путь тока проходит вне области регистрации вторичной части. Тем самым обе части корпуса в областях, которые не перекрыты вторичной частью, соединены электропроводно и могут проводить одинаковый электрический потенциал. Концы частей корпуса, выступающие в область регистрации вторичной части, то есть концы, которые имеют электроизолирующий зазор, могут, однако, проводить различные потенциалы. В частности, высокочастотные явления могут снизить эффективность расположенного вне вторичной части низкоомного пути тока и привести к разностям потенциалов на электроизолирующем зазоре.

За счет расположения устройства защиты от перенапряжений над зазором является возможным обе части корпуса располагать на расстоянии друг от друга электрически изолированным образом и в случае разности потенциалов между обеими частями корпуса вводить снижение этой разности потенциалов. Одна из частей корпуса может для этого быть нагружена, например, потенциалом земли.

Электропроводное соединение обеих частей корпуса внутри вторичной части привело бы к бездействию электроизолирующего зазора в отношении функции вторичной части. Части корпуса посредством зазора электрически изолированы друг от друга. Зазор может использоваться для электрически изолированной опоры одной из частей корпуса. Для этого электроизолирующий зазор может быть выполнен посредством электроизолирующего жесткого по углу материала, причем обе части корпуса жестко по углу соединены с электроизолирующим материалом. Электроизолирующий материал может, например, быть изолирующим полимером в кольцевой форме, керамикой в кольцевой форме и т.д.

С одной стороны, посредством устройства защиты от перенапряжений у зазора предотвращается возникновение перенапряжений и тем самым люди защищаются от воздействия перенапряжений и следующего из этого протекания тока. С другой стороны, и само устройство преобразователя напряжения защищено от возникновения перегрузок из-за перенапряжений. Подобные перенапряжения могут, например, приводить к повреждениям также во вторичной части. Кроме того, за счет перенапряжений может осуществляться также сильная нагрузка на применяемый в зазоре электроизолирующий материал, так что материал по своей структуре повреждается. Это может приводить к тому, что непроницаемость этого зазора для флюида или соединение реализующего зазор материала с частями корпуса по меньшей мере частично нарушается и тем самым герметичность для флюида корпуса больше не имеет места.

Устройство защиты от перенапряжений в простом случае выполнено по типу мостика (перемычки) от одной части корпуса к другой части корпуса. Через этот мостик, при необходимости, может тогда образовываться путь тока утечки относительно потенциала земли. При включенном, то есть активном, состоянии пути тока утечки он имеет пониженный импеданс по сравнению с импедансом зазора. Через второй включенный путь тока утечки может проводиться ток разряда, который снижает разность потенциалов между частями корпуса. После снижения перенапряжения затем вновь осуществляется повышение импеданса пути тока утечки между удерживаемыми на расстоянии друг от друга частями корпуса.

Тем самым на короткое время электроизолирующий зазор внутри вторичной части замыкается накоротко, так что в течение этого времени электроизолирующее действие зазора за счет пути тока утечки устройства защиты от перенапряжений устраняется.

Устройство защиты от перенапряжений представляет собой переключаемый путь тока утечки, который, по необходимости, шунтирует изолирующий зазор, причем этот путь тока утечки во время шунтирования имеет меньший импеданс, чем электрически параллельный электроизолирующий зазор.

При этом предпочтительно может предусматриваться, что устройство защиты от перенапряжений содержит частотно-зависимый импедансный элемент.

Частотно-зависимый импедансный элемент обеспечивает возможность управления переключением пути тока утечки в зависимости от частоты возникающего через зазор перенапряжения. При этом оказалось предпочтительным выполнять частотно-зависимый импедансный элемент по типу фильтра верхних частот. При высокочастотных перенапряжениях происходит образование пути тока утечки, то есть электроизолирующий зазор шунтируется устройством защиты от перенапряжений. Высокое перенапряжение через устройство защиты от перенапряжений замыкается накоротко на землю, так что перенапряжение уменьшается. После произошедшего снижения перенапряжения эффективность электроизолирующего зазора вновь восстанавливается. Путь тока утечки устройства защиты от перенапряжений между частями корпуса снова получает импеданс, стремящийся к бесконечности. Режим срабатывания фильтра верхних частот может устанавливаться переменным образом. Тем самым гарантируется, что при регулярном низкочастотном режиме работы примерно на частоте 50 или 60 Гц устройства преобразователя тока устройство защиты от перенапряжений не срабатывает.

Другое предпочтительное выполнение может предусматривать, что импедансный элемент имеет конденсатор.

Посредством конденсатора простым способом можно выполнить фильтр верхних частот над электроизолирующим зазором и таким образом снижать высокочастотные перенапряжения. При этом конденсатор в зависимости от частоты приложенного к электроизолирующему зазору напряжения замыкает накоротко электроизолирующий зазор и пропускает токи, возбужденные высокочастотными напряжениями, причем на основе этого протекания тока высокочастотные напряжения разряжаются до потенциала земли.

Может предусматриваться, что для повышения нагрузочной способности несколько конденсаторов включены параллельно и эти параллельно включенные конденсаторы совместно шунтируют электроизолирующий зазор.

Предпочтительным образом для этого может быть предусмотрено, что конденсатор выполнен как плоский конденсатор.

Плоский конденсатор имеет структуру, характеризуемую малыми затратами на изготовление, причем плоский конденсатор при относительно большой площади имеет сравнительно малую конструктивную высоту. Особенно при расположении множества конденсаторов вдоль зазора возможна реализация высокой емкости, причем радиальная протяженность всей компоновки увеличивается лишь в незначительной степени.

Предпочтительным образом может быть предусмотрено, что несколько плоских конденсаторов размещены параллельно по ходу зазора, перекрывая его.

Несколько плоских конденсаторов по ходу зазора позволяют выполнять плоские конденсаторы по их форме согласованными с ходом зазора. Так, например, возможно выполнить плоские конденсаторы в чашеобразной форме, так что они, например, при трубчатой структуре корпуса в виде оболочки размещены на нем и насажены на него. Окружность корпуса тогда увеличивается лишь в незначительной степени. Так, например, может быть предусмотрено, что несколько выпуклых плоских конденсаторов расположены по окружности корпуса распределенным образом.

Другая предпочтительная форма выполнения может предусматривать, что устройство защиты от перенапряжения имеет зависимый от напряжения импедансный элемент.

Наряду с частотно-зависимым включением пути тока утечки посредством устройства защиты от перенапряжений может быть альтернативно или дополнительно предусмотрено, что импедансный элемент управляет этим путем тока утечки также в зависимости от напряжения. Независимо от частоты перенапряжения только за счет величины существующей на зазоре разности потенциалов это перенапряжение может уменьшаться с помощью устройства защиты от перенапряжений путем формирования пути тока утечки, шунтирующего электроизолирующий зазор.

Тем самым возможно независимо от типа напряжения, например, снижать также постоянные напряжения. Также может быть предусмотрено, что на устройстве защиты от перенапряжений предусмотрены различные ступени срабатывания. Эти различные ступени также могут, при обстоятельствах, срабатывать согласно различным критериям, например согласно частоте или разности потенциалов.

Предпочтительное выполнение может предусматривать, что импедансный элемент содержит пороговый искровой промежуток.

Пороговый искровой промежуток представляет собой конструктивно простое выполнение импедансного элемента устройства защиты от перенапряжения. Посредством разнесения соответствующих электродов является возможным устанавливать защитный уровень искрового промежутка. Посредством изменения разнесения и/или формы электродов относительно друг друга можно устанавливать режим срабатывания устройства защиты от перенапряжения. Пороговый искровой промежуток может также использоваться дополнительно к другим импедансным элементам, например, конденсаторам или другим возможным импедансным элементам, так что пороговый искровой промежуток также выполняет защитное действие для других импедансных элементов. Тем самым возможно, например, при очень больших перенапряжениях их сначала сокращать за счет порогового искрового промежутка, а остаточное перенапряжение снижать посредством других импедансных элементов.

Кроме того, предпочтительно может предусматриваться, что импедансный элемент содержит варистор.

Варисторы являются компонентами, которые изменяют свой импеданс в зависимости от приложенного через варистор напряжения. Варисторы являются, например, полупроводниковыми элементами, которые структурированы на основе оксида металла. За счет выбора и формообразования оксида металла является возможным устанавливать режим срабатывания варистора.

При этом свойством варисторов является то, что снижение импеданса варистора задерживается так долго, пока приложенное напряжение превышает определенное напряжение срабатывания. После спадания напряжения ниже напряжения срабатывания варистор переходит в высокоимпедансное состояние, то есть его электрический импеданс предпочтительно должен был бы стремиться к бесконечности. При этом следует обращать внимание на то, что прикладываемые к варистору напряжения не должны превышать определенное напряжение пробоя, так как подобное превышение привело бы к разрушению варистора.

Также при применении нескольких электрически параллельно друг другу включенных конденсаторов несколько варисторов должны были бы параллельно шунтировать электроизолирующий зазор. Тем самым является возможным в случае перенапряжения распределить ток утечки на несколько параллельных путей тока утечки нескольких варисторов. Тем самым обеспечивается возможность более благоприятного распределения нескольких варисторов, которые выполнены соответственно с меньшими размерами, по окружности корпуса.

Кроме того, может предпочтительным образом предусматриваться, что зазор продолжается в радиальном направлении между первичной частью и вторичной частью.

Предпочтительным образом устройство защиты от перенапряжений должно выполняться приблизительно вращательно-симметричным, причем исходя от первичной части, остальные компоненты продолжаются в радиальном направлении вовне, следуя друг за другом. Первичная часть сама окружена электроизолирующей средой. Электроизолирующая среда ограничена корпусом. Корпус, в свою очередь, окружен вторичной частью устройства защиты от перенапряжений. При этом зазор должен в азимутальном направлении замкнутым образом окружать первичную часть, так что обе части корпуса через электроизолирующий зазор электрически изолированы друг от друга и, при обстоятельствах, механически соединены между собой. За счет расположения зазора между первичной и вторичной частью становится возможным поддерживать область регистрации вторичной части по возможности свободной от возмущающих воздействий в корпусе, таких как обратные токи или вихревые токи. При регистрации тока в первичной части в непосредственной близости от зазора можно поддерживать зазор относительно узким.

Далее, пример выполнения изобретения схематично показан на чертеже и описан ниже более подробно, при этом на чертежах показано следующее:

Фиг. 1 - сечение устройства преобразователя тока с устройством защиты от перенапряжений с конденсатором и пороговым искровым промежутком,

Фиг. 2 - пространственный вид корпуса устройства преобразователя тока с конденсатором,

Фиг. 3 - сечение устройства преобразователя тока с устройством защиты от перенапряжений с варистором и пороговым искровым промежутком,

Фиг. 4 - пространственный вид корпуса устройства преобразователя тока с варистором.

Фиг. 1 показывает переключающее устройство в сечении, причем отдельные компоненты капсулирования (оболочки) по типу чертежа с разнесением элементов для лучшей наглядности изображены на некотором расстоянии друг от друга.

Представленное на фиг. 1 переключающее устройство представляет собой переключающее устройство, изолированное газом под давлением, то есть фазные проводники переключающего устройства размещены внутри оболочки, которая выполнена флюидонепроницаемой (герметичной), причем внутренность оболочки заполнена электроизолирующим флюидом под давлением, предпочтительно изолирующим газом. Оболочка имеет при этом различные участки.

Показанная на фиг. 1 компоновка имеет мощный переключатель 1. Мощный переключатель 1 оснащен блоком прерывания, который имеет подвижные относительно друг друга коммутационные контактные элементы. Блок прерывателя мощного переключателя 1 размещен внутри герметизированного корпуса 2 мощного переключателя. Герметизированный корпус 2 мощного переключателя в данном случае представлен только на участках. Герметизированный корпус 2 мощного переключателя имеет первый соединительный штуцер 3, который служит для ввода фазного проводника 4 внутрь герметизированного корпуса 2 мощного переключателя. Фазный проводник 4 электрически изолирован относительно герметизированного корпуса 2 мощного переключателя и омывается размещенным внутри герметизированного корпуса 2 мощного переключателя электроизолирующим флюидом, например элегазом.

К первому соединительному штуцеру 3 прифланцована первая часть 5 корпуса. Между первой частью 5 корпуса и первым соединительным штуцером 3 создано герметичное соединение, так что также первая часть 5 корпуса может омываться электроизолирующим флюидом. Первая часть 5 корпуса соединена через электроизолирующий зазор 6 со второй частью 7 корпуса. Первая часть 5 корпуса, а также вторая часть 7 корпуса изготовлены из соответственно электропроводного материала и герметично соединены с электроизолирующим зазором 6, расположенным между обеими частями 5, 7 корпуса. Для зазора 6 может, например, использоваться изолирующая трубка из пластика или керамики. Первая часть 5 корпуса, электроизолирующий зазор 6, вторая часть 7 корпуса являются частью корпуса устройства преобразователя тока. Первая часть 5 корпуса, вторая часть 7 корпуса, электроизолирующий зазор 6 имеют соответственно по существу вращательно-симметричную структуру, причем они ориентированы коаксиально фазному проводнику 4, который проходит через первую часть 5 корпуса, вторую часть 7 корпуса и электроизолирующий зазор 6.

На фиг. 1, например, показано, что внутри второй части 7 корпуса могут быть размещены еще другие компоненты, здесь, например, размыкатель 8. На противоположной электроизолирующему зазору 6 стороне второй части 7 корпуса расположен, например, проходной изолятор 9 наружной установки. Посредством проходного изолятора 9 наружной установки является возможным фазный проводник 4 проводить изнутри второй части 7 корпуса к точке вне второй части 7 корпуса и там образовывать, например, точку 10 подсоединения, к которой может подключаться наружная линия. Тем самым фазный проводник 4 может подсоединяться к электрической сети передачи энергии.

Остается заметить, что варианты выполнения, показанные на фиг. 1, а также на других чертежах, представляют только примеры применения соответствующего изобретению устройства преобразователя тока. Относительно формы, расположения и подсоединения устройства преобразователя тока могут предусматриваться различные варианты. Так, может, например, предусматриваться, что устройство преобразователя тока также находится внутри серии проводников газоизолированной коммутационной установки, так что к второй части 7 корпуса подключены последующие корпусы, которые имеют электропроводные свойства.

Область электроизолирующего зазора 6 окружена вторичной частью 11 устройства преобразователя тока. В данном случае предусмотрены три сердечника на вторичной части 11, которые соответственно несут на себе соответствующие обмотки, в которых в зависимости от протекания тока в фазном проводнике 4, который здесь служит в качестве первичной части устройства преобразователя тока, индуцируется пропорциональное напряжение. На фиг. 1 показано устройство преобразователя тока, первичная часть 4 и вторичная часть 11 которого взаимодействуют с использованием трансформаторного принципа. Вторичная часть 11 через соответствующие соединительные линии соединена с клеммной коробкой 14, в позициях контакта которой могут сниматься величины, пропорциональные протеканию тока в фазном проводнике 4, которые затем могут дополнительно обрабатываться. При этом может предусматриваться, что внутри клеммной коробки 14 может также выполняться преобразование, усиление и т.д. физических величин, полученных от вторичной части 11.

Герметизированный корпус 2 мощного переключателя нагружен потенциалом земли. Через фланцевое соединение первой части 5 корпуса на первом соединительном штуцере 3 герметизированного корпуса 2 мощного переключателя этот потенциал передается также на изготовленную из электропроводного материала первую часть 5 корпуса. На основе электроизолирующего действия электроизолирующего зазора 6, который, замыкаясь, окружает фазный проводник 4, передача этого потенциала земли через изолирующий зазор 6 на вторую часть 7 корпуса, которая также изготовлена из электропроводного материала, невозможна.

Между первой частью 5 корпуса и второй частью 7 корпуса расположено низкоомное электропроводное соединение 16. Низкоомное соединение 16 переносит электрический потенциал первой части 5 корпуса на вторую часть 7 корпуса. При этом низкоомное соединение 16 проходит вне области регистрации вторичной части 11. Тем самым, кроме того, в отношении регистрации протекающего в фазном проводнике 4 электрического тока зазор 6 для вторичной части 11 действует электроизолирующим образом. В области регистрации вторичной части 11 препятствует протекание тока между частями 5, 7 корпуса.

Для защиты от перенапряжений, как они, например, могут возникать, в том числе, на основе коммутационных операций, возмущающих воздействий, таких как удары молнии и т.п., электроизолирующий зазор 6 шунтирован устройством защиты от перенапряжений. В примере выполнения по фиг. 1 устройство защиты от перенапряжений, с одной стороны, имеет пороговый искровой промежуток 12. Пороговый искровой промежуток 12 расположен параллельно нескольким конденсаторам 13, которые также шунтируют электроизолирующий зазор 6. При этом положение устройства защиты от перенапряжений внутри области регистрации вторичной части 11 выбрано таким образом, что оно перекрывается вторичной частью 11 устройства преобразователя тока в радиальном направлении. Кроме того, посредством использования подобным образом спроектированного устройства защиты от перенапряжений по отношению к фазному проводнику 4 в осевом направлении не требуется никакого дополнительного места. В данном случае пороговый искровой промежуток 12 выполнен таким образом, чтобы снижать большие перенапряжения, которые могут существовать между первой частью 5 корпуса и второй частью 7 корпуса над электроизолирующим зазором. Посредством конденсаторов 13 дополнительно обеспечивается частотно-зависимый импедансный элемент, который, особенно при высокочастотных перенапряжениях, устраняет электроизолирующее действие электроизолирующего зазора 6 и таким образом служит для снижения высокочастотного перенапряжения, существующего над электроизолирующим зазором 6. Однако также может быть предусмотрено, что, отказываясь от отдельного выполнения порогового искрового промежутка 12, и в зависимости от ожидаемых перенапряжений устройство защиты от перенапряжений имеет только один или несколько частотно-зависимых импедансных элементов.

Конденсаторы 13 действуют при этом таким образом, что при высокочастотных разностях потенциалов между первой частью 5 корпуса и второй частью 7 корпуса включается низкоимпедансный путь тока утечки через электроизолирующий зазор 6 к потенциалу земли для снижения высокочастотных перенапряжений. При снижении высокочастотного перенапряжения, то есть после снижения разности потенциалов между первой частью 5 корпуса и второй частью 7 корпуса, импеданс конденсаторов 13 вновь повышается, так что электроизолирующий зазор 6 вновь становится действующим.

В частности, во время подключения устройства защиты от перенапряжений и следующего за этим короткого замыкания электроизолирующего зазора 6 эффективность устройства преобразователя тока ожидается только в ограниченной мере.

Так как, однако, можно исходить из того, что подобные возмущающие воздействия существуют только в течение коротких интервалов времени, то этот временный отказ может быть допустимым.

На фиг. 1 отдельные части 5, 6, 7 корпуса показаны лишь схематично. Кроме того, в интересах большей наглядности не показано герметичное соединение на первом соединительном штуцере 3, первой части 5 корпуса, электроизолирующем зазоре 6, второй части 7 корпуса, а также второй части 7 корпуса и проходном изоляторе 9 наружной установки.

Для примера на основе фиг. 2 может быть описано конструктивное выполнение первой части 5 корпуса, электроизолирующего зазора 6 и второй части 7 корпуса, а также предусмотренного устройства защиты от перенапряжений.

На фиг. 2 можно видеть, что первая часть 5 корпуса, а также вторая часть 7 корпуса выполнены по типу штуцера, причем обе части 5, 7 корпуса через электроизолирующий зазор 6 механически соединены друг с другом и поддерживаются. В данном случае как первая часть 5 корпуса, так и вторая часть 7 корпуса выполнены в форме трубки, причем эти трубчатые структуры вращательно симметрично ориентированы относительно друг друга. Обе части 5, 7 корпуса при этом расположены коаксиально относительно фазного проводника 4. На противолежащих друг другу сторонах обеих частей 5, 7 корпуса обе части 5, 7 корпуса снабжены соответствующими фланцами. Через фланец возможно герметичное соединение частей 5, 7 корпуса, например, с соединительным штуцером 3 или, например, с проходным изолятором 9 наружной установки. За счет выбора размеров предусмотренных на частях 5, 7 корпуса фланцев также обеспечивается возможность перехода от выполненных с различными размерами поперечных сечений на соединительном штуцере 3 и на проходном изоляторе 9 наружной установки. Посредством частей 5, 7 корпуса предпринимается соответствующее уменьшение диаметра фланца.

На обращенных друг к другу концах обеих частей 5, 7 корпуса расположен электроизолирующий зазор 6. Зазор 6 реализован, например, посредством электроизолирующей трубки, например, из пластика, керамики и т.п. При этом соединение обеих частей 5, 7 корпуса с электроизолирующим зазором 6 может осуществляться различными способами. Например, предусмотренная для образования электроизолирующего зазора 6 трубка может быть склеена с обеими частями 5, 7 корпуса, залита, свинчена, соединена фланцами или соединена иным образом. Между электроизолирующим зазором 6, а также обеими частями 5, 7 корпуса предпочтительно должно быть реализовано герметичное соединение, так что внутренность корпуса вокруг фазного проводника 4 может быть заполнена находящимся под повышенным давлением электроизолирующим флюидом.

В качестве примера на фиг. 2 представлено, как устройство защиты от перенапряжений может быть оснащено конденсаторами 13. Конденсаторы 13 размещены при этом на внешней окружности корпуса распределенным образом, причем конденсаторы 13 своими точками соединения соответственно перекрывают электроизолирующий зазор 6 и электропроводно соединены с первой или второй частью 5, 7 корпуса. Предпочтительным образом конденсаторы 13 следует выполнять по типу представленных увеличенными плоских конденсаторов, то есть между точками 13а, 14b соединения расположено несколько слоев конденсаторных пластин, которые отделены друг от друга диэлектриком. За счет этого образуются плоские конденсаторы 13, которые могут устанавливаться на корпусе устройства преобразователя тока, на внешних боковых поверхностях корпуса, при этом не приводя к существенному увеличению размера устройства преобразователя тока. Электроды порогового искрового промежутка 12 электропроводно соединены соответственно с частями 5, 7 корпуса. Однако также можно отказаться от порогового искрового промежутка 12. Как видно из фиг. 1, устройство защиты от перенапряжений и при отличающейся конструкции находится внутри области регистрации вторичной части 11.

На фиг. 3 показан вариант представленного на фиг.1 переключающего устройства. Соответственно, для обозначения одинаково действующих конструктивных узлов использованы одинаковые ссылочные позиции. Что касается функций одинаково действующих конструктивных узлов, можно сослаться на описание фиг. 1. Далее рассматриваются только отличия относительно выполнения устройства защиты от перенапряжений устройств преобразователя тока.

В отличие от фиг. 1 предусмотрено применение варисторов 15, которые шунтируют электроизолирующий зазор 6. Предусмотрен включенный параллельно варисторам 15 пороговый искровой промежуток 12. Однако можно отказаться от использования подобного порогового искрового промежутка 12.

В случае перенапряжения между первой частью 5 корпуса и второй частью 7 корпуса над электроизолирующим зазором 6 варисторы могут снизить свой импеданс. При спадании ниже напряжения срабатывания их импеданс повышается. Это изменение импеданса является реверсируемым. В данном случае предусмотрено использование нескольких варисторов 15, которые размещены по окружности корпуса устройства преобразователя тока. Наряду с применением варисторов 15 в устройстве защиты от перенапряжений может также предусматриваться комбинация с конденсаторами. Кроме того, также в дополнение может предусматриваться применение порогового искрового промежутка 12. Выбор параметров устройства защиты от перенапряжений может при этом осуществляться согласно ожидаемым перенапряжениям на электроизолирующем зазоре 6.

Фиг. 4 иллюстрирует возможность расположения нескольких варисторов по окружности корпуса над электроизолирующим зазором 6. По окружности корпуса согласно фиг. 4 расположено несколько варисторов 15, которые соответственно включены электрически параллельно друг другу и соединяют электропроводные части 5, 7 корпуса друг с другом и при этом формируют мостик через электроизолирующий зазор 6. Относительно выполнения электропроводных частей 5, 7 корпуса, а также электроизолирующего зазора 6 можно сослаться на описание фиг. 2. В случае разности потенциалов, которая, превышая порог срабатывания варисторов 15, прикладывается между первой частью 5 корпуса и второй частью 7 корпуса, происходит снижение импеданса варисторов 15. Через варисторы 15 устанавливается путь тока утечки между обеими частями 5, 7 корпуса и от второй части 7 корпуса через включенные варисторы 15 к первой части 5 корпуса и далее через первый соединительный штуцер 3 и герметичный корпус 2 мощного переключателя образуется путь тока замыкания на землю, который служит снижению перенапряжения посредством тока замыкания на землю.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении эксплуатационной безопасности. Устройство преобразователя тока содержит первичную (4) и вторичную (11) части. Первичная часть (4) окружена корпусом. Корпус имеет первую проводящую (5) и вторую (7) проводящую части корпуса. Между обеими проводящими частями (5, 7) корпуса расположен электроизолирующий зазор (6). Корпус пересекает вторичную часть (11). Электроизолирующий зазор (6) шунтирован устройством защиты от перенапряжений. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство преобразователя тока, содержащее:
первичную часть;
вторичную часть;
корпус, окружающий первичную часть и пересекающий вторичную часть, причем корпус имеет первую и вторую электропроводные части;
по меньшей мере один электроизолирующий и герметично закрытый зазор, расположенный между первой и второй электропроводными частями корпуса; и
устройство защиты от перенапряжений, шунтирующее зазор.

2. Устройство преобразователя тока по п. 1, в котором устройство защиты от перенапряжений содержит частотно-зависимый импедансный элемент.

3. Устройство преобразователя тока по п. 2, в котором импедансный элемент имеет конденсатор.

4. Устройство преобразователя тока по п. 3, в котором конденсатор выполнен как плоский конденсатор.

5. Устройство преобразователя тока по п. 4, в котором плоский конденсатор является одним из множества плоских конденсаторов, размещенных параллельно по ходу зазора, шунтируя его.

6. Устройство преобразователя тока по п. 1, в котором устройство защиты от перенапряжений имеет зависимый от напряжения импедансный элемент.

7. Устройство преобразователя тока по п. 2, в котором импедансный элемент содержит пороговый искровой промежуток.

8. Устройство преобразователя тока по п. 6, в котором импедансный элемент содержит пороговый искровой промежуток.

9. Устройство преобразователя тока по п. 6, в котором импедансный элемент содержит варистор.

10. Устройство преобразователя тока по п. 1, в котором зазор продолжается в радиальном направлении между первичной частью и вторичной частью.