180696. lajstromszámú szabadalom • Berendezés szigetelőanyaggal töltött és földelt fém tokozással ellátott nagyfeszültségű kapcsolási berendezés váltakozóáramú belső vezetője feszültségének mérésére
3 180696 4 alakban a kisfeszültségű kondenzátor egyik fegyverzetét a nagyfeszültségű kondenzátor egyik fegyverzetét alkotó mérőelektróda képezi. További egyszerűsítést és ezáltal árcsökkenést érhetünk el, ha a kisfeszültségű kondenzátor mindkét fegyverzete a belső vezető középtengelyére merőleges tengelyre nézve forgásszimmetrikus. Kis helyszükségletű a találmány szerinti berendezés olyan kiviteli alakja, amelyben a kisfeszültségű kondenzátor fegyverzeteit szigetelötesteken egymással szemben elhelyezett hengeres lemezek alkotják, és a nagyobb átmérőjű hengeres lemezen a : rijetelőanyagnak a két lemez közötti térrészbe való bejutását lehetővé tevő nyílás van kiképezve. A gyakorlatban különösen bevált a találmány szerinti berendezés olyan kiviteli alakja, amelynél a két lemez a fémtokozás egy csőalakú elágazásában van elhelyezve, a nagyobb átmérőjű hengeres lemez gyűrűalakú szigetelőtestre van felerősítve, amely gyűrűalakú szigetelőtest a tokozás egy fém lemezével együtt lezárja a csőalakú elágazást. Egy további kivitel szerint a kisfeszültségű kondenzátor másik fegyverzete átvezetésen és árnyékolt kábelen keresztül egy előerősítő után kapcsolt szabályozható első transzformátor szekunder tekercsére van csatlakoztatva. Eme kiviteli alak különös előnye abban áll, hogy a nagyfeszültségű és a kisfeszültségű kondenzátor szigorú gyártási toleranciák nélkül állítható elő, mivel a nagyfeszültségű kondenzátor és a kisfeszültségű kondenzátor kapacitásának viszonya majdnem tetszőleges értéket felvehet. Ezen érték hitelesítő mérések útján történő meghatározása után csupán a kisfeszültségű kondenzátort töltő, közel fokozatmentesen szabályozható transzformátor áttételi arányát kell megfelelően beállítani. A kisfeszültségű kondenzátor üzemi feszültsége és kapacitása a kondenzátor konstrukciós kialakítása során a gyártási és szigetelési ráfordítások optimális figyelembevételével válaszható meg. Egy további kiviteli alakban az előerősítőt és az utána kapcsolt első transzformátort tartalmazó erősítő egységet megtápláló tápegység a fém tokozáson belül elhelyezett nagyfeszültségű kondenzátort, melynek egyik fegyverzete a belső vezetőhöz van csatlakoztatva, és egynél nagyobb áttételi arányú második transzformátort tartalmaz, ameiy második transzformátor primer tekercse a nagyfeszültségű kondenzátor másik fegyverzetéhez van csatlakoztatva, és a második transzformátor szekunder tekercse átvezetésen keresztül egyenirányító kapcsoláshoz van csatlakoztatva. Előnyösen a második transzformátor primer tekercsével feszültségkorlátozó elem van párhuzamosan kapcsolva, és az egyenirányító kapcsolás két ellentétes polaritással kapcsolt diódát és két elektrolitkondenzátort tartalmaz. Ekkor a berendezés táphálózattól függetlenül is üzemeltethető. A találmányt a továbbiakban az ábra alapján ismertetjük, amely a találmány szerinti készülék egy kiviteli alakját mutatja egyszerűsített formában. Az ábrán a nagyfeszültségű kapcsolóberendezés belső vezetőjének középtengelyére merőlegesen felvett, a találmány szerinti berendezésről készült metszet látható, a berendezés erősítő egységet és annak energiaellátása pedig kapcsolási rajz alakjában van ábrázolva. Az ábrán belső 1 vezető egy nagyfeszültségű kapcsolóberendezés gáz halmazállapotú szigetelőanyaggal, pl. SF6-tal töltött fém 2 tokozásában helyezkedik el. A belső 1 vezető nagyfeszültségű C, kondenzátor nagyfeszültségű egyik fegyverzete, a fém 3 lemez — adott esetben a belső 1 vezető részben körülölelő 3a résszel együtt — a nagyfeszültségű C, kondenzátor másik, mérőelektródaként kialakított fegyverzete. A 3 lemez egyidejűleg a kisfeszültségű C2 kondenzátor egyik fegyverzetét is képezi, amelynek másik fegyverzetét a 4 lemez alkotja. A 3 és 4 lemez célszerűen úgy van kialakítva, hogy azok forgásszimmetrikusak a belső 1 vezető M középtengelyére merőleges R tengelyre. Az ábrázolt kiviteli alak szerint a 3 és 4 lemezek egymással homlokfelületükkel szemben álló, egymástól eltérő átmérőjű hengeres lemezekből állnak. Ezek a 3 és 4 lemezek úgy vannak méretezve, hogy az egymással szemben álló homlokfelületük között zárt gyűrű alakú 5 térrész legyen, hogy a kisebb átmérőjű hengeres 4 lemez érintkezésmentesen becsúsztatható legyen a nagyobb átmérőjű hengeres 3 lemezbe. A 3 és 4 lemezeket a 6a és 6 szigetelőtestek hordozzák, amelyek a tokozás földelt 9 fémlemezére vannak erősítve. A nagyobb átmérőjű 3 lemezen található egy 7 nyílás, amelyen keresztül a szigetelőanyag a 3 és 4 lemezek közötti 5 térrészbe be tud hatolni és onnan ki tud áramlani. Mindkét 3 és 4 lemez a 2 tokozás csőalakú 8 elágazásában helyezkedik el. A 2 tokozás 9 fémlemeze a gyűrűalakú 6a szigetelőtesttel együtt lezárja a külvilág felé a 8 elágazást. A C2 kondenzátor egyik fegyverzetét képező 3 lemez 10 átvezetésen és árnyékolt 11 kábelen keresztül van összekötve a V előerősítő egyik bemenetével, a másik fegyverzetet képező 4 lemez pedig 12 átvezetésen és árnyékolt 13 kábelen keresztül a közel fokozatmentesen szabályozható Tr2 transzformátor szekunder tekercsére csatlakozik. A Tr2 transzformátor a V előerősítő és a földfüggetlen Tr[ transzformátor után van kapcsolva. Ez a kapcsolási elrendezés aktív, kapacitív feszültségosztót valósít meg. A nagyfeszültségű C , kondenzátoron átfolyó áramot a V előerősítő visszacsatolásában levő C2 kondenzátor úgy kompenzálja, hogy a V előerősítő bemenő feszültsége közel zérus értékű. A V előerősítőben történt felerősítés után a földfüggetlen Tr, transzformátor szekunder tekercsén U2 feszültség van, mely közelítőleg Ci/C2-szerese a mérendő U, feszültségnek, ahol a szorzótényező a Cj és C2 kondenzátor kapacitásaránya. A 11 és 13 kábelek kapacitásai a mérési eredményt a visszacsatolás következtében gyakorlatilag nem befolyásolják. Annak következtében, hogy a szigetelőtest két forgásszimmetrikus 6 és 6a szigetelőtestként van kialakítva, a szigetelötestekben nem tud kialakulni olyan szórt tér, amely a mérési eredményt befolyásolná. A találmány szerinti berendezés C2/C( átviteli tényezőjének nyomás vagy hő hatására történő — a mérési eredményt meghamisító —, olyan megváltozása, melynek oka a kapacitások nagyságát meghatározó, gáz halmazállapotú szigetelőanyag tulajdonságainak megváltozása, ki van zárva, mivel a kapacitások értékét a fegyverzetek közötti gáz-szakaszok mérete és kialakítása szabja meg, és a gázszakaszok geometriai mérete a szigetelőanyag hőmérsékleti és nyomásváltozásának hatására is változatlan marad, a szigetelőanyag dielektromos állandójának változása pedig a két C, és C2 kondenzátor esetében mindig ugyanaz az érték. A C2/C, átviteli tényező csökkentése, és ezzel a C2 kondenzátor szigorú gyártási toleranciák nélküli, mechanikailag egyszerű kiviteli alakja nyerhető azáltal, hogy a földfüggetlen Tr, transzformátor után kapcsolt 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
