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Dokumentenidentifikation DE10213532A1 30.10.2003
Titel Stützisolator
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Bethge, Andreas, 13587 Berlin, DE
DE-Anmeldedatum 26.03.2002
DE-Aktenzeichen 10213532
Offenlegungstag 30.10.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.10.2003
IPC-Hauptklasse H01B 17/14
IPC-Nebenklasse H02H 9/04   H01B 17/42   
Zusammenfassung Es handelt sich bei der Erfindung um einen verbesserten Stützisolator (1), der durch Integration einer Überspannungsschutzkomponente (7) in den Stützisolator (1) selbst die Anzahl von Teilkomponenten, beispielsweise eines Messsystems, reduziert, da die entsprechende Funktion vom Stützisolator (1) mit übernommen wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Stützisolator mit einem Fußbereich, mit wenigstens einem Messanschluss, mit wenigstens einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss, und mit wenigstens einem Kondensator, dessen einer Pol an dem ersten Anschluss und dessen zweiter Pol an den Messanschluss angeschlossen ist. Ein derartiger Stützisolator kommt auf dem Gebiet der elektrischen Maschinen zum Einsatz.

Stützisolatoren werden bei elektrischen Maschinen im Anschlussbereich für die Statorwicklung eingesetzt und dienen zur Verbindung der Stromzuführung mit den Phasen der Statorwicklung.

Zur Erfassung von Messwerten physikalischer Größen an elektrischen Maschinen, beispielsweise von leitungsgebundenen elektrischen Schwingungen, sind Stützisolatoren, die in aller Regel aus einem Gießharz bestehen und beispielsweise mit ihrem Fußbereich über einen Klemmenkasten an dem Gehäuse, beispielsweise eines Elektromotors befestigt sind, Teil eines Messsystems, welches darüber hinaus weitere Komponenten beispielsweise zum Systemschutz und/oder zur Messsignalaufbereitung, -bewertung und -abspeicherung, etc. beinhaltet. So dienen beispielsweise in Stützisolatoren integrierte Koppelkondensatoren zur Erfassung von elektrischen Teilentladungen in der Statorwicklung von dynamoelektrischen Maschinen. Ein solches Messsystem besteht also aus einer Vielzahl von Teilkomponenten, die eine gesamte Messstrecke bilden und bei dem Stützisolatoren eine oder mehrere der Teilkomponenten sein können.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 20 111 813.0 ist ein Stützisolator bekannt, in den ein Koppelkondensator integriert ist. Dadurch wird die Erfassung von Teilentladungen in der Statorwicklung unter Beanspruchung von möglichst wenig zusätzlichem Raumbedarf möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Stützisolatoren dahingehend zu verbessern, dass sie Funktionen anderer Teilkomponenten eines Systems, insbesondere eines Messsystems mit übernehmen.

Diese Aufgabe wird bei einem Stützisolator der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass wenigstens eine Überspannungsschutzkomponente in den Stützisolator integriert und zwischen dem Messanschluss und dem zweiten Anschluss geschaltet ist.

Durch die Integration einer Überspannungsschutzkomponente, die beispielsweise Teil eines Messsystems sein kann, in einem Stützisolator wird eine Reduzierung von Teilkomponenten eines Systems durch die Zusammenfassung zweier Einzelkomponenten des Systems erreicht. Der Stützisolator übernimmt zusätzlich zu den bisherigen Funktionen, wie beispielsweise kraftschlüssiges Stützen und Fixieren und elektrisches Isolieren von spannungsführenden Leitern gegen Erde und anderen Leitern und der Funktion des Messsensors zur Erfassung von beispielsweise leitungsgebundenen elektrischen Schwingungen, auch noch beispielsweise die bisher in einer zusätzlichen Systemkomponente realisierte Überspannungsschutzaufgabe. Vorteil dieser Anwendung ist, dass bisher in externen Gehäusen untergebrachte Systemschutzkomponenten, wie beispielsweise die Überspannungsschutzkomponente nun in den Stützisolator integriert ist und somit die Anzahl der Teilkomponenten eines solchen Online-Monitoring-Messsystems reduziert und damit auch dessen Platzbedarf reduziert wird. Durch die Vereinigung mehrerer Funktionen in einem Bauelement, wie die zusätzliche Übernahme beispielsweise der Überspannungsschutzfunktion in den Stützisolator, können durch Austausch dieser Bauelemente neue und alte Hochspannungsmaschinen mit beispielsweise einer Online- Monitoring-Messtechnik einfacher und schneller ausgerüstet werden. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit zur kostengünstigen und schnellen Messung von ausgewählten physikalischen Größen vor Ort, hieraus ableitbarer, zustandsorientierter Instandhaltungsmaßnahmen und somit reduzierter Revisionsintervalle und folglich höherer Betriebssicherheit der Maschinen.

Zweckmäßigerweise wird die Überspannungsschutzkomponente sowie der zweite Anschluss im Fußbereich des Stützisolators integriert bzw. angebracht, da Messbuchsen in der Regel ebenfalls im Fußbereich, insbesondere bei Stützisolatoren, die zylindrisch ausgebildet sind, im Bereich der Fußsohle des Stützisolators angeordnet sind und dadurch sehr kurze Verbindungskabelstrecken möglich und somit geringerer Produktionsaufwand nötig ist. Dies gilt auch bei Stützisolatoren, die einen plattenförmigen Fußbereich aufweisen und bei denen die Messbuchse am Rand des Fußbereichs angeordnet ist. Dies ist insbesondere auch dann von Vorteil, wenn der Stützisolator mit einer mittigen Durchführungsbohrung und an den Fußbereich anschließend mit einer radialen Aufweitung zur Aufnahme des Koppelkondensators versehen ist. Diese radiale Aufweitung kann in einer konischen Ausgestaltung des Stützisolators bestehen. Auch in einem solchen Fall ist die Integration der Überspannungsschutzkomponente sowie des zweiten Anschlusses im Fußbereich des Stützisolators von großem Vorteil.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Stützisolator mit wenigstens einer Bohrung versehen ist, an deren Innenseite der zweite Anschluss angebracht ist. Die Bohrung, beispielsweise eine Arretierungs- oder Befestigungsbohrung, dient zur Aufnahme von entsprechenden Arretierungs- oder Befestigungsmitteln, beispielsweise Schrauben, Klemmen, etc., die so ausgestaltet sein können, dass beim Einführen der Arretierungsmittel in die Arretierungsbohrung diese direkt mit dem zweiten Anschluss leitend verbunden werden und somit automatisch eine Masseverbindung zum Erdpotential herstellen können. Dadurch kann auf eine komplizierte Integration eines Massepotentialanschlusses verzichtet werden, wodurch auch kein zusätzlicher Platzbedarf innerhalb des Stützisolators benötigt und damit die Produktion einfacher und kostengünstiger wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Anschluss als Massepotentialanschluss ausgebildet ist, insbesondere für Stützisolatoren die einen plattenförmigen Fußbereich aufweisen. Eine solche Anordnung ist unabhängig vom Ort der Arretierungs- bzw. Befestigungsbohrungen und weist den Vorteil auf, dass ein Massepotential beliebig herangeführt werden und sehr einfach mit der Überspannungsschutzkomponente verbunden werden kann.

Von besonderem Vorteil ist es auch Messsysteme, die Stützisolatoren als Teilkomponenten verwenden, mit den oben offenbarten, verbesserten Stützisolatoren auszustatten, weil dadurch die Anzahl der Teilkomponenten des Messsystems und somit der Platzbedarf reduziert wird, wodurch solche Messsysteme auch an Stellen eingesetzt werden können, die schwer zugänglich sind. Naturgemäß ist es aus den gleichen Gründen von Vorteil solche Messsysteme bei elektrischen Maschinen zu verwenden, bei denen verschiedene physikalische Größen wie beispielsweise die Erfassung von Teilentladungen in der Statorwicklung und/oder die Erfassung von leitungsgebundenen elektrischen Schwingungen, etc. gemessen werden sollen.

Im Folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele für Stützisolatoren, die mit Überspannungsschutzkomponenten versehen sind, dargestellt. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen zylindrischen Stützisolator mit integrierter Überspannungsschutzkomponente, bei dem der zweite Anschluss an der Innenseite einer Arretierungsbohrung angebracht ist und

Fig. 2 einen konisch ausgebildeten Stützisolator mit integrierter Überspannungsschutzkomponente, bei der der zweite Anschluss explizit als Massepotentialanschluss ausgebildet ist.

Fig. 1 zeigt einen zylindrischen mit Rippen versehenen und aus einem Gießharz bestehenden Stützisolator 1, der einen Fußbereich 9, einen ersten Anschluss 6, der als Potentialanschlussbuchse ausgebildet ist, sowie Arretierungsbohrungen 5b, 5c aufweist. Der Fußbereich 9 weist des Weiteren eine Befestigungsbohrung 5a auf. In den Stützisolator 1 ist weiterhin ein Kondensator 2 integriert, der mit seinem einen Pol an die Potentialanschlussbuchse 6 und mit seinem anderen Pol an eine an der Fußsohle des Fußbereichs 9 angeordnete Messbuchse 4 über Leitungen 3 angeschlossen ist. Des Weiteren befindet sich eine Überspannungsschutzkomponente 7 so im Fußbereich 9 des Stützisolators 1, dass sie zwischen der Messbuchse 4 und einem zweiten Anschluss 8, der sich an der Innenseite der Befestigungsbohrung 5a befindet, mittels Leitungen 3a geschaltet ist. Vorteil dieser Ausbildung ist die zusätzliche Übernahme beispielsweise der Überspannungsschutzfunktion durch den Stützisolator. Da die Überspannungsschutzkomponente 7, die bisher in externen Systemschutzkomponenten realisiert worden ist, nun in den Stützisolator 1 integriert ist, wird die Anzahl der Teilkomponenten damit auch der Platzbedarf eines solchen Systems, beispielsweise eines Online-Monitoring- Messsystems reduziert. Dadurch können durch einfaches Austauschen solcher Stützisolatoren 1 beispielsweise neue und alte Hochspannungsmaschinen mit beispielsweise einer Online- Monitoring-Messtechnik einfacher und schneller ausgerüstet werden. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit zur kostengünstigen und schnellen Messung von ausgewählten physikalischen Größen vor Ort, hieraus ableitbarer, zustandsorientierter Instandhaltungsmaßnahmen und somit reduzierter Revisionsintervalle und folglich höherer Betriebssicherheit der Maschinen.

Fig. 2 zeigt in einer weiteren bevorzugten Ausprägung der Erfindung einen konisch ausgebildeten, ebenfalls mit Rippen versehenen Stützisolator 1a, der einen plattenförmigen Fußbereich 9a sowie eine Arretierungsbohrung 13, eine Durchführungsbohrung 17 und einen ersten Anschluss 14, der als Potentialanschlussbuchse ausgebildet ist, aufweist. Im unteren Bereich des Stützisolators 1a, also im Bereich größeren Durchmessers, ist zwischen der Durchführungsbohrung 17 und dem äußeren Umfang ein Kondensator 10 integriert, der mit seinem einen Pol an die Potentialanschlussbuchse 14 und mit seinem anderen Pol an eine Messbuchse 12 über Leitungen 11 angeschlossen ist. Die Messbuchse 12 befindet sich am Rand des plattenförmigen Fußbereichs 9a. Ebenfalls im Fußbereich 9a des Stützisolators 1a ist eine Überspannungsschutzkomponente 15 so integriert, dass sie zwischen der Messbuchse 12 und einem zweiten Anschluss 16, der als Massepotentialanschluss ausgebildet ist und sich an der Fußsohle des Fußbereichs 9a des Stützisolators 1a befindet, mittels Leitungen 11a geschaltet ist.

Die Positionen der Messbuchsen 4, 12, der Überspannungsschutzkomponenten 7, 15 sowie der zweiten Anschlüsse 8, 16 sind selbstverständlich nur beispielhaft gezeigt. Andere Positionen sind sehr wohl denkbar und möglich.

Die Ausprägung der ersten Anschlüsse 6, 14 als Potentialanschlussbuchsen und der zweiten Anschlüsse 8, 16 gegebenenfalls als Massepotentialanschlüsse sind selbstverständlich nur beispielhaft gezeigt. Die entsprechenden Anschlüsse können zweckmässigerweise bei Bedarf auch durch andere Ausgestaltungen ersetzt werden.

Zusammenfassend handelt es sich bei der Erfindung um einen verbesserten Stützisolator 1, 1a, der durch die Integration von Überspannungsschutzkomponenten 7, 15 in den Stützisolator 1, 1a selbst, die Anzahl von Teilkomponenten beispielsweise eines Messsystems reduziert, da die entsprechende Funktion vom Stützisolator 1, 1a mit übernommen wird.


Anspruch[de]
  1. 1. Stützisolator (1, 1a) mit einem Fußbereich (9, 9a), mit wenigstens einem Messanschluss (4, 12), mit wenigstens einem ersten Anschluss (6, 14) und einem zweiten Anschluss (8, 16), und mit wenigstens einem Kondensator (2, 10), dessen einer Pol an dem ersten Anschluss (6, 14) und dessen zweiter Pol an dem Messanschluss (4, 12) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Überspannungsschutzkomponente (7, 15) in den Stützisolator (1, 1a) integriert und zwischen dem Messanschluss (4, 12) und dem zweiten Anschluss (8, 16) geschaltet ist.
  2. 2. Stützisolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überspannungsschutzkomponente (7, 15) im Fußbereich (9, 9a) des Stützisolators (1, 1a) in den Stützisolator (1, 1a) integriert ist.
  3. 3. Stützisolator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Anschluss (8, 16) im Fußbereich (9, 9a) des Stützisolators (1, 1a) angebracht ist.
  4. 4. Stützisolator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützisolator (1, 1a) mit wenigstens einer Bohrung (5a) versehen ist, an deren Innenseite der zweite Anschluss (8, 16) angebracht ist.
  5. 5. Stützisolator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Anschluss (8, 16) als Massepotentialanschluss ausgebildet ist.
  6. 6. Messsystem mit wenigstens einem Stützisolator nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
  7. 7. Elektrische Maschine mit wenigstens einem Stützisolator nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
  8. 8. Elektrische Maschine mit einem Messsystem nach Anspruch 6.






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