DE1638635C3 - Hochspannungs-Stromwandler - Google Patents
Hochspannungs-StromwandlerInfo
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- DE1638635C3 DE1638635C3 DE19671638635 DE1638635A DE1638635C3 DE 1638635 C3 DE1638635 C3 DE 1638635C3 DE 19671638635 DE19671638635 DE 19671638635 DE 1638635 A DE1638635 A DE 1638635A DE 1638635 C3 DE1638635 C3 DE 1638635C3
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Description
bewickelten Kerne durchsetzenden Leiterbereichs umgebende
Kondensatoren bestimmt ist, die zwischen den Hochspannungsleiler und zumindest einen im Mochspannungsleiter-Durchtrittsbereich
der bewickelten Kerne die Tcilisolation teilweise umgebenden leitenden oder halbleitendcn Leitbelag oder Körper parallel /u
der Eigenkapazität der Teilisolation auf dem Hochspannungsleiler geschaltet sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Wandler wird also auf kapazitivem Wege unter Verwendung von parallel /ii
den Eigenkapazitäten der Teilisolationen geschalteten Kondensatoren eine gewünschte Aufteilung der Hochspannung
auf die beiden Teilisolationen mit Sicherheit erzwungen, so daß es möglich ist, beispielsweise unter
Verwendung entsprechend bemessener Teilisolationen bekannte Wandler unter Vorsehen einer zusätzlichen
Teilisolalion auf dem Hochspannungsleiter für höhere Spannungen verwendbar zu machen. Man kann bei
dem erfindungsgemäßen Wandler sogar die Konstruktion als solche weitgehend unabhängig von der abzubauenden
Hochspannung treffen und dann beide Teilisolationen und die Kondensatoren unter Berücksichtigung
der durch die Formgebung des Wandlers vorgegebenen Eigenkapazitäten der Teilisolationen im Hinblick
auf die gewünschte Aufteilung der Hochspannung dimensionieren.
Ausgehend von einer Konstruktion ohne zusätzliche Kondensatoren läßt sich die Erfindung auch so beschreiben,
daß die Teilisolation auf dem Hochspanruingsleiter ohne Rücksicht auf die Eigenkapazität derselben
nur unter Beachtung der Schlagweite so weil verkürzt wird, daß sich eine kompakte Wandlerkonstruktion
ergibt, und daß die erforderliche Gesamtkapazität an dieser Stelle durch die zusätzlichen Kondensatoren
gewonnen wird.
Diese zusätzlichen Kondensatoren, zwecks Erzielung der .Spannungsfestigkeit meist mehrere Kondensatoren
in Reihenschaltung, sind parallel zur Eigenkapazitat der Tcilisolation auf dem Hochspannungsleiter geschaltet
und können dabei zugleich zur kapazitiven Spannungssteuerung längs des Hochspannungsleiters dienen. In
der Regel wird man beiderseits der Kerne, und zwar vorzugsweise außerhalb des Wandlergehäuses, die Teilisolation
auf dem Hochspannungsleiter umgebende Kondensatoren anordnen.
Es ist zwar bereits ein Stromwandler bekannt (CH-PS 1 75 716), bei dem eine Reihenschaltung von
Kondensatoren benutzt wird, um das Potentialgefälle längs des Isolators zu steuern, jedoch liegt die Reihenschaltung
parallel zu dem gesamten Stromwandler und damit auch zu beiden Teilisolationen. womit entweder
die Verwendung eines verkürzten Isolators ermöglicht oder die Betriebssicherheit erhöht ist.
Ferner ist ein Stromwandler bekannt (CH-PS 4 14 842), bei dem mit leitenden Abschirmungen die
elektrische Beanspruchung des Isoliermaterials vermindert ist; der Stromwandler weist aber nur eine einzige
zusammenhängende Isolation auf.,
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfordert die Schaltung der zusätzlichen Kondensato
ren parallel zur Eigenkapazität der Teilisolation auf dem Hochspannungsleiter, daß die Kondensatoren zwischen
den Primärleiter und einen die Teilisolation auf dem Hochspannungsleitcr und/oder auf den Kernen
einschließlich den Sekundärwicklungen) bedeckenden Leitbelag geschaltet sind Es sei bemerkt, daß dieses
schaltungsmerkmal auch dann vorliegt, wenn die Kon-
lensatoren beispielsweise einerseits mit auf Hochspannungspotential
liegenden Abschlußkappen von kcrami sehen Isolatoren und/oder andererseits mit dem Ge
häusc leitend verbunden sind, das seinerseits auf derr Zwischenpotential liegt, beispielsweise durch Verbin
-s dung mit einem oder beiden der Lcitbclägc auf der
Teilisolationen. Dabei können die beiden Leitbeläge ihrerseits miteinander elektrisch verbunden sein.
Besonders zweckmäßig ist die Verwendung ölimprägnicrter
Rundwickel-Kondcnsatoren, da sie in dicscm Anwcndungsfall eine möglichst große Kapazität
bei möglichst kleinem Plat/bcdarf zu gewinnen gestatten.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß mehrere Kondensatoren stapclartig
'5 innerhalb des Zwischenraumes zwischen der Teilisolation
auf dem Hochspannungsleiter einerseits und einem Keramikisolator andererseits angeordnet sind. Diese
Ausführungsform ist im Hinblick darauf günstig, daß πιοπ für die Imprägnierung von Rundwickel-Kondensatoten
einen auch die Kondensatoren aufnehmenden ölraum vorsehen muß. Dabei braucht sich der Keramikisolator
nur über den von den Kondensatoren umgebenen Bereich der Teilisolation auf dem Hochspannungsleiter
zu erstrecken. Besonders zweckmäßig ist es. den
2^ Zwischenraum zwischen der Teilisolation einerseits
und dem Keramikisolator andererseits ganz oder teilweise mit Isolieröl zu füllen und durch öldichtc Scheiben
od. dgl. stirnseitig abzuschließen, so daß die Kondensator-Anordnung eine über die Tcilisolation auf
dem Hochspannungsleiter geschobene vorgefertigte Baueinheit bildet.
Zur Verringerung des Ölvolumens wird man häufig den ölgefül'tcn und die Kondensatoren enthaltenden
Raum durch zwei konzentrische Isolierrohre begrcn
-^ zen, von denen das außenlicgende nicht, wie in dem
eben beschriebenen Fall, durch den Keramikisolator. sondern ebenfalls beispielsweise durch ein Hartpapicrrohr
gebildet ist.
Der Hochspannungsleiter mit seiner Teilisolation kann einen gestreckten Verlauf besitzen, so daß man
bei Verwendung von stapelartig angeordneten Kondensatoren beiderseits des Gehäuses eine Anordnung
analog einer symmetrischen Durchführung erhält. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Kondensatoren zugleich
zur kapazitiven Potentialsteuerung längs des Hochspannungsleiters dienen.
Man wird bei dieser Formgebung die Teilisolation auf dem Hochspannungsleiter sich nur über einen von
den Kondensatoren und den Kernen umgebenen Be-
reich erstrecken lassen, wobei eine Stirnfläche jedes
Keramikisolators am Kopfgehäuse liegt und dort vorzugsweise befestigt ist. Besitzt der Wandler einen Ölraum
für die Isolation der Kerne nebst Niederspan nungswicklungen und ihre Ausleitungen, so wird man
diesen ölraum mit den ölräumen zur Aufnahme der
Kondensatoren verbinden, um nur eine Einrichtung zur
Aufnahme von Volumenschwankungen des Isolieröls vorsehen zu müssen. Diese Einrichtung, beispielsweise
ein Faltenbalg oder aber ein Gaspolster, kann an oder in dem Gehäuse angeordnet sein.
Der Hochspannungsleiter mit seiner Teilisnlation
kann aber auch die Form eines U. V oder L besitzen und im Bereich der Basis des U, V oder L das Kopfgehäuse und die aktiven Wandlerteile durchsetzen. Ein
- Vorteil der Erfindung ist gerade darin zu sehen, daß sie die übrigen Konstruktionseinzelheiten des Wandlers
weitgehend offen läßt und so die Anpassung der Wandlerkonstruktion an den jeweiligen Einsatzfall ermög-
licht. Wie bereits eingangs bemerkt, kann man bei der
Konstruktion des erfindungsgemäßen Wandlers von den Platzverhältnissen ausgehen und dann die gewünschte
Spannungsaufteilung durch Zuschalten entsprechend bemessener Kondensatoren erzwingen.
Besonders zweckmäßig ist es, bei der zuletzt beschriebenen Formgebung des Hochspannungslciters
mit seiner Teilisolation etwaige ölräume außerhalb des Basisbereiches enden zu lassen, da man dann bei drehbarer
Lagerung des Hochspannungslciters mit seiner Teilisolation. wobei die Basis als Drehachse dient, die
Möglichkeit hat. beispielsweise während des Transportes den gebogenen Hochspannungsleiter in eine die
Höhe oder eine sonstige kritische Abmessung verringernde Stellung zu bringen. Diese Möglichkeit ist nicht
auf Wandler mit die Eigenkapazität der Teilisolation auf dem Hochspannungslcitcr verändernden zusätzlichen
Kondensatoren beschränkt. Man kann diesen öldichten Abschluß dadurch erzielen, daß das Gehäuse
zur Aufnahme der aktiven Wandlerteilc mit ihrer Teilisolation eine ölgcfüllte Ringkammer bildet, die den
Hochspannungslciicr mit seiner Teilisolation umgibt.
Das Gehäuse kann den Basisbercich des in der beschriebenen
Weise geformten Hochspannungslciters mit seiner Teilisolation außerhalb der Kerne umgebende
Fortsätze autweisen, uie sich nicht über die abgebogenen
Bereiche des Hochspannungsleilcrs erstrecken, die von den Kondensatoren umgeben sind. Dabei können
die Fortsätze an dem Gehäuse Auflageflächen für die Kondensatoren und/oder die lsolierrohrc einschließlich
Keramikisolatoren bilden.
Hei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
sind die Anleitungen des Wandlers von einem das Gehäuse
-,ragenden Stützensolator umgeben, der seinersens
ebenfalls Kondensatoren zur kapazitiven Potentialsu-iiening
der Auslegungen aufnehmen kann. Selbstverständlich kann die Potcntialsteuerung der
Ausk-iiungcn auch auf andere Weise, beispielsweise
durch Einbinden leitender Beläge bei einer Isolationsbandage oder durch Eingießen von Steuernlindern bei
CUUT Gießharzisolation, vorgenommen werden.
Mit dem Wandler nach der Erfindung ist es möglich.
mich höchste Spannungen zu erfassen, ohne daß ein
unwirtschaftlicher Aufwand gelrieben werden muli. Das Gewicht und das Isoliervolumen des Wandlers sind
angesichts der hohen Spannungen gering. Da die Nacnteiie
Lines Kaskadenwandlers durch die magnetisch
einstufte Ausbildung des erfindungsgemäßen Wandlers vermieden sind, kann er auch mit Linearkern ausgerüstet
sein. Die . . .
F i g. l und 2 zeigen zwei Ausfuhrungsbe.sp.ee des
erf.ndungsgemäßen Wandlers in senkrecht gelegten Schnitten. .
Im Fall des Wandlers nach F i g. 1 lieg! eir· g«tre«-
ter Hochspannungsleiier vor, während der Hochspan_
nur.gsleiter bei dem Ausführungsbeisptel nach 11 g.j-U-förmig
gebogen .st Es sei bemerkt, daß die Form des
Hochspannungsleiters auch abweichend von den dargestellten Beispielen gewählt werden kann; fur die ausführungsform
nach Fig.2 ist es lediglich wichmg.;daß
ein Basisbereich des Hochspannungsleiters nebst seiner
Te.lisolat,on vorhanden ist der in das Wandlergehäuse
eingeführt von den Kernen nebst Sekundärwicklungen
κ,
-cu-aemex man zunächst den Kopfstromwandler
nach F i g. i. so besteht er im wesentlichen aus den zu
mindest einen Kern mit Sekundärwicklungen ent ha
tenden aktiven Wandlerteilen !.die von dem Pnmaneiter
2 mit seiner Gießharz-Teilisolation 3 durchsetzt werden, sowie dem Stützisolator 4, der die mittels
leitender Beläge 5 kapazitiv potentialgesteucrten Ausleitungen der aktiven Wandlerteile 1 umgibt. Der
Schlagweitentcil 6 ist in dem figürlich dargestellten Ausführungsbeispiel bandagiert. Der Sockel 7 trägt im
Klemmenkasten 8 die Anschlußklemmen der Sekundärwicklungen.
Wesentlich für den Wandler ist das Vorhandensein von zwei Teilisolationen 3 auf dem Ptimärleiter 2 und 9
auf dem Kern 1 im Bereich des Primärleiters. Diese beiden Teilisolalionen summieren sich zu einer die gesamte
Hochspannung abbauenden Gesamtisolation. Es muß aber sichergestellt werden, daß sich die Hochspannung
wirklich entsprechend den Isolationsfestigkeiten der beiden Teilisolationen 3 und 9 auf diese aufteilt.
Erfindungsgemäß wird hierbei die Tatsache berücksichtigt, daß diese Spannungsaufteilung durch die Eigenkapazitäten
10 und 11 der beiden Teilisolationen 3 und 9
bestimmt wird. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann man sich diese Ersatzkapazitäten zwischen
dem Primärleiter 2 einerseits und dem Leitbelag 12 andererseits bzw. zwischen dem Kern 1 einerseits und
dem Lcitbelag 13 andererseits liegend denken, wobei die beiden Leitbeläge miteinander leitend verbunden
Dabei hängt die Größe der beiden Eigenkapazitäten 10 und 11 weitgehend von der Formgebung der aktiven
Teile des Wandlers ab, so daß von vornherein die erwünschte Spannungsaufteilung nicht mit Sicherheit
vorliegt. Erfindungsgemäß sind daher Rundwickel-Kondensatoren in zwei Stapeln 14 und 14a den Primärleiter
mit seiner Teilisolation 3 umgebend angeordnet und zwischen ein auf Hochspannung liegendes Teil und
ein das Potential der Leitbeläge 12 und 13 aufweisenden Teil geschaltet. Man erkennt, daß die im übrigen in
Reihe geschalteten Kondensatoren jedes Stapels auf der einen Seite mit dem auf Hochspannung liegenden
dcckelartigcn Teil 15 bzw. 16 und auf der anderen Seite
mit dem Metallgehäuse 17 verbunden sind, das seinerseits in elektrisch leitender Verbindung mit den Leitbeiägen
12 und 13 steht.
Damit liegen diese Kondensatoren parallel zur Eigenkapazität 10 und gestatten, bei weitgehender
Freiheit der Gestaltung des Wandlers die gewünschte .Spannungsaufteilung auf die Teilisolationen 3 und 9
sicherzustellen.
In dem Ausführungsbeispiel nach F ι g. 1 ist jeder
Kondensatorstapel 14 und 14a von einem Keramikisolator
18 bzw. 19 umgeben. Der auch die Kondensatoren aufnehmende Zwischenraum zwischen der Teilisolation
3 und dem jeweiligen Isolator 18 bzw. 19 ist mit Isolieröl gefüllt da die Kondensatoren ölimprägnierte Rundwickel-Kondensatoren sind. Diese ölgefüllten Zwischenräume stehen in Verbindung mit dem Olraum
innerhalb des Stützerisolators 4. so daß allen Olräumen ein Ausdehnungsgefäß 21 in Gestalt eines Faltenbalges
in dem Ansatz 22 an dem Gehäuse 17 zugeordnet ist. Unter Isolieröl im Sinne der Erfindung ist jedes flüssige
Isoliermittel zu verstehen. ,,,.,.., .
Da die äußere Schlagweite durch die freie Luftstrekke von den Eintrittsstellen des Primärleiters 2 in die
Kappen 15 und 16 gegen. Erde gebildet ist also nicht wie üblich längs einer Isolatoroberfläche verläuft
reicht in der Regel bei der dargestellten waagerechten Anordnung des gestreckten Primärleiters 2 die relativ
geringe vertikale Schlagweite aus. Sollten im Netz auftretende Stoß- oder Schaltspannungen eine Verlänge-
609635/!
ίο
rung der Schlagweite erfordern, so könnte der Primärleiter
2 einschließlich seiner Teilisolation 3 auch nach oben geknickt werden, beispielsweise so, daß er mit seinen
von den Kondensatoren bedeckten Bereichen schräg nach oben weist. s
Die Ausführungsform nach Γ i g. 2 unterscheidet sich von derjenigen nach F i g. I dadurch, daß der Primarleiter
30 mit seiner Teilisolation 31 U-förmig ausgebildet ist. Mit seiner horizontal verlaufenden Hasis wird er
von dem Kern 32 nebst seiner Teilisolation 33 umgcben:
der Kern liegt wiederum innerhalb des ungeerdeten Gehäuses 34.
In bereits beschriebener Weise ist ein Stüizcrisolator
.35 vorhanden, der die kapazitiv gesteuerten Auslegungen der aktiven Wandlerteile 32 umgibt. ι s
Wesentlich ist in der Ausführungsform nach F i g. 2 die Trennung der beiden ölräume mit den Kondensatorstapeln
36 und 37 sowohl voneinander als auch von dem ölraum 38, der die aktiven Wandlerteile umgibt.
Dies ist dadurch erreicht, daß die Kondensatoren 36 ;<>
und 37 nur die senkrecht stehenden Bereiche der Teilisolation
31 bedecken. Die ölräume werden begrenzt durch das Hartpapierrohr 39 bzw. 40 und den Kcramikisolator
41 bzw. 42 in Verbindung mit dichten Abschlüssen bei 43 und 44 bzw. 45 und 46 an den Stirnseiten der
Isolierrohre. Demgemäß sind getrennte Ausdehnungsbehälter 47 und 48 in Verbindung mit den oberen Stirnflächen
dieser beiden ölräume stehend angeordnet.
Der ölraum 38 umgibt durch entsprechende Form des Gehäuses 34 den Primärleiter 30 einschließlich sei- w
ner Teilisolation 31 nach Art einer geschlossenen Ringkammer. Man erkennt die in diesem Zusammenhang
wichtige innere Begrenzungswand 49; die isolierende
Dichtung 50 dient zur Verhinderung einer Kurzschlußwindung.
Das Gehäuse 34 weist die Fortsätze 5) und 52 auf, die zugleich Auflageflächen für die beiden Kondensakirstapcl
36 und 37 einschließlich der die beiden ölräume für die Kondensatoren begrenzenden Bauteile besitzen.
Die eingezeichneten Potentialverbindungcn lassen erkennen, daß die Kondensatoren wiederum zwischen
den Leitbelag 53 auf der Teilisolation 31 einerseits and Hochspannung andererseits geschaltet sind.
Durch die beschriebene Trennung der verschiedenen Ölräume voneinander und bei entsprechender Formgebung
oder Fortfall der Fortsätze 51 und 52 ist die Möglichkeit gegeben, die U-förmigc Anordnung beispielsweise
während des Transportes um den Basisbereich des Primärleiters 30 nach unten oder zur Seite zu drehen.
Verständlicherweise kann diese Möglichkeit auch dann von Vorteil sein, wenn keine zusätzlichen Kondensatoren
vorgesehen sind.
Hs sind auch Fälle denkbar, in denen die Eigenkapazität
der Teilisolation auf den Kernen im Verhältnis zur F.igenkapazität der Teilisolation auf dem Hochspannungsleitcr
für die gewünschte Spannungsaufteilung zu klein ist. In Anwendung der erfindungsgemäßen Lehre
wird man dann nur zu der Teilisolation auf den Kernen Kondensatoren, insbesondere Rundwickel-Kondcnsatoren,
parallel schalten. Sind Kondensatoren an dieser Stelle für andere Zwecke, z. B. Hochfrequenz-Telefonie
oder zur induktiven Spannungsmessung, erforderlich,
so werden erfindungsgemäß die parallel zur Eigenkapazitz:
der Teilisolation auf dem Hochspannungsleiter liegenden Kondensatoren unter Berücksichtigung der
Kapazität.swcrtc dieser Koppiungskondensatorcn für Tclefonic dimensioniert.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (21)
1. Hochspannurigs-Stromwandler mit einem sowohl
Sekundärwicklungen tragenden Kern als auch ein diese umgebendes ungeerdetes metallenes Gehäuse
durchsetzenden Hochspannungsleiter sowie mit je einer für jeweils einen Teil der Hochspannung
bemessenen, sich zu einer Isolation für die gesamte Hochspannung summierenden Teilisolation
auf dem Hochspannungsleiter und auf den bewikkelten Kernen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Aufteilung der Hochspannung auf die beiden TeiJisoIationen (F i g. 1:3,9) durch die Teilisolation
(3) auf dem Hochspannungsleuer (2) außerhalb des die bewickelten Kerne (1) durcnsetzenden
Leiterbereichs umgebende Kondensatoren (14, 14a) bestimmt ist, die zwischen den Hochspannungsleiter
(2) und zumindest einen im Hochspannungsleiter-Durchtrittsbereich
der bewickelten Kerne (1) die Teilisolation (z. B. 3) teilweise umgebenden leitenden
oder halbleitenden Leitbelag (z. B. 12) oder Körper parallel zu der Eigenkapazität (10) der Teilisolation
(3) auf dem Hochspannungsleiter geschaltet sind.
2. Stromwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoren (14, 14a) zwischen
den Hochspannungsleiter (2) und einen die Teilisolation (3) auf dem Hochspannungsleiter (2)
und/oder auf den Kernen (1) bedeckenden Leitbelag (12,13) geschaltet sind.
3. Stromwandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Teilisolationen (3, 9) miteinander
elektrisch verbundene Leitbeläge (12, 13) tragen.
4. Stromwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kondensatoren
(14, 14a) in Reihenschaltung parallel zur Eigenkapazität (10) der Teilisolation (3) auf dem
Hochspannungsleiter (2) geschaltet sind und zugleich zur kapazitiven Spannungssteuerung längs
der den Hochspannungsleiter (2) umgebenden Teilisolation (3) dienen.
5. Stromwandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits der Kerne (1) die Teilisolation
(3) auf dem Hochspannungsleiter (2) umgebenden Kondensatoren (14,14a) angeordnet sind.
6. Stromwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoren
(14, 14a) ölimprägnierte Rundwickel-Kondensatoren sind.
7. Stromwandler nach einem der Ansprüche 1 bis t>, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kondensatoren
(14, 14a) stapelartig innerhalb des Zwischenraumes zwischen der Teilisolation (3) auf dem
Hochspannungsleiter (2) einerseits und einem Keramikisolator (18, 19) andererseits angeordnet sind.
8. Stromwandler nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikisolator
(18, 19) sich nur über den von den Kondensatoren (14, 14a) umgebenen Bereich der Tcilisolation (3)
auf dem Hochspannungsleiter (2) erstreckt und tier Zwischenraum Isolieröl enthält.
9. Stromwandler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der ölgefüllte und die Kondcnsatoren
(F i g. 2: 36, 37) enthaltende Raum durch zwei konzentrische Isolierrohre (39, 41; 40. 42) begrenzt
10. Stromwandler nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, daß das außenliegende der beide
Isolierrohre durch den Keramikisolator gebildet ist
11. Stromwandler nach Anspruch 9 oder 10, da
durch gekennzeichnet, daß der durch die beide Isolierrohre (39,41; 40,42) begrenzte Raum stirnsei
tig durch öldichte Scheiben (bei 43,44; 45,46) abge schlossen ist und diese Teile eine über die Teilisola
tion (31) auf dem Hochspannungsleiter (30) gescho bene Baueinheit bilden.
12. Stromwandler nach einem der Ansprüche ! bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß dem ölgefülltei
Raum Mittel zur Aufnahme von Volumenschwan kungen des Isolieröles, insbesondere ein Faltenbalg
(F i g. 1:21), zugeordnet sind.
13. Stromwandler nach einem der Ansprüche ] bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochspan
nungsleitei (2) mit seiner Teilisolation (3) einen ge
streckten Verlauf besitzt.
14. Stromwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 12 und Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet
daß sich die Teilisolation (3) auf dem Hochspannungsleiter (2) nur über einen von den Kondensatoren
(14, 14a) und den Kernen (1) umgebenen Bc reich erstreckt und eine Stirnfläche des Keramikisolators
(18,19) am Gehäuse (17) liegt.
15. Stromwandler nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der die Kondensatoren
(14, 14a) enthaltende ölgefüllte Raum mit einem ölraum (20) im Gehäuse (17) in Verbindung
steht und allen ölräumen gemeinsame Mittel (21) zur Aufnahme von Volumenschwankungen des
Isolieröls zugeordnet sind.
16. Stromwandler nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (21) zur Aufnahme von
Volumenschwankungen des Isolieröls an oder in dem Gehäuse (17) angeordnet sind.
17. Stromwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochspannungsleiter
(F i g. 2: 30) mit seiner Teilisolation (31) die Form eines U, V oder L besitzt und im Bereich
der Basis des U, V oder L das Gehäuse (34) und die Kerne (32) durchsetzt, daß ferner etwaige ölräume
außerhalb des Basisbereiches enden, und daß der Hochspannungsleite·' (30) mit seiner Teil isolation
(31) um die Basis drehbar gelagert ist.
18. Stromwandler nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (34) zur Aufnahme der Kerne (32) mit ihrer Teilisolation (33) eine ölgefüllte
Ringkammer (38) bildet.
19. Stromwandler nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (34) den Basisbereich des Hochspannungsleiters (30) außerhalb der
Kerne (32) umgebende Fortsätze (51, 52) aufweist, während die abgebogenen Bereiche des Hochspannungsleiters
(30) mit seiner Teilisolation (31) von den Kondensatoren (36,37) umgeben sind.
20. Stromwandler nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Fortsätze (51, 52) an dem Gehäuse
(34) Auflageflächen für die Kondensatoren (36, 37) und/oder die Isolierrohre (39, 41; 40, 42) bilden.
21. Stromwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß Länge und
Form des mit der Teilisolation versehenen Primärleiters (2) im Hinblick auf die jeweiligen Platzverhältnisse
festgelegt sowie beide Teilisolationen (3, 9) und die Kondensatoren (14, 14a) unter Berücksichti-
gung der Eigenkapazitäten (10, 11) der Teilisolationen
(3.9) im Hinblick auf die gewünschte Aul teilung
der Hochspannung dimensioniert sind.
Bekanntlich geht die Entwicklung der Energie-Übertragung in Richtung auf immer höhere übertragene
Spannungen. Bekannt sind Hochspannungsnetze, die Spannungen in der Größenordnung von 500 kV und
mehr übertragen. Diese Entwicklungstendenz erfordert besondere Konstruktionen der an derartige Netze angeschlossenen
Hochspannungs-Stromwandler, worunter im Rahmen der Erfindung sowohl einzelne Stromwandler
als auch Stromteile von Meßwandler-Kombinationen zu verstehen sind.
Man kann daran denken, auch für den Einsatz bei hohen und höchsten Spannungen einen einstufigen
Stromwandler mit entsprechend stark bemessenen Isolationsbandagen oder Gießharzteilen zu verwenden, da
solche einstufigen Stromwandler nicht nur einen übersichtlichen Isolationsaufbau besitzen, sondern auch ein
gutes magnetisches Übertragungsverhalten zeigen. Die Anwendbarkeit einstufiger Stromwandler ist hinsiehtlieh
der vorliegenden Spannungen jedoch in der Praxis dadurch begrenzt, daß das Isolationsvolumen für einstufige
Wandler exponentiell mit der durch die Isolation abzubauenden Hochspannung wächst. Man kommt
also bei Verwendung einstufiger Stromwnndler zu Konstruktionen, bei denen der Aufwand an Isoliermaterial
und damit der Platzbedarf sowie die Kosten schließlich untragbar hoch werden.
Diesen Nachteil einstufiger Stromwandler vermeiden die bekannten Kaskadenwandler, die nach dem
Prinzip der Aufteilung in mehrere magnetisch miteinander nach Art einer Reihenschaltung gekoppelte
Kreise und demgemäß mit einer Aufteilung der Isolation arbeiten. Die den einzelnen Stufen der Kaskade
zugeordneten Teilisolationen brauchen nur im Hinblick auf die Spannung der jeweiligen Stufe bemessen zu
sein, so daß man insgesamt auch von einer Reihenschaltung der Teilisolationen zu einer die gesamte Hochspannung
abbauenden Gesamtisolation sprechen kann.
Wenn diese Kaskadenwandler auch hinsichtlich des Isolationsaufwandes ein günstigeres Verhalten als die
einstufigen Wandler zeigen, so besitzen sie doch einen anderen Nachteil, der sich gerade im Rahmen der modernen
Entwicklung auf dem Wandlergebiel bemerkbar macht. Bei einem Kaskadenwandler muß nämlich
der Kern des mit der Hochspannungsleitung in Verbindung stehenden Kopfgliedes der Kaskade die Eigenbürde
der nachgeschalteten Kaskadenglieder mitversorgen und demgemäß so groß bemessen werden, daß
der magnetische Widerstand des Kopfgliedes hinreichend klein ist. Bei modernen Wandlern ist man aber
häufig daran interessiert, auch verlagerte Kurzschlußströme betrags- und phasengetreu zu übertragen, um
beispielsweise Schutzschaltungen mit dem Sekundärstrom des Wandlers oder mit durch mehrere, unterschiedlich
dimensionierte Wandlerkerne gewonnenen Sekundärströmen zu speisen. Für die betrags- und phasengetreuc
Übertragung der Primärgröße des Wandlers hat man sogenannte Linearwandler mit gescherten
Kernen geschaffen, d. h. mit Kernen, die Luftspalte vorzugswcise in gleichmäßiger Verteilung aufweisen. Insbesondere
bei derartigen Linearwandlern, bei denen also das Leistungsvermögen der gescherten Kerne bei
gleichem Querschnitt sehr viel geringer ist als das von ungescherten Kernen, stört die Eigenbürde verständlicherweise.
Aus diesem Grunde sind auch Kaskadenwandler für den Einsatz in Höchstspannungsnetzen in
vielen Fällen zu unwirtschaftlich.
Wandler nach dem Prinzip des Kreuzringsystems, bei denen die einander durchdringenden Kerne und Primärleiter
jeweils eine Teilisolation tragen und die beiden Teilisolationen in ihrer Gesamtheit die gesamte
Hochspannung abbauen, verhalten sich zwar hinsichtlich der magnetischen Verhältnisse günstiger als die
eben diskutierten Kaskadenwandler, erfordern in ihrer üblichen Bauform, bei der sich die aktiven Wandlerteile
innerhalb eines Keramikisolators befinden, aber große Isolatoren, so daß auch derartige Wandler zumindest in
vielen Fällen ungeeignet für den Einsatz bei hohen Spannungen sind.
Man hat derartige Kreuzringwandler gemäß der schweizerischen Patentschrift 3 24 243 daher in der
Weise weitergebildet, daß man ein die aktiven Wandlerteile umgebendes ungeerdetes Metallgehäuse vorgesehen
hat, das, ebenso wie die Kerne, von einem primären Hochspannungsleiter durchsetzt wird; sowohl der
Hochspannungsleiter als auch die Kerne einschließlich der Niederspannungswicklungen sind mit jeweils einer
Teilisolation versehen, die für einen Teil der Hochspannung bemessen ist. Beide Teilisolationen summieren
sich also zu einer Isolation für die gesamte Hochspannung.
Diese Aufteilung in zwei Teilisolationen, wobei in den bekannten Ausführungsformen dieses Wandlers
zumindest zwei Porzellanisolatoren einerseits die Ausleitungen der aktiven Teile und andererseits die Zuleitungen,
d. h. den Primärleiter, auf verschiedenen Seiten des Metallgehäuses liegend umgeben, erfordert auch
eine ganz bestimmte Aufteilung der Hochspannung auf die beiden Teilisolationen. Diese Hochspannungsaufteilung,
in der Regel auf gleiche Anteile für die beiden Teilisolationen, ist jedoch bei den bekannten Ausführungsformen
des beschriebenen Wandlers schon deshalb nicht sichergestellt, weil die Eigenkapazitäten der
beiden Teilisolationen in die Aufteilung entscheidend eingehen und ihre Werte weitgehend durch die hinsichtlich
der Kapazitätsberechnung recht komplizierte Form insbesondere des Hochspannungsleiters mit seiner
Teilisolation gegeben sind.
In der Regel wird die Eigenkapazität der Teilisolation
auf dem Hochspannungsleiter wesentlich kleiner sein als die Eigenkapazität der Teilisolation auf den
Kernen, so daß der größte Teil der Hochspannung von der erstgenannten Teilisolation abzubauen ist. Man
könnte daran denken, die Stärke der Teilisolation aul dem Hochspannungslester entsprechend zu verringern
bzw. ihre Länge entsprechend groß zu bemessen oder aber ihre Dielektrizitätskonstante zu vergrößern. In
der Wahl der Dicke und der Dielektrizitätskonstante liegt man im allgemeinen fest. Eine entsprechende Dimensionierung
der Isolationslänge würde bei einem bekannten Wandler, wenn man mit der Teilisolation de;
Hochspannungsleiters beispielsweise 15OkV und mii
der anderen Teilisolation 400 kV abbauen will, bedeu ten, daß die Teilisolation auf dem Hochspannungsleitei
eine Länge von über 5 m besitzen muß.
Diese Schwierigkeiten werden bei einem Wandlei
fts der zuletzt beschriebenen Art erfindungsgemäß da
durch vermieden, daß die Aufteilung der Hochspan nung auf die beiden Tcilisolationen durch die Teilisola
tion auf dem Hochspunnungsleiter außerhalb des di(
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES0113397 | 1967-12-20 | ||
DES0113397 | 1967-12-20 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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DE1638635A1 DE1638635A1 (de) | 1971-09-30 |
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DE1638635C3 true DE1638635C3 (de) | 1976-08-26 |
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