DE3608389A1 - Kombinierter hochspannungsstrom- und -spannungswandler - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen kombinier­ ten Hochspannungsstrom- und -spannungswandler in Kopfbau­ weise gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Derartige Wandler sind entsprechend der Spannungsauslegung relativ hoch und der Kopfteil ist wegen der Magnetsysteme üblicherweise sehr schwer. Die tragende Isoliersäule muß daher sehr stabil sein. Aus diesen Gründen, aber auch aus Transport- und Montagegründen sollte daher die Gesamthöhe eines derartigen kombinierten Wandlers so klein wie mög­ lich sein.

Der Erfindung liegt im wesentlichen die Aufgabe zugrunde, die Bauhöhe eines derartigen kombinierten Wandlers zu ver­ ringern.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale.

Bei einem senkrecht stehenden Mantelkern für den Span­ nungswandler wird die Bauhöhe bereits durch die Halbie­ rung des Querschnittes der äußeren Schenkel gegenüber demjenigen eines Rahmenkerns vermindert. Eine wesentlich größere Verkleinerung der Bauhöhe wird aber dann erreicht, wenn der Mantelkern liegend, also in der horizontalen Ebene verlaufend, angeordnet ist.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben und werden nachfolgend anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbei­ spieles näher beschrieben.

Dabei zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen kombinierten Wandler gemäß der Erfindung und

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Wandler gemäß Fig. 1 in der Schnittebene A-B der Fig. 1 gesehen.

Mit 1 ist ein insbesondere unter dem üblichen Überdruck eines inerten Isoliergases, wie Schwefelhexafluorid, stehender Hochspannungsstromwandler in Kopfbauweise be­ zeichnet, der im wesentlichen aus einer Säule aus Iso­ liermaterial (Stützer), wie Porzellan, Epoxydharz oder aus einem Verbundisolator aus einem GFK-Rohr mit angegos­ senen Silikonrippen, aus einem die Isoliersäule 2 tragen­ den Fußteil 3 und aus einem die Aktivteile des Strom- und Spannungswandlers enthaltenden Kopfteil 4 besteht. In der Isoliersäule 2 ist ein Ausleitungsrohr 5 koaxial zu die­ ser angeordnet, in dem die Sekundärausleitungen 6 verlau­ fen und zu den Sekundärklemmen im Fußteil 3 geführt sind. Zwischen dem Ausleitungsrohr 5 und der Isoliersäule 2 kann in an sich bekannter Weise eine Potentialsteuerein­ richtung, insbesondere Potentialsteuerwicklung, vorgesehen sein.

Am oberen Ende 7 der Isoliersäule 2 ist eine Abschluß­ platte 8 isoliermitteldicht, also öl- oder gasdicht, be­ festigt. Sie besitzt einen nach unten ragenden Kragen 9, der die Isoliersäule 2 von außen übergreift. Ein innerer Auflagerand 10 liegt auf der Stirnfläche 11 der Isolier­ säule 2 unter Zwischenlage einer Dichtung 12 auf.

Das Ausleitungsrohr 5 steckt in einem vorzugsweise aus mehreren Ringkernen 13 mit zugehörigen Sekundärwicklungen und einer einen Ring 14 bildenden Gießharzumhüllung 15 bestehenden Sekundärsystem 16. Letzteres ist über isolie­ rende Stützer 17 ausschließlich auf der Abschlußplatte 8 befestigt. Diese Stützer 17 sind vorteilhaft schräg nach außen verlaufend angeordnet und zweckmäßig zentrisch zum Ausleitungsrohr 5 angebracht. Außerdem ist auf der Ab­ schlußplatte 8 der Primärleiter 18 ausschließlich be­ festigt. Dieser ist U-förmig ausgebildet, wobei dessen Basis 19 den Ring 14 bzw. den oder die Kerne 13 zumindest annähernd zentrisch durchsetzt und der eine Schenkel 20 mittels eines durch die Bohrung 100 der Abschlußplatte 8 isoliermitteldicht hindurchgeführten Anschlußabschnit­ tes 22 in dieser befestigt ist. Als Auflager dient dabei ein an dem Schenkel 20 angebrachter Außenflansch 23. Dieser Schenkel 20 ist von außen, d.h. von unterhalb der Abschlußplatte 8 her, kontaktierbar. Der Anschlußab­ schnitt 22 ist dabei durch eine Isolierbuchse 47 und einen isolierenden Ring 48, der mit der Isolierbuchse 47 aus einem Stück bestehen kann, isoliermitteldicht und isoliert befestigt. Der andere Schenkel 21 ist von innen mittels des Außenflansches 23 auf der Innenseite 101 der Abschluß­ platte 8 befestigt, insbesondere aufgeschraubt. Dabei sind keine nach außen durchgehenden Bohrungen vorgesehen, so daß keine Dichtung notwendig ist. Der Anschluß erfolgt über einen außen angebrachten Anschluß 106, so daß der ganze Kopf auf diesem dort angeschlossenen Potential liegt. Es handelt sich also hierbei um einen nicht um­ schaltbaren Primärleiter 18.

Die Abschlußplatte 8 ist so ausgebildet, daß sie alle aktiven Teile, also das Sekundärsystem 16 und den Primär­ leiter 18 allseitig seitlich überragt. Beispielsweise besitzt sie Wannen- oder Tellerform. Über diese vorge­ nannten Teile ist von oben eine als Kopfgehäuse ausgebil­ dete Haube 24 gestülpt. An dem die Haubenöffnung 25 be­ grenzenden Rand 26 ist ein Flansch 27 vorgesehen, mit dem die Haube 24 auf die Abschlußplatte 8 über Schraubverbin­ dungen 28 dicht aufgeschraubt werden kann. Die Haube 24 kann aus einem Rohrabschnitt 29 und aus einem hauben­ oder topfförmigen Deckel 30 bestehen, die bei Metallaus­ führung an der Stoßstelle 31 verlötet, verschweißt oder verschraubt, beispielsweise angeflanscht sind und bei­ spielsweise bei GFK-Ausführung (glasfaserverstärkter Kunststoff) an der Stoßstelle 31 überlappt sind. Die Hau­ be 24 kann auch aus einem einzigen Zieh-, Preß- oder Formteil bestehen.

Am Ring 14 des Sekundärsystems 16 sind am Umfang 32 un­ ten die Sekundärausleitungen an einer verstärkten Auslei­ tungsstelle 33 herausgeführt, in die das Ausleitungs­ rohr 5 eingeführt ist. Der Ring 14 ist vorzugsweise außen metallisiert, beispielsweise mit einer Spritzverzinkung. Dieser Metallbelag wird - wie üblich - auf Erdpotential gelegt.

Es sind wenigstens drei Stützer 17 vorgesehen. Die Stützer 17 für den Ring 14 können am Ring 14 selbst mit angeformt, also aus Gießharz in einem Stück gegossen sein. Sie können aber auch mit geeigneten Ansätzen einge­ formt oder mit dem Ring 14 lösbar verbunden sein.

Um beim Betrieb eine bei Temperaturänderungen mögliche unterschiedliche Längenausdehnung der Isoliersäule 2 und des Ausleitungsrohres 5 auszugleichen und auch um die Montage des Sekundärsystems 16 auf dem Ausleitungsrohr 5 zu vereinfachen, ist die Verbindung zwischen der Auslei­ tungsstelle 33 und dem Ausleitungsrohr 5 mechanisch als längsverschiebbare Steckverbindung ausgebildet. Das obere Ende des Ausleitungsrohres 5 ist dabei nach Art eines Gleitsitzes von einer oder mehreren Kontaktfedern 45, beispielsweise als im Ring um das Ausleitungsrohr 5 ange­ ordnete Ringkontaktfeder(n), vorzugsweise als mehrfach ge­ schlitzter Kragen, koaxial umgeben und federnd gehalten.

Über dem Sekundärsystem 16 bzw. über dessen Gießharzum­ hüllung 15 ist ein Spannungswandler 200 vorgesehen. Er ist innerhalb der ein- oder insbesondere zweiteiligen Haube 24 angeordnet und in dieser an wenigstens zwei dort vorgesehenen Befestigungslaschen 201 oder an einem Teil­ oder Ringflansch befestigt. Vorzugsweise ist der Deckel 30 als Dom ausgebildet und mit einem unteren zylindrischen Abschnitt, beispielsweise dem Rohrabschnitt 29, isolier­ mitteldicht verbunden, insbesondere verschraubt. Um eine einfache Montage des erfindungsgemäßen kombinierten Wand­ lers zu ermöglichen, ist unten am Spannungswandler 200 eine Steckvorrichtung 202 angebracht, vorzugsweise ange­ schraubt oder insbesondere an die Gießharzumhüllung 203 der Hoch- und Niederspannungswicklungen 200.1, 200.2 ange­ formt. Vorzugsweise ist dies eine Vielfachsteckvorrichtung für die Sekundärausleitungen des Spannungswandlers 200, so daß ein Spannungswandler 200 mit mehreren Anschlüssen vorgesehen ist.

Oberhalb des Stromwandlers, also oberhalb seines Sekundär­ systems 16 bzw. der Gießharzumhüllung 15, ist ein Steck­ vorrichtungsgegenstück 204 im unteren Teil der Haube 24 bzw. des Kopfes 4 starr befestigt, beispielsweise mit die­ sem verschraubt. Vorzugsweise ist das Steckvorrichtungs­ gegenstück 204 am Sekundärsystem 16 des Stromwandlers oben angebracht, beispielsweise angeschraubt oder mit an­ geformt. In dieses Steckvorrichtungsgegenstück 204 mün­ den Auslaßleitungen, die außen, insbesondere entlang der Gießharzumhüllung 15 oder günstiger an diese mittels Gieß­ harz angeformt oder in diese eingeformt und in das Auslei­ tungsrohr 5 weitergeführt sind. Im letzteren werden sie zum Klemmbrett im Fuß 3 des Wandlers geführt. Um tempera­ tur- und/oder druckbedingte Längenänderungen der Hau­ be 24 oder dergleichen auszugleichen, ist die Steckver­ bindung 202, 204 so ausgebildet, daß die Einzelvorrich­ tungen dieser Steckverbindung 202, 204 in zusammengebau­ tem Zustand axial gegeneinander verschiebbar sind, jedoch kontaktsicher verbunden bleiben.

Günstigerweise ist die Teilung der Haube 24 in einem Be­ reich 205 zwischen dem Durchführungsleiter, also hier der Basis 19 des Primärleiters 18 und dem die Wicklungen 200.1 und 200.2 des Spannungswandlers 200 durchsetzenden Schen­ kel 206 des Magnetkerns 207 angebracht. Der Magnetkern 207 bzw. 207.1 und der Anfang der innen liegenden Hochspan­ nungswicklung 200.1 liegen auf Hochspannungspotential.

Erfindungsgemäß ist der Magnetkern 207 des Spannungswand­ lers als Mantelkern ausgebildet. Vorzugsweise ist er so angeordnet, daß seine Bauebene in horizontaler Ebene ver­ läuft. Hierdurch kann die Bauhöhe des Kopfes 4 gegenüber der Verwendung eines Rahmenkerns stark reduziert werden.

Die Befestigung des Magnetkernes 207 erfolgt unmittelbar oder über Winkel- oder U-Abschnitte 211 am Wandlerkopf 4.

Günstigerweise sind an allen Innenflächen des Mantel­ kerns 207 Abschirmungen 212 angebracht. Diese können auch einen gemeinsamen Rahmen bilden. Sie sind vorteilhaft am nach unten zu dem Ring 14 des Stromwandlers 16, 18 weisen­ den Ende 213 nach unten auswärts verrundet bzw. ballig ausgebildet.

Damit beim Aufsetzen der Haube 24 und bzw. des Spannungs­ wandlers 200 die Steckverbindung in Drehrichtung ohne Mühe in genauer Winkellage aufeinandergebracht werden kann, sind an den Steckvorrichtungen 202 und 204 und/oder an der Haube 24 bzw. an dem Dom 30 und der Abschlußplatte 8 bzw. an dem Rohrabschnitt 29 und/oder an den Gießharzumhüllun­ gen 15 und 203 Codierelemente 209 und Gegenstücke 210, bei­ spielsweise in Form von Nuten und Federn, Stiften 209.1 oder Bohrungen 210.1 angebracht. Hierdurch wird ein Fehl­ anschluß des Spannungswandlers 200 vermieden.

Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, den Mantel­ kern 207 in Richtung des Durchführungsleiters 19 des Stromwandlerprimärleiters 18 anzuordnen. Der Durchfüh­ rungsleiter 19 kann den gesamten Kopf 4 waagrecht durch­ setzen, wobei er beidseitig aus der Haube 24 herausragt und wenigstens auf einer Seite elektrisch von dieser iso­ liert ist. Er kann aber auch die beschriebene U-Form auf­ weisen. Gegebenenfalls kann er auch aus zwei parallelen Strängen bestehen, so daß er umschaltbar ist. Einer der beiden Stränge ist dann an jedem Schenkel von der Ab­ schlußplatte elektrisch isoliert angebracht.

Claims (12)

1. Kombinierter Hochspannungsstrom- und -spannungswand­ ler in Kopfbauweise mit einer den Kopfteil tragen­ den und ein Ausleitungsrohr in sich aufnehmenden isolierenden Trägersäule und mit einem oberhalb des Stromwandlers angeordneten Spannungswandler, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern (207) des Span­ nungswandlers (200) als Mantelkern ausgebildet ist.

2. Kombinierter Hochspannungsstrom- und-spannungswand­ ler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelkern (207) in horizontaler Ebene verlaufend, also liegend, angeordnet ist.

3. Kombinierter Hochspannungsstrom- und -spannungswand­ ler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsrichtung des Mantelkerns (207) in Rich­ tung des Durchführungsleiters (19) des Primär­ leiters (18) des Stromwandlers (16, 18) angeordnet ist.

4. Kombinierter Hochspannungsstrom- und -spannungswand­ ler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der Haube (24) in der Nähe von deren Decke Befestigungslaschen (201) angebracht sind, an denen der Mantelkern (207) befestigt ist.

5. Kombinierter Hochspannungsstrom- und -spannungswand­ ler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelkern (207) über Winkel oder U-förmige Schienen­ abschnitte (211) mit den Befestigungslaschen (201) ver­ bunden ist.

6. Kombinierter Hochspannungsstrom- und -spannungswand­ ler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Mantelkern (207) mit der Haube (24) elektrisch leitend verbunden ist.

7. Kombinierter Hochspannungsstrom- und -spannungswand­ ler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auf allen Innenflächen des Mantel­ kerns (207) Abschirmungen (212) angebracht sind.

8. Kombinierter Hochspannungsstrom- und -spannungswand­ ler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmungen (212) am zum Stromwandler (16, 18) hin­ weisenden Ende (213) nach unten auswärts ballig ausge­ bildet sind.

9. Kombinierter Hochspannungsstrom- und -spannungswand­ ler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen Spannungswandler (200) und Stromwandler (16, 18) eine Steckverbindung (202, 204) vorgesehen ist, die beim Aufsetzen der Haube (24) auf die Abschlußplatte (8) des Kopfteils (4) die Verbindung zwischen den Ausleitungen des Spannungswandlers (200) und den Ausleitungen (6) des Stromwandlers (16, 18) zum Fuß (3) des Wandlers (1) herstellt.

10. Kombinierter Hochspannungsstrom- und -spannungswand­ ler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Haube (24) im Bereich (205) zwischen der Durchführung (19) des Primärleiters (18) des Strom­ wandlers (16, 18) und dem die Wicklungen (200.1, 200.2) des Spannungswandlers (200) durchsetzenden Schenkel (206) des Mantelkerns (207) unterteilt ist, und daß an der Trennstelle (31) die beiden Teile (29, 30) der Haube (24) isoliermitteldicht miteinander verbunden sind.

11. Kombinierter Hochspannungsstrom- und -spannungswand­ ler nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Primärleiter (19) des Stromwand­ lers (16, 18) U-förmig ausgebildet ist, wobei dessen Basis (19) den Durchführungsleiter durch das Sekundär­ system (16) bildet, daß die Schenkel (20, 21) nach unten ragen und innerhalb des Kopfes (4) mit der Ab­ schlußplatte (8) fest verbunden sind, und daß zumin­ dest der eine Schenkel (20 und/oder 21) isoliert und isoliermitteldicht durch die Abschlußplatte (8) hin­ durchgeführt und von unten kontaktierbar ist.

12. Kombinierter Hochspannungsstrom- und -spannungswand­ ler nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Primärleiter (18) des Stromwand­ lers (16, 18) aus wenigstens zwei voneinander isolier­ ten parallelen Strängen besteht, wobei nur einer die­ ser Stränge einseitig mit der Abschlußplatte (8) kon­ takiert ist.