Kondensatordurchführung zur Leitereinführung in Hochspannungsstromrichter,
insbesondere Quecksilberdampfgroßgleichrichter, mit zwischen dem Leiter und dem
metallischen Vakuumgefäß abwechselnd angeordneten leitenden und isolierenden Schichten
Die Erfindung betrifft eine Kondensatordurchführung zur Leitereinführung in Hochspannungsstromrichter,
insbesondere Queck-, silberdampfgroßgleichrichter.Condenser bushing for conductor entry into high-voltage converters,
especially mercury vapor rectifier, with between the conductor and the
metallic vacuum vessel alternately arranged conductive and insulating layers
The invention relates to a capacitor bushing for inserting conductors into high-voltage converters,
especially mercury and silver vapor rectifiers.
Es sind bereits Kondensatordurchführungen zur Leitereinführung in
Hochspannungsstromrichter, und zwar Gleichrichter, vorgeschlagen worden, die aus
leitenden und isolierenden Schichten bestehen. Die bekannten Kondensatordurchführungen
erweisen sich jedoch für den Stromrichterbetrieb aus dem Grunde nicht als brauchbar,
weil sie den besonderen bei Stromrichtern auftreffenden elektrischen Verhältnissen
nicht in ausreichendem Maße Rechnung tragen. Das vorwiegend kathodisches Potential
aufweisende Metallgefäß der Stromrichter wird von den Anoden bei den bekannten Kondensatordurchführungen
nicht in ausreichendem Maße elektrisch getrennt. Diese Schwierigkeiten sind besonders
groß bei Hochspannungsgleichrichtern. Es besteht hier die Gefahr, daß schon nach
verhältnismäßig kurzer Betriebsdauer unerwünschte Übergänge auftreten, die den Betrieb
des Entladungsapparates stören oder ihn außer Betrieb setzen. Die Anode, die gerade
Strom führt, befindet sich nämlich mit der Kathode auf nahezu gleichem' Potential,
und bekanntlich besitzt auch das Gefäß des Gleichrichters - es sei ein Metallgefäß
vorausgesetzt -, trotzdem es von der Kathode isoliert zu sein pflegt, infolge der
Einwirkung der ionisierten Quecksilberdämpfe praktisch das gleiche Potential wie
die Kathode. Kleine Spannungsunterschiede sind allerdings zwischen Anode, Gefäß
und Kathode vorhanden, diese bewegen sich aber in der Größenordnung des Spannungsabfalles
innerhalb des Gleichrichters, d. h. sie hegen in dem Bereich von etwa 2o
bis 5o Volt. Dagegen ist die Anode, die sich gerade in dem Maximum der Sperrphase
befindet, auf ungefähr der doppelten Spannung gegenüber der Kathode und daher auch
-gegenüber dem Gehäuse, als die gleichstromseitige Nennspannung des Gleichrichters
beträgt, d. h. also, ein Gleichrichter, der ioo ooo Volt zu liefern hätte,
besitzt immer zwischen seinem Gefäß und einer der Anoden einen Spannungsunterschied
von rund 2oo ooo Volt. Aus diesem Grunde bilden sich zwischen dem Durchführungsbolzen
der gesperrten Anode und dem Deckel des Gleichrichtergefäßes außerordentlich starke
elektrische Felder aus. Diese sind um so stärker, als der Gefäßdeckel nicht sehr
dick ist. Durch diese starken elektrischen Felder bilden sich innerhalb des Vakuums
unerwünschte Glimmentladungen, die zu störenden Nebenerscheinungen und zur Verunreinigung
des Vakuums führen können.Capacitor bushings have already been proposed for introducing conductors into high-voltage converters, specifically rectifiers, which consist of conductive and insulating layers. The known capacitor bushings, however, prove to be unsuitable for converter operation for the reason that they do not take sufficient account of the particular electrical conditions encountered in converters. The metal vessel of the converter, which has predominantly cathodic potential, is not sufficiently electrically isolated from the anodes in the known capacitor bushings. These difficulties are particularly great with high voltage rectifiers. There is a risk here that, even after a relatively short period of operation, undesired transitions occur which disrupt the operation of the discharge apparatus or put it out of operation. The anode, which is carrying current, is at almost the same potential as the cathode, and it is well known that the rectifier vessel - assuming a metal vessel is present - although it is usually isolated from the cathode, as a result of the action of the ionized mercury vapors practically the same potential as the cathode. However, there are small voltage differences between the anode, vessel and cathode, but these are in the order of magnitude of the voltage drop within the rectifier, i. H. they are in the range of about 20 to 50 volts. On the other hand, the anode, which is currently in the maximum of the blocking phase, is at approximately twice the voltage compared to the cathode and therefore also compared to the housing, than the nominal voltage of the rectifier on the DC side, ie. H. So, a rectifier which would have to supply 100,000 volts always has a voltage difference of around 200,000 volts between its vessel and one of the anodes. For this reason, extraordinarily strong electrical fields develop between the lead-through bolt of the blocked anode and the cover of the rectifier vessel. These are all the stronger as the vessel lid is not very thick. As a result of these strong electric fields, undesirable glow discharges form within the vacuum, which can lead to disruptive side effects and contamination of the vacuum.
Die Durchführungsstellen des Anodenbolzens,
die natürlich
gegen das #jefäß isoliert sind, sind meist so ausgebildet, daß sowohl zwischen dem
Bolzen und dem Isolator wie-aucli zwischen dem Isolator und dem Gefäß nur verhältnismäßig
enge Räume vorhanden sind. Diese engen Räume ergeben sich einesteils aus reiii konstruktiven
Gründen, da man nicht unnützerweise weite Räume vorsehen wird, andererseits auch
aus gewissen Betriebsgründen, um ein Übergreifen der normalen betriebsmäßigen Dampfentladung
im Gleichrichter nach Stellen zu verhindern, wo sie gar nicht oder nur störend wirken
könnte. In solchen engen Räumen aber herrschen häufig andere Druckverhältnisse als
im übrigen Vakuumgefäß, und# zwar ist dort meist ein etwas größerer Dampf- oder
Gasdruck vorhanden. Dadurch werden wiederum Glimmentladungen zwischen dem Anodenbolzen
und dem Gefäßdeckel begünstigt. Diese Entladungen können u. U. so stark werden,
daß sie zwar nicht einen Lichtbogen, z. B. an dem Gefäßdeckel, anzusetzen vermögen,
wohl aber durch lokale Erhitziing des Gefäßdeckels Gase aus dessen Metall befreien
und dadurch das Vakuum verschlechtern.The lead-through points of the anode bolt, which are of course insulated from the vessel, are usually designed in such a way that only relatively narrow spaces are present between the bolt and the insulator as well as between the insulator and the vessel. These narrow spaces are partly due to purely constructive reasons, since one will not provide uselessly wide spaces, and partly also for certain operational reasons in order to prevent the normal operational vapor discharge in the rectifier from spreading to places where it could not have any or only a disruptive effect. In such narrow spaces, however, the pressure conditions often differ from those in the rest of the vacuum vessel, and there is usually a slightly higher steam or gas pressure there. This in turn promotes glow discharges between the anode bolt and the vessel cover. These discharges can u. U. are so strong that they not such an arc. B. on the vessel lid are able to set, but release gases from the metal of the vessel lid by local heating and thereby worsen the vacuum.
Die erwähnten Nachteile werden gemäß der vorliegenden Erfindung durch
eine besondere konstruktive Ausführung der ineinanderliegenden Rohrteile der an
sich bekannten KondensatordurchführuÜgen vermieden. Es wird hierbei eine für die
Anbringung an Gleichrichtergefäßen besonders geeignete Kondensatordurchführung erzielt.
Die durcl-i Aufteilung des Durchführungsisolators aus keramischem Material in größerer
Anzahl gebildeten ineinanderhegenden konzentrischen Rohre werden an ihren oberen
Eiden mit Flanschen, an denen Dichtungen angeordnet sind, versehen, während die
leitenden Schichten als Metallzylinder ausgebildet und unabhängig voneinander an
den Isolierrohren befestigt sind.The mentioned disadvantages are carried out according to the present invention
a special structural design of the nested pipe parts of the
known capacitor lead-throughs avoided. There will be one for the
Particularly suitable condenser bushing achieved when attached to rectifier vessels.
The durcl-i division of the bushing insulator made of ceramic material in larger
Number of formed nested concentric tubes are attached to their top
Eiden with flanges on which seals are arranged, while the
conductive layers designed as metal cylinders and independent of one another
are attached to the insulating pipes.
In der Zeichnung ist eine solche Anodeneinführung als Beispiel dargestellt.
Von dem Vakuumgefäß ist nur der Deckel i angedeutet, der die Anodeneinführung aufnimmt.
Letztere besteht aus Metallzylindern 2, 3, 4, die verschieden lang und weit
sind und den Anodenbolzen 5
mit Zwischenräumen umgeben, sowie Isolierzylindem
6, 7, 8, 9, die zwischen die eisernen Rohre eingesetzt sind, wobei der äußerste
Zylinder 6 gleichzeitig der äußere Abdichtungsisolator des Vakuumraumes sein
kann. Die Isolierrohre besitzen Vorsprünge, Flanschen oder Wülste, mit deren Hilfe
sie aufgehängt werden; ebenso haben die MetaUrohre kleine Vorsprünge, die in entsprechende
Aussparungen der Isolierrohre eingreifen. Die Längen der Rohre und ihre Abstände
voneinander richten sich nach den Ergebnissen einer rein elektrostatischen Berechnung,
unter Berücksichtigung des hohen Spannungsuriterschiedes zwischen den Teilen i und
5. Such an anode insertion is shown as an example in the drawing. Only the cover i of the vacuum vessel is indicated, which accommodates the anode inlet. The latter consists of metal cylinders 2, 3, 4, which are of different lengths and widths and surround the anode bolt 5 with spaces, as well as insulating cylinders 6 , 7, 8, 9, which are inserted between the iron pipes, the outermost cylinder 6 at the same time as the outer one Sealing isolator of the vacuum space can be. The insulating tubes have projections, flanges or beads by means of which they are suspended; The meta tubes also have small protrusions that engage in corresponding recesses in the insulating tubes. The lengths of the pipes and their distances from one another are based on the results of a purely electrostatic calculation, taking into account the high voltage difference between parts i and 5.
Auch dies ist z. B. in der Zeichnung veranschaulicht. Der Leiter
5, der hier ein die Anode 15 tragender Anodenbolzen ist und durch den Deckel
i in ein Gleichrichtergefäß eingeführt werden soll, ist vorteilhaft auf seiner ganzen
Länge von einem Porzellanrohr 9 umschlossen, und auf dieses folgen nach dem
Deckel i hintereinander konzentrische, einander mit gewissem Abstand raumgebende
weitere Porzellanrohre 8,
7, 6. In je größerem Abstand die Rohre
vom Einführungsleiter 5 liegen, um so kürzer sind sie; dadurch wird es möglich,
die Rohre mit ihren oberen Flanschen aufeinander abzustützen, während das äußerste
Rohr 6, das die sämtlichen inneren Rohre trägt, -zugleich zum vakuumdichten
Abschluß der Deckelöffnung dienen kann. Zu dem Zweck sind zwischen dem Rohr
6
und dem Deckel i einerseits sowie zwischen dem Rohr 6 und dem Flansch:25z
des Anodenbolzens andererseits Dichtungen io und ii eingelegt. Zwischen den Rohren
6, 7, 8, 9 sind die Blechzylinder 2, 3, 4 isoliert voneinander eingehängt,
und zwar greifen sie mit an ihrem oberen Rande vorgesehenen Vorsprüngen in Aussparungen
16, 17 und 18 der Porzellanrohre. Die Blechzylinder sind um so kürzer,
je weiter sie vom Leitet 5 ab liegen.This is also z. B. illustrated in the drawing. The conductor 5, which here is an anode bolt carrying the anode 15 and is to be inserted through the cover i into a rectifier vessel, is advantageously enclosed over its entire length by a porcelain tube 9 , and this is followed by the cover i, concentric, one behind the other certain distance space giving more porcelain tubes 8, 7, 6. In each greater distance from the pipes from the insertion guide 5 are, the shorter they are; this makes it possible to support the tubes with their upper flanges on one another, while the outermost tube 6, which carries all the inner tubes, can also serve to close the cover opening in a vacuum-tight manner. For this purpose, seals io and ii are inserted between the pipe 6 and the cover i on the one hand and between the pipe 6 and the flange: 25z of the anode bolt on the other hand. Between the tubes 6, 7, 8, 9 , the sheet metal cylinders 2, 3, 4 are suspended insulated from one another, and indeed they grip with projections provided on their upper edge in recesses 16, 17 and 18 of the porcelain tubes. The sheet metal cylinders are shorter, the further they are from the conductor 5 .
Durch diese Aufeinanderfolge von isolierenden Porzellanrohren und
Blechzylindern, die eine Kette von Kondensatoren bildet, wird das zwischen dem Deckel
i und dem Anodenbolzen 5 ausgebildete Feld abgestuft und eine durchschlagsfeste
Stromeinführung erreicht. Das erste Kondensatorelement, von außen gerechnet, wird
durch den Deckel i, das Rohr 6
und den Blechzylinder 2 gebildet.This succession of insulating porcelain tubes and sheet metal cylinders, which forms a chain of capacitors, the field formed between the cover i and the anode bolt 5 is graduated and a puncture-proof current introduction is achieved. The first capacitor element, calculated from the outside, is formed by the cover i, the tube 6 and the sheet metal cylinder 2.