DE972127C - High voltage backup current transformer - Google Patents
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Description
Hochspannungs-Stützerstromwandler Es ist bereits eine Bauweise von Stromwandlern unter der Bezeichnung »Kreuzring-Stromwandler« bekannt, die das :Merkmal aufweist, daß eine kreisringförmige Primärwicklung durch einen ebenfalls kreisringförmigen Eisenkern, der -die Sekundärwicklung trägt, senkrecht zur Ebene des Eisenkerns hindurchgeführt ist. Die durch Papier isolierte Primärwicklung und der Kern mit der Sekundärwicklung sind: in einem stützerartigen, rohrförmigen Isoliergehäuse angeordnet, dessen verbleibende Hohlräume mit Isolieröl oder mit Isoliermasse ausgefüllt sind. Derartige Wandler besitzen eine hohe Spannungsfestigkeit und eine hohe Kurzschlußfestigkeit. Dadurch, daß das Hochspannungspotential aus der einen Richtung und dias Erdpotential aus der anderen Richtung tief in dia.s rohrförmige Isoliergehäuse bis etwa in dessen Mitte hineingeführt ist, wird die Spannungsverteilung längs der Außenseite des Isoliermantels in günstiger Weise gleichmäßig gestaltet. Die erwähnten Kreuzring-Stromwandler haben naturgemäß die Verwendung von Isolieröl oder die Verwendung einer Füllung mit Isoliermasse als durchschlagfestes Dielektrikum zur Voraussetzung.High-voltage support current transformer It is already a construction of Current transformers known under the designation "Kreuzring-Stromwandler", which have the: feature has that an annular primary winding by a likewise annular Iron core, which carries the secondary winding, passed through perpendicular to the plane of the iron core is. The primary winding isolated by paper and the core with the secondary winding are: arranged in a post-like, tubular insulating housing, the remaining Cavities are filled with insulating oil or with insulating compound. Such converters have a high dielectric strength and a high short-circuit strength. Through this, that the high voltage potential from one direction and the earth potential from the other direction deep in dia.s tubular insulating housing to about in its In the middle, the stress distribution is along the outside of the insulating jacket designed evenly in a favorable manner. The aforementioned cross-ring current transformers have naturally the use of insulating oil or the use of a filling with insulating compound as a breakdown-proof dielectric is a prerequisite.
Andererseits sind Stromwandlerbauarten bekannt, bei denen kein flüssig eingebrachtes Isoliermittel erforderlich ist. Es sind dies insbesondere d iie Querloch-Stromwandler und die Stützerkopfwandler.On the other hand, current transformer types are known in which no liquid introduced insulating agent is required. These are in particular the cross-hole current transformers and the support head transducers.
Bei den gebräuchlichen Querloch-Topfstromwandlern befindet sich unterhalb des für .die äußere Isolierung erforderlichen Isolators der von einem Topf umschlossene Kern mit der Sekundärwicklung. Die Gesamtbauhöhe eines Querloch-Topfstromwandlers entspricht der Summe aus Topfhöhe, Isolatorlänge und Höhe des Primäranschlusses. Es sind schon vor längerer Zeit Vorschläge gemacht worden, nach denen die Bauhöhe der Querloch-Stromwandler dadurch verkleinert werden soll, daß ein Querloch-Isolierkörper -in den am oberen Ende eines topfförmigen, stützerartigen Isolierkörpers befindlichen geschlossenen Topfboden eingesetzt wird, so daß der Querloch-Isolierkörper aus dem Topfboden, gegebenenfalls mit diesem aus einem Stück bestehend, nach unten gewissermaßen herauswächst. Bei dieser bekannten Anordnung eines Hochspannungs-Stützerstromwan.dlers mit Querloch-Isolierkörper sind also die Primärwicklung einerseits und die von dem ringförmigen Kern getragene Sekundärwicklung, welche die Primärwicklung durchsetzt, andererseits in zwei voneinander getrennten, mindestens zum Teil kammerartigen und kreuzweise zueinander verlaufenden. Räumen des Isolierkörpers angeordnet. Diese Querloch-Stromwandler haben jedoch den Nachteil einer sehr ungleichmäßigen Spannungsverteilung auf der Außenseite -des stützerartigen Isolators. Insbesondere ergibt sich bei der vorstehend erwähnten Bauweise in .der Nachbarschaft des oberen Endes des Isolators ein hoher Spannungsgradient, der schon bei verhältnismäßig niedrigen Spannungs-,verten zu Sprüherscheinungen führt, die Rundfunkstörungen und eine Herabsetzung der Spannungsfestigkeit verursachen.The common cross-hole pot-type current transformers are located below of the insulator required for the outer insulation, the one enclosed by a pot Core with the secondary winding. The total height of a cross-hole pot-type current transformer corresponds to the sum of the pot height, the insulator length and the height of the primary connection. Proposals have been made a long time ago according to which the overall height the Cross-hole current transformer is to be reduced in size by using a cross-hole insulating body -in the one located at the upper end of a cup-shaped, post-like insulating body closed pot base is used, so that the transverse hole insulating body from the Pot bottom, possibly consisting of one piece with this, down to a certain extent grows out. In this known arrangement of a high-voltage support current transformer with cross-hole insulator are the primary winding on the one hand and that of the secondary winding carried by a ring-shaped core, which penetrates the primary winding, on the other hand in two separate, at least partially chamber-like and running crosswise to each other. Spaces of the insulating body arranged. These However, cross-hole current transformers have the disadvantage of a very uneven voltage distribution on the outside of the post-like insulator. In particular, the result is above-mentioned construction in the vicinity of the upper end of the isolator a high voltage gradient, which even at relatively low voltage, verten leads to spray phenomena, radio interference and a reduction in dielectric strength cause.
Bei einem Stützerkopfwandler wiederum ist auf einem Stützisolator normaler Abmessungen ein Porzellankopf von der Form etwa eines Hohlringes angeordnet, in dessen Innerem der Ringkern mit der Sekundärwicklung untergebracht ist, der von dem auf der Außenseite des Kopfes angeordneten Primärleiter durchsetzt wird. Die Gesamtbauhöhe eines Stützerkopfwandlers entspricht der Summe aus der Höhe der Bodenplatte, der Isolatorlänge und der Höhe des Primäranschlusses und des Kopfes.In the case of a post-head transducer, on the other hand, there is a post insulator normal dimensions a porcelain head in the shape of a hollow ring, inside the toroidal core with the secondary winding is housed by the primary conductor arranged on the outside of the head is penetrated. the The total height of a support head transducer corresponds to the sum of the height of the base plate, the insulator length and the height of the primary connector and head.
Es ist ferner ein sogenannter Schlingenstromwandler bekannt, der nach -dem Vorbild- des Schlingen'isolators (Hewlett) bogenförmige Durchgänge zur Aufnahme der Primär- und Sekundärwicklung hat.There is also a so-called loop current transformer known, which according to -the model- of the Schlingen'isolator (Hewlett) arched passages for receiving which has primary and secondary windings.
Zweck der Erfindung ist es vor allem, eine neue Bauform eines Hochspannungs,- Stromwandlers mit einem stiitzerartigen Isolierkörper zu schaffen, der eine erheblich geringere Gesamtbauhöbe hat als die bekannten, Ouerlocli-Topfs.tromwandler und Stützerkopfwandller. Zweck der Erfindung ist es insbesondere, einen Stromwandler zu schaffen, der hinsichtlich der Spannungsverteilung längs der Außenseite des Isolierkörpers mindestens ebenso einwandfrei ist wie der eingangs beschriebene Kreuzringwandler, bei dem ein flüssiges Isoliermittel oder eine Isoliermasse das durchschlagfeste Dielektrikum bildet. Ein weiterer Zweck .der Erfindung besteht insbesondere darin, den Wandlerisolierkörper räumlich so auszubilden, d'aß seine gesamten, auf Hochspannungspotential befindlichen Teile einerseits und seine gesamten, auf Niederspannungspotential befindlichen Teile andererseits mit Faradayschen Käfigen in Form leitender Überzüge auf den gesamten Innenwandungen. des Wandlerisolierkörpers umgeben werden können, die eine wohldefinierte Elektrodenforrn und eine solche Lage besitzen, d'aß durch sie das elektrische Feld ganz besonders gleichmäßig gestaltet wird und damit eine besonders hohe elektrische Festigkeit erzielt wird. Weiterhin bezweckt die Erfindung die Schaffung eines Wandlers, dessen Isolierkörper besonders stabil und sowohl hers,tellungstechn.isch als auch betrieblich, vor allem in bezug auf thermische Festigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Beanspruchung durch hohe primärseitige Kurzschlußströme, vorteilhaft gestaltet ist.The main purpose of the invention is to develop a new design of a high-voltage, To create current transformer with a stiitzer-like insulating body, which is a considerable has a lower overall height than the well-known Ouerlocli-Topfs.tromwandler and support head converter. The purpose of the invention is in particular to create a current transformer that with regard to the stress distribution along the outside of the insulating body at least as much is flawless like the cross-ring converter described above, in which a liquid Insulating means or an insulating compound forms the breakdown-proof dielectric. A Another purpose of the invention is, in particular, the converter insulating body to train spatially in such a way that all of its parts are at high voltage potential Parts on the one hand and all of its parts that are at low voltage potential on the other hand with Faraday cages in the form of conductive coatings on the whole Interior walls. of the transducer insulating body can be surrounded, which has a well-defined Electrode shape and such a position that through them the electric field is designed very evenly and thus a particularly high electrical Strength is achieved. Furthermore, the invention aims to create a converter, whose insulating body is particularly stable and both manufacturing and technical operational, especially in terms of thermal stability and resistance against mechanical stress caused by high short-circuit currents on the primary side, advantageous is designed.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Hoch.spannungs-Stützerstroniwan3dIer mit einem die Sekundärwicklung tragenden Ringkern, dessen, öffnun,g nach Art des Kreuzringsystems von der Primärwicklung .durchsetzt wird, wobei die Primärwicklung einerseits und der Kern mit der Sekundärwicklung andererseits in getrennten, sich kreuzenden Hohlräumen des. Stützerkörpers angeordnet sind. Erfindungsgemäß sind die Hohlräume als bogenförmige Durchgänge durch einen mit dem Stützerkörper etwa auf dessen. halber Höhe einstückig verbundenen, vorzugsweise doppelseitig gewölbten Zwischenboden gebildet, über den: der Stützerkörper in Richtung seiner Achse beiderseitig hinausragt.The invention relates to a high-voltage support converter with a toroidal core supporting the secondary winding, whose, opening, g in the manner of the Cross ring system from the primary winding. Durchsetzt is, the primary winding on the one hand and the core with the secondary winding on the other hand in separate ones Intersecting cavities of the support body are arranged. Are according to the invention the cavities as arcuate passages through one with the support body for example on whose. half the height integrally connected, preferably arched on both sides Formed intermediate floor over which: the support body in the direction of its axis on both sides protrudes.
Im Gegensatz zu der als Kreuzring-Stromwandler bekannten, eingangs. genannten Bauweise wirkt bei einem Wandler gemäß der Erfindung das dielektrisch feste Material des stützerartigen Isolierkörpers als durchschlagfestes Dielektrikum zwischen den verschiedenes Potential führenden Teilen. Von den Ouerloch.wandlern aber mit allen ihren Abwandlungen sowie auch von .den Stützerkopfwandlern unterscheidet sich der neue Stromwandler grundsätzlich dadurch, daß weder an seinem Isolierkörper als Ganzes betrachtet noch an einem innerhalb oder oberhalb des stützerartigen Isoliermantels befindlichen Teil des Isolierkörpers ein »Querloch«, di. h. ein direkt quer von. der einen Seite zur gegenüber liegenden Seite des Isolierkörpers bzw. eines Isolierkörperteils durchgehen(d@s Loch, vorhanden ist, daß seich vielmehr im Gegensatz hierzu zwei bogenförmig ausgebildete Durchgänge im Innern, des festen Dielektrikums des stiitzerartigen Isolierkörpers befinden.In contrast to the one known at the beginning as a cross-ring current transformer. The mentioned construction has a dielectric effect in a converter according to the invention solid material of the post-like insulating body as a breakdown-proof dielectric between the parts carrying different potential. From the Ouerloch.walkers but with all their modifications and also from the support head transducers The new current transformer is basically characterized by the fact that neither on its insulating body Viewed as a whole, still on one inside or above the post-like insulating jacket located part of the insulating body a "transverse hole", ie. H. a straight across from. one side to the opposite side of the insulating body or an insulating body part go through (the hole, there is, in contrast to this, two Arched passages inside, the solid dielectric of the support-like Insulator are located.
Weiterhin können die Innenflächen der Hohlräume des Isolierkörpers sowohl auf -der Primärseite als auch auf der Sekundärseite in an sich bekannter Weise mit leitenden Belägen, insbesondere auch in Form einer Metallisierung, versehen sein. Dadurch werden. bei einem Wandler gemäß der Erfindung Faradaysche Käfige von einer wohldefinierten Elektro.denform gebildet, welche die Primärwicklung einerseits und die Sekundärwicklung andererseits umgeben und eine solche Form und Lage haben, d@aß das elektrische Feld so gleichmäßig gestaltet wird, wies es. bei sich gegenseitig durchsetzenden ringförmigen Hochspannungselektroden verschiedenen Potentials, die durch ein festes Dielektrikum getrennt sind, nur möglich ist. Dadurch, d.aß ein Wandler gemäß der Erfindung einen stützerartigen Isolierkörper mit zwei bogenförmig ausgebildeten Durchgängen zur Aufnahme der aktiven Teile aufweist, wird erreicht, daß das elektrische Feld zwischen den. Teilen verschiedenen Potentials besonders günstig gestaltet wird., so daß längs der Oberfläche des Isolierkörpers die Span.-nungsverteilung praktisch gleichmäßig ist bzw.,der Spannungsgradient überall annähernd denselben, relativ geringen Wert hat. Für gegebene Spannungsverhältnisse ergibt sich bei einem Wandler gemäß der Erfindung wegen der günstigen Spannungsverteilung die geringstmögliche, der Mind est.schlagweite entsprechende Bauhöhe des Isolierkörpers. Außerdem können bei einem Wandler gemäß der Erfindung alle aktiven Teile innerhalb der Länge des Isoliermantels untergebracht werden. Sie brauchen weder nach oben noch nach unten. aus -dem stützerartigen Isolierkörper herauszuragen. Die Gesamtbauhöhe wird dadurch besonders klein. Der Isolierkörper eines Wandlers gemäß der Erfindung ist ferner für eine Herstellung aus einem Stück insbesondere auch brenntechnisch vorteilhaft. Die Gedrungenheit seiner Form gibt dem Isolierkörper eine hohe mechanische Widerstandsfähigkeit, die sich beim Transport, bei der Montage und auch im Betrieb, insbesondere bei etwaiger Einwirkung elektrodynamischer Kräfte, vorteilhaft auswirkt.Furthermore, the inner surfaces of the cavities of the insulating body both on the primary side and on the secondary side in per se known Way with conductive coatings, especially in the form of a metallization be. This will be. in a transducer according to the invention Faraday cages of a well-defined Elektro.denform formed, which on the one hand the primary winding and on the other hand surround the secondary winding and have such a shape and position, d @ ate the electric field is made so evenly it pointed. at each other penetrating ring-shaped high-voltage electrodes of different potential, the separated by a solid dielectric is only possible. Through this, d.aß a transducer according to the invention a post-like insulating body with two Has arcuate passages for receiving the active parts, is achieved that the electric field between the. Share different potentials Is designed particularly favorably. So that along the surface of the insulating body the stress distribution is practically uniform or the stress gradient is everywhere has approximately the same, relatively low value. For a given tension results in a converter according to the invention because of the favorable voltage distribution the lowest possible height of the insulating body that corresponds to the minimum stroke width. In addition, in a transducer according to the invention, all active parts can be within the length of the insulating jacket. You don't need to go upstairs still down. to protrude from the post-like insulating body. The overall height becomes particularly small as a result. The insulating body of a transducer according to the invention is also particularly suitable for production from a single piece advantageous. The compactness of its shape gives the insulating body a high mechanical level Resilience, which can be seen during transport, installation and operation, particularly in the event of the effect of electrodynamic forces, has an advantageous effect.
Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert: Die Fig. i bis 4 zeigen die äußere Form eines Stützerstromwandlers gemäß der Erfindung im Vergleich mit anderen Stützeranord-nungen.The invention is exemplified below with reference to the drawings explained in more detail: FIGS. i to 4 show the external shape of a support current converter according to the invention in comparison with other support arrangements.
Fig. i zeigt einen bekannten Querloch-Topfstromwandler, ; Fig. 2 zeigt einen, bekannten Stützerkopfwandler; Fi.g.3 zeigt einen Stützerstrom.wandler gemäß der Erfindung; Fig.q. zeigt einen gebräuchlichen Stützisolator für eine Stromschiene; Fig. 5 zeigt die bekannte Bauweise eines Kreuzringwandlers mit Ölfüllung; Fi,g.6 veranschaulicht das Bauprinzip eines Stromwandlers gemäß der Erfindung; Fig.7 zeigt einen Längsschnitt einer anderen, praktisch besonders bewährten Ausführungsform eines Stromwandlers gemäß der Erfindung, Fig. 8 einen Längsschnitt durch die gleiche Ausführungsform, jedoch um 9o° versetzt, und Fi.g.9 eine Draufsicht auf den Wandler nach Fig. 7 und B.Fig. I shows a known cross-hole pot-type current transformer,; Fig. 2 shows a well-known support head transducer; Fi.g.3 shows a Stützerstrom.wandler according to the invention; Fig.q. shows a conventional post insulator for a busbar; 5 shows the known construction of a cross ring converter with an oil filling; Fi, g.6 illustrates the principle of construction of a current transformer according to the invention; Fig.7 shows a longitudinal section of another, practically particularly proven embodiment a current transformer according to the invention, Fig. 8 is a longitudinal section through the same Embodiment, however, offset by 90 °, and Fig. 9 is a plan view of the transducer according to Fig. 7 and B.
Wie aus den Fig. i bis q. zu ersehen ist, entspricht die vertikale Gesamtabmessung eines Wandlers gemäß der Erfindung (Fig.3) etwa derjenigen eines gebräuchlichen Stützisolators (Fig. q.), während der Querloch-I'opfstromwand'ler (Fig. 1) einen über dieses Maß nach unten und der Stützerk.opfwandler (Fig.2) einen über dieses Maß nach oben hinausragenden Teil aufweist.As shown in FIGS. I to q. can be seen, corresponds to the vertical Overall dimensions of a transducer according to the invention (FIG. 3) approximately that of one common post insulator (Fig. q.), while the transverse hole I'opfstromwand'ler (Fig. 1) one over this level down and the Stützerk.opfwandler (Fig.2) one has over this amount protruding upward part.
Nach der in Fig. 6 gezeigten Darstellung weist ein Stützerstromwandler gemäß der Erfindung einen. Isolierkörper g auf, der beispielsweise aus Porzellan besteht, die Form eines Stützers mit Rippen oder Wülsten io an der Außenseite hat und durch eine Deckplatte i i und eine Bodenplatte 12 verschlossen ist. Der Stützer weist einen Mantelkörper und einen mit diesem aus einem Stück bestehenden Zwischenboden 13 auf. Der Zwischenboden 13 ist mit zwei bogenförmig ausgebildeten, vorzugsweise halbkreisförmigen Durchgängen 1q., 16 versehen, welche an entgegengesetzten Seiten des Zwischenbodens münden und von denen der eine, nämlich der Durchgang 1,4, die Primärwicklung und der andere, nämlich der Durchgang 16, einen Eisenkern. 17 und, eine Sekundärwicklung 18 aufnimmt.According to the illustration shown in FIG. 6, a support current converter according to the invention a. Insulating body g, for example made of porcelain consists, has the shape of a support with ribs or bulges io on the outside and is closed by a cover plate i i and a base plate 12. The supporter has a casing body and an intermediate floor consisting of one piece with this 13 on. The intermediate floor 13 is preferably formed with two arcuate semicircular passages 1q., 16 provided, which on opposite sides of the intermediate floor open and of which one, namely the passage 1,4, the Primary winding and the other, namely the passage 16, an iron core. 17 and, a secondary winding 18 receives.
Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 7 bis 9 sind einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.6 bezeichnet. Der Zwischenhoden 13 ist hier nach oben. und unten, etwa nach Art einer Linse, doppelseitig gewölbt, so .daß er sich den Konturen, der Primärwicklung 15 und- des Kerns 17 mit der Sekundärwicklung 18 anpaßt.In the exemplary embodiments according to FIGS. 7 to 9, one another corresponding parts with the same reference numerals as in the embodiment denoted according to Fig.6. The epididymis 13 is up here. and below, about in the manner of a lens, curved on both sides, so that it follows the contours of the primary winding 15 and - of the core 17 with the secondary winding 18 adapts.
Der Kern ist bei diesem Ausführungsbeispiel aus einem Ringband aufgebaut. Er kann. durch die Sekundärwicklung 18 und. den Durchgang 16 eingewickelt oder in Segmentform eingeschoben sein.In this exemplary embodiment, the core is made up of a ring band. He can. through the secondary winding 18 and. the passage 16 wrapped or in Be inserted segment shape.
Zweckmäßig ist der Isolierkörper sowohl in dem die Primärwicklung aufnehmenden Teil als auch in dem die Sekundärwicklung und den Kern aufnehmenden Teil an: seiner Innenfläche mit einer elektrisch leitenden Schicht in Form einer Metallisierung versehen, um die Ausbildung von Sprüherscheinungen auf der Innenseite des Isolierkörpers zu vermeiden. Diese leitenden Schichten. sind jedoch zweckmäßig an einer Stelle unterbrochen, so d.aß sie nicht als Kurzschlußwindungen wirken können. Durch die leitenden Schichten auf den Innenflächen im oberen. und im unteren Hohlraum des Isolierkörpers erhalten bei einem Wandler gemäß der Erfindung die Elektrodenflächen beiderlei Potentials zugleich eine wohldefinierte Form.The insulating body is useful both in the primary winding receiving part as well as in the receiving part of the secondary winding and the core Part of: its inner surface with an electrically conductive layer in the form of a Metallization provided to prevent the formation of spray on the inside to avoid the insulating body. These conductive layers. however, are expedient interrupted at one point, so that they cannot act as short-circuit windings. Due to the conductive layers on the inner surfaces in the upper. and in the lower cavity of the insulating body receive the electrode surfaces in a transducer according to the invention both potentials at the same time a well-defined form.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 bis 9 ist eine Bodenplatte 2o mit einem Flansch 21 umbruchfest auf dem an dieser Stelle vorzugsweise geriffelten Isolierkörper 9 befestigt, wie bei 22 angedeutet ist. Diese Bodenplatte 2o kann auch die sekundärseitigen Anschlußklemmen 23 tragen.In the embodiment according to FIGS. 7 to 9, there is a base plate 2o with a flange 21 non-rupture on the preferably corrugated at this point Insulating body 9 attached, as indicated at 22. This base plate 2o can also carry the terminals 23 on the secondary side.
Zur Befestigung des primärseitigen Anschlusses kann eine Deckplatte 2q. dienen, die durch einen Klemmring oder Innenflansch 25 gehalten wird. Die Deckplatte 24 trägt die allgemein mit 26 bezeichneten primärseitigen Anschlußklemmen.A cover plate can be used to fasten the connection on the primary side 2q. which is held by a clamping ring or inner flange 25. The cover plate 24 carries the connection terminals generally designated 26 on the primary side.
Ein Teil des unteren Umfangrandes des äußeren Isoliermantels 9 kann innerhalb der Bodenplatte ausgespart sein, um die Sekundärleitungen nach außen zu führen.A part of the lower peripheral edge of the outer insulating jacket 9 can be recessed inside the base plate to the secondary lines to the outside to lead.
Claims (2)
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