DE2409595B2 - Voltage converter for a fully insulated, metal-enclosed high-voltage switchgear - Google Patents
Voltage converter for a fully insulated, metal-enclosed high-voltage switchgearInfo
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- DE2409595B2 DE2409595B2 DE19742409595 DE2409595A DE2409595B2 DE 2409595 B2 DE2409595 B2 DE 2409595B2 DE 19742409595 DE19742409595 DE 19742409595 DE 2409595 A DE2409595 A DE 2409595A DE 2409595 B2 DE2409595 B2 DE 2409595B2
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Spannungswandler für eine vollisolierte, metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage
mit einer im Innern des metallenen Außenrohres der Hochspannungsschaltanlage angeordneten
flächenhaften Elektrode, die von einer elektrisch leitenden Schicht auf einem Isolierkörper gebildet ist
und mit dem Hochspannungsleiter der Anlage einen Oberspannungskondensator eines kapazitiven Spanis
nungsteilers bildet, an dessen mit dem Oberspannungskondensator
verbundenen Unterspannungskondensator ein Verstärker mit nachgeordneter Bürde angeschlossen
ist.
Bei einem bekannten Spannungswandler dieser Art (DE-OS 21 25 297) besteht der Isolierkörper aus einem
vom Isoliermaterial gebildeten Körper, z. B. aus einem Gießharzkörper mit einer der Innenkontur des metallenen
Außenrohres entsprechenden Außenkontur. Auf der Innenfläche des Gießharzkörpers ist ein leitender
Belag aufgebracht, der die flächenhafte Elektrode und beiderseits dieser Elektrode angeordnete Schutzringelektroden
bildet; die Schutzringelektroden sind durch Spalte im leitenden Belag von der flächenhaften
Elektrode getrennt Die flächenhafte Elektrode ist über eine Durchführung mit einem außerhalb des metallenen
Außenrohres angeordneten Kondensator verbunden, der den Unterspannungskondensator bildet.The invention relates to a voltage converter for a fully insulated, metal-encapsulated high-voltage switchgear with a flat electrode arranged inside the metal outer tube of the high-voltage switchgear, which is formed by an electrically conductive layer on an insulating body and forms a high-voltage capacitor of a capacitive voltage divider with the high-voltage conductor of the system , to whose low-voltage capacitor connected to the high-voltage capacitor, an amplifier with a downstream burden is connected.
In a known voltage converter of this type (DE-OS 21 25 297), the insulating body consists of a body formed by the insulating material, for. B. from a cast resin body with an outer contour corresponding to the inner contour of the metal outer tube. A conductive coating is applied to the inner surface of the cast resin body, which forms the flat electrode and protective ring electrodes arranged on both sides of this electrode; the protective ring electrodes are separated from the flat electrode by gaps in the conductive coating. The flat electrode is connected via a bushing to a capacitor located outside the metal outer tube, which forms the low-voltage capacitor.
Der Erfindung liegt vor allem die Aufgabe zugrunde, einen Spannungswandler für eine vollisolierte, metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage vorzuschlagen, der sich im Vergleich zu dem bekannten kapazitivenThe main object of the invention is to provide a voltage converter for a fully insulated, metal-encapsulated To propose high-voltage switchgear, which is in comparison to the well-known capacitive
4U erfindungsgemäß der Isolierkörper aus einer in der Schaltungstechnik gebräuchlichen metallkaschierten Leiterplatte, die der Form des Außenrohres der Hochspannungsschaltanlage entsprechend geformt ist und mit ihrer Metallkaschierung die flächenhafte 4U, according to the invention, the insulating body made of a metal-clad printed circuit board, which is customary in circuit technology and which is shaped to match the shape of the outer tube of the high-voltage switchgear and, with its metal cladding, is flat
« Elektrode bildet.«Electrode forms.
Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Spannungswandlers besteht darin, daß auf einen mit nur verhältnismäßig hohem Aufwand herstellbaren Gießharzkörper als Tragkörper für die flächenhafte Elektrode verzichtet werden kann; eine metallkaschierte Leiterplatte ist erheblich billiger und kann — insbesondere wenn sie hinsichtlich des Isoliermaterials dünn ausgeführt wird — auch ohne Schwierigkeit in eine zylindrische Form gebracht werden, so daß dann die Metallkaschierung der Leiterplatte ebenso wie der leitende Belag bei dem bekannten Spannungswandler mit dem Hochspannungsleiter der Schaltanlage einen Oberspannungskondensator bildet. Der Aufbau des Oberspannungskondensators ist dabei denkbar einfach, weil die metallkaschierte Leiterplatte sich gegebenenfalls an die Innenwand des Außenrohres anlegen kann, so daß besondere Mittel zur Formgebung der Leiterplatte zur Erzielung einer kreiszylindrischen Gestalt nicht erforderlich sind.The particular advantage of the voltage converter according to the invention is that on one with only Cast resin body which can be produced at a relatively high cost as a support body for the sheet-like electrode can be dispensed with; a metal-clad printed circuit board is considerably cheaper and can - in particular if it is made thin in terms of the insulating material - even without difficulty in one be brought into a cylindrical shape, so that then the metal cladding of the circuit board as well as the conductive coating in the known voltage converter with the high-voltage conductor of the switchgear one Forms high voltage capacitor. The structure of the high-voltage capacitor is very simple, because the metal-clad circuit board can, if necessary, lie against the inner wall of the outer tube, so that special means for shaping the circuit board to achieve a circular cylindrical Shape are not required.
Wie schon bei dem bekannten Spannungswandler ist es auch bei dem erfindungsgemäßen Spannungswandler vorteilhaft, wenn beiderseits der von der Metallkaschierung gebildeten flächenhaften Elektrode SchutzbelägeAs with the known voltage converter, it is also with the voltage converter according to the invention advantageous if protective coatings on both sides of the flat electrode formed by the metal lamination
vorhanden sind Diese Schutzbeläge lassen sich bei dem erfindungsgemäßen Spannungswandler in einfacher Weise dadurch gewinnen, daß an beiden stirnseitigen Bereichen der Leiterplatte Spalte in die Metallkaschierung geätzt werden, so daß dort von der fi.ichenhaften Elektrode Teile der Metallkaschierung galvanisch gelrennt vorhanden sind, die als Schutzbeläge dienen.These protective coverings can be used with the Voltage converter according to the invention win in a simple manner that at both end faces Areas of the circuit board column in the metal lamination are etched, so that parts of the metal cladding are galvanically deposited there from the fi.ichen-like electrode are available that serve as protective coverings.
Es ist vorteilhaft, wenn die bei dem erfindungsgemäßen Spannungswandler verwendete Leiterplatte beidseitig metallkaschiert ist und wenn die auf der Innenfläche der Leiterplatte befindliche innere Metallkaschierung die flächenhafte Elektrode mit den Schutzbelägen bildet; die auf der Außenfläche befindliche äußere Metallkaschierung und die innere Metallkaschierung stellen die Elektroden des Unterspannungskondensators dar, dessen Dielektrikum von dem Isoliermaterial der Leiterplatte gebildet ist. Diese Ausbildung des erfindungsgemäßen Spannungswandlers hat den zusätzlichen Vorteil, daß auf einen besonderen Kondensator zur Bildung des Unterspannungskondensators verzichtet werden kann, weil durch die beidseitige Metallkaschierung der Leiterplatte der Unterspannungskondensator gebildet wird. Außerdem ist diese Ausführung insofern vorteilhaft, weil Ober- und Unterspannungskondensator eine räumlich eng zusammenhängende Einheit innerhalb des metallenen Außenrohres der Hochspannungsschaltanlage bilden und gleichen Temperaturänderungen ausgesetzt sind, so daß eine störende Änderung des Teilerverhältnisses durch Änderungen der Temperatur nicht auftreten kann.It is advantageous if the circuit board used in the voltage converter according to the invention is metal-laminated on both sides and if the inner metal coating located on the inner surface of the circuit board forms the flat electrode with the protective coverings; the outer metal cladding on the outer surface and the inner metal cladding represent the electrodes of the undervoltage capacitor, the dielectric of which is formed by the insulating material of the circuit board. This design of the voltage converter according to the invention has the additional advantage that a special capacitor for forming the undervoltage capacitor can be dispensed with, because the undervoltage capacitor is formed by the metal lamination of the printed circuit board on both sides. In addition, this design is advantageous because the high and low voltage capacitors form a spatially closely related unit within the metal outer tube of the high-voltage switchgear and are exposed to the same temperature changes, so that a disruptive change in the divider ratio cannot occur due to changes in temperature.
Bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spannungswandlers mit beidseitig metallkaschierter Leiterplatte ist es vorteilhaft, wenn die Schutzbeläge galvanisch mit der äußeren Metallkaschierung verbunden sind.In the embodiment of the voltage converter according to the invention with a metal-clad on both sides It is advantageous for the printed circuit board if the protective coverings are galvanically connected to the outer metal cladding are.
Zur Vermeidung von aufwendigen Abstützmitteln der Leiterplatte innerhalb des metallenen Außenrohres, insbesondere für den Fall, daß bei dem erfindungsgemäßen Spannungswandler eine Metallkaschierung dem Außenrohr zugewendet liegt, ist vorteilhafterweise die Leiterplatte durch eine zwischengelegte Isolierfolie galvanisch von dein Außenrohr getrennt. Eine derartige Isolierfolie ist besonders bei Verwendung einer beidseitig kaschierten Leiterplatte vorteilhaft.To avoid expensive support means for the circuit board within the metal outer tube, especially in the event that the voltage converter according to the invention has a metal cladding Outer tube is facing, the circuit board is advantageously through an interposed insulating film galvanically separated from your outer pipe. Such an insulating film is particularly useful when using a Circuit board laminated on both sides advantageous.
Insbesondere in dem Fall, in dem aus meßtechnischen Gründen der Unterspannungskondensator gleiches Dielektrikum wie der Oberspannungskondensator aufweisen soll, also als Dielektrikum das Isoliermittel der metallgekapselten Hochspannungsschaltanlage dienen soll, ist es vorteilhaft, eine einseitig metallkaschierte Leiterplatte zu verwenden, die mit ihrer Metallkaschierung dem Außenrohr zugewendet angeordnet ist; eine weitere einseitig metallkaschierte Leiterplatte befindet sich zwischen der einen Leiterplatte und derr. Außenrohr mit ihrer Metallkaschierung der einen Leiterplatte zugewendet, und die Leiterplatten sind im Bereich der Schutzbeläge über jeweils ein zwischengelegtes tragendes Kontaktstück miteinander verbunden, das von sich auf dem Außenrohr abstützenden Isolierstücken gehalten ist. Im Falle einer Füllung der Hochspannungsschaltanlage mit Schwefelhexafluorid ist dann nicht nur das Dielektrikum des von dem Hochspannungsleiter und der Metallkaschierung der einen Leiterplatte gebildeten Oberspannungskondensators, sondern auch das Dielektrikum des von der Metallkaschierung der beiden Leiterplatten gebildeten Unterspannungskondensators von Schwefelhexafluorid gebildet. Bei dieser Ausführung des erfindungsgemäßen Spannungswandlers sind Auswirkungen von Temperatur änderungen auf das Teilerverhältnis des kapazitiven Spannungsteilers vollkommen verhindert Der erfindungsgemäße Spannungswandler in dieser Ausführung weist einen besonders kleinen Fehler auf.Especially in the case in which, for technical reasons, the undervoltage capacitor is the same Dielectric like the high-voltage capacitor should have, so the insulating means of the dielectric metal-enclosed high-voltage switchgear, it is advantageous to use a metal-clad on one side To use printed circuit board, which is arranged with its metal lamination facing the outer tube; one another one-sided metal-clad printed circuit board is located between the one printed circuit board and the other. Outer tube with their metal cladding facing one circuit board, and the circuit boards are in the area of the Protective coverings connected to one another via an interposed load-bearing contact piece, which by itself is held on the outer tube supporting insulating pieces. In the event of a filling of the high-voltage switchgear with sulfur hexafluoride is then not only the dielectric of the high voltage conductor and the metal lamination of the high-voltage capacitor formed by a printed circuit board, but also the dielectric of the undervoltage capacitor formed by the metal cladding of the two circuit boards formed by sulfur hexafluoride. In this embodiment of the voltage converter according to the invention are Effects of temperature changes on the divider ratio of the capacitive voltage divider completely The voltage converter according to the invention in this embodiment has a particularly small errors.
Eine Ausführung des erfindungsgemäßen Spannungswandlers mit zwei einseitig kaschierten Leiterplatten ist vorzugsweise in einer Erweiterung des Außenrohres der Hochspannungsschaltanlage angeordnet, und zwarOne embodiment of the voltage converter according to the invention with two printed circuit boards laminated on one side is preferably arranged in an extension of the outer tube of the high-voltage switchgear, namely
in derart, daß die Metallkaschierung der einen Leiterplatte im Zuge des Außenrohres der Hochspannungsschaltanlage liegt Auf diese Weise sind störende Feldverzerrungen und eine starke Spannungsbeanspruchung der Isolation der Hochspannungsschaltanlage vermieden.in such a way that the metal cladding of a circuit board in the course of the outer tube of the high-voltage switchgear is In this way, there are disruptive field distortions and a high voltage stress on the insulation of the high-voltage switchgear is avoided.
Zur Erläuterung der Erfindung ist in F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Spannungswandlers mit einer beidseitig kaschierten Leiterplatte und in Fig.2 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit zwei einseitig kaschierten Leiterplatten jeweils imTo explain the invention, FIG. 1 shows an embodiment of the voltage converter according to the invention with a printed circuit board laminated on both sides and in FIG. 2 a further exemplary embodiment with two printed circuit boards laminated on one side, each in
Der erfindungsgemäße Spannungswandler nach F i g. 1 ist in einem metallenen Außenrohr 1 einer Hochspannungsschaltanlage 2 untergebracht, die einen Hochspannungsleiter 3 aufweist. Der Hochspannungsleiter 3 ist von einer zu einem Zylinder gebogenen, in der Schaltungstechnik gebräuchlichen Leiterplatte 4 umgeben, die auf ihrer Innenfläche eine innere Metallkaschierung 5 und auf ihrer Außenfläche eine äußere Metallkaschierung 6 aufweist. Die innereThe voltage converter according to the invention F i g. 1 is housed in a metal outer tube 1 of a high-voltage switchgear 2, which has a Has high voltage conductor 3. The high-voltage conductor 3 is bent into a cylinder, in the circuit technology common circuit board 4 surrounded on its inner surface an inner Metal lamination 5 and an outer metal lamination 6 on its outer surface. The inner one
)'i Metallkaschierung 5 ist durch eingeätzte Spalte 7 und 8 in drei Teile unterteilt, von denen der innere Teil die flächenhafte Elektrode 9 bildet, während die an den stirnseitigen Bereichen der Leiterplatte 4 vorhandenen Teile der inneren Metallkaschierung Schutzbeläge 10) 'i metal cladding 5 is through etched gaps 7 and 8 divided into three parts, of which the inner part forms the planar electrode 9, while the to the parts of the inner metal lamination that are present on the face areas of the printed circuit board 4, protective coverings 10
i> und 11 bilden. Von der flächenhaften Elektrode 9 und
dem Hochspannungsleiter 3 ist ein Oberspannungskondensator 12 gebildet, der mit seinem Ersatzschaltbild
strichpunktiert eingezeichnet ist.
Die äußere Metallkaschierung 6 weist an einer Stelle i> and 11 form. A high-voltage capacitor 12 is formed by the planar electrode 9 and the high-voltage conductor 3, and its equivalent circuit diagram is shown in dash-dotted lines.
The outer metal lamination 6 has at one point
-•ο 13 eine Ausnehmung auf, um einen Leiter 14 ohne galvanische Berührung mit der äußeren Metallkaschierung 6 durch eine gasdichte Durchführung 15 aus dem Außenrohr an den Eingang eines Verstärkers 16 mit nachgeordneter Bürde 17 führen zu künnen. Beispiels-- • ο 13 a recess to a ladder 14 without galvanic contact with the outer metal cladding 6 through a gas-tight bushing 15 from the Outer tube to the input of an amplifier 16 with a downstream burden 17 to be able to lead. Example
4^ weise über eine weitere gasdichte Durchführung ist eine Verbindungsleitung 18 herausgeführt, die an die äußere Metallkaschierung 6 angeschlossen ist. Die Verbindungsleitung 18 ist an Erde und an eine weitere Eingangsklemme des Verstärkers 16 angeschlossen. Die 4 ^, via a further gas-tight passage of a connecting line is led out 18, which is connected to the outer metal cladding. 6 The connecting line 18 is connected to ground and to a further input terminal of the amplifier 16. the
5« flächenhafte Elektrode 9 als Teil der inneren Metallkaschierung 5 bildet mit der äußeren Metallkaschierung 6 einen Unterspannungskondensator, der zusammen mit dem Oberspannungskondensator 12 einen kapazitiven Spannungsteiler bildet. Die Schutzbeläge 10 und U sind galvanisch mit der äußeren Metallkaschierung 6 verbunden.5 "planar electrode 9 as part of the inner metal lamination 5 forms with the outer metal cladding 6 an undervoltage capacitor, which together with the high-voltage capacitor 12 forms a capacitive voltage divider. The protective coverings 10 and U are galvanically connected to the outer metal cladding 6.
Da die Leiterplatte 4 dicht an dem Außenrohr 1 der Hochspannungsschaltanlage 2 anliegt — nur der deutlichen Darstellung wegen ist sie in F i g. 1 imSince the circuit board 4 rests tightly against the outer tube 1 of the high-voltage switchgear 2 - only the it is shown in FIG. 1 in
6(1 Abstand vom Außenrohr gezeichnet —, ist zur Vermeidung einer galvanischen Verbindung zwischen der äußeren Metallkaschierung 6 und dem Außenrohr 1 eine Isolierfolie 19 zwischengelegt. Durch diese Isoliet folie 19 wird verhindert, daß infolge von 6 (1 distance from the outer tube drawn - an insulating film 19 is inserted between the outer metal lamination 6 and the outer tube 1 to avoid a galvanic connection. This insulating film 19 prevents that as a result of
b> Schaltvorgängen auf dem Außenrohr 1 trotz dessen b > Switching operations on the outer tube 1 in spite of this
des erfindungsgemäBen Spannmngswandlers weist das metallene Außenrohr 20 der Hochspannungsschaltanlage 21 eine Erweiterung 22 auf, in deren Bereich eine Leiterplatte 23 mit einseitiger Metallkaschierung 24 und eine weitere Leiterplatte 25 mit ebenfalls einseitiger Metallkaschierung 26 angeordnet ist. Die Leiterplatten 23 und 25 sind derart angeordnet, daß die Metallkaschi erungen 24 und 26 einander zugewendet sind. Zwischen den Leiterplatten 23 und 25 sind an beiden Stirnseiten Kontaktstücke 27 und 28 vorgesehen, die eine ι ο galvanische Verbindung von den durch Spalte 29 und 30 gebildeten Schutzbelägen 31 und 32 auf der einen Leiterplatte 23 zu der Metallkaschierung 26 auf der weiteren Leiterplatte 25 herstellen. Die Kontaktstücke 27 und 28 stützen sich auf Isolierstücken 33 und 34 auf \r> dem Außenrohr 20 im Bereich der Erweiterung 22 ab. Die Anordnung mit den Leiterplatten 23 und 25 ist dabei so gewählt, daß sich eine von der Metallkaschierung 24 der einen Leiterplatte 23 gebildete flächenhafite Elektrode 35 im Zuge des Außenrohres 20 der Hochspannungsschaltanlage befindet.of the voltage converter according to the invention, the metal outer tube 20 of the high-voltage switchgear 21 has an extension 22, in the area of which a printed circuit board 23 with one-sided metal lamination 24 and another printed circuit board 25 with one-sided metal lamination 26 are arranged. The circuit boards 23 and 25 are arranged such that the Metallkaschi erungen 24 and 26 are facing each other. Between the circuit boards 23 and 25, contact pieces 27 and 28 are provided on both end faces, which establish a ι ο galvanic connection from the protective coatings 31 and 32 formed by gaps 29 and 30 on one circuit board 23 to the metal lamination 26 on the further circuit board 25. The contact pieces 27 and 28 are supported on insulators 33 and 34 \ r> the outer tube 20 in the region of the extension 22 from. The arrangement with the circuit boards 23 and 25 is chosen so that a flat electrode 35 formed by the metal lamination 24 of the one circuit board 23 is located in the course of the outer tube 20 of the high-voltage switchgear.
Die flächenhafte Elektrode 35 auf der Leiterplatte 2'3 bildet mit dem Hochspannungsieiter 36 der Hochspannungsschaltanlage 21 einen in seinem Ersatzschaltbild strichpunktiert eingezeichneten Oberspannungskon densator 37; über eine Verbindungsleitung 38 ist dahei die flächenhafte Elektrode 35 an einen Verstärker 3? angeschlossen, dem eine Bürde 40 nachgeordnet ist.The planar electrode 35 on the circuit board 2'3 forms with the high-voltage conductor 36 of the high-voltage switchgear 21 shows a high-voltage cone shown in dash-dotted lines in its equivalent circuit diagram capacitor 37; A connecting line 38 is there the planar electrode 35 to an amplifier 3? connected, which is followed by a burden 40.
Die Metallkaschierung 26 auf der weiteren Leiterplat te 25 bildet mit der flächenhaften Elektrode 35 einet Unterspannungskondensator 41, der in seinem Ersatz schaltbild ebenfalls strichpunktiert eingezeichnet ist Die Metallkaschierung 26 bzw. das Kontaktstück 27 is daher über eine weitere Verbindungsleitung 42 übei eine gasdichte Durchführung 43 — die Verbindungslei tung 38 ist übrigens über eine weitere gasdicht Durchführung 44 durch das Außenrohr 20 nach außei geführt — sowohl mit dem Eingang des Verstärkers 3! als auch mit Erde verbunden. An der Bürde 40 fällt danr eine Spannung ab, die der Spannung zwischen den Hochspannungsleiter 36 und dem Außenrohr 20 dei Hochspannungsschaltanlage 21 proportional ist.The metal lamination 26 on the further circuit board te 25 forms with the planar electrode 35 einet undervoltage capacitor 41, which in its replacement The circuit diagram is also shown in dash-dotted lines. The metal lamination 26 or the contact piece 27 is therefore via a further connecting line 42 via a gas-tight bushing 43 - the connecting line device 38 is incidentally via a further gas-tight passage 44 through the outer tube 20 to the outside led - both to the input of amplifier 3! as well as connected to earth. The burden 40 then falls a voltage which corresponds to the voltage between the high voltage conductor 36 and the outer tube 20 dei High voltage switchgear 21 is proportional.
Mit der Erfindung wird ein Spannungswandler füi eine vollisolierte, metallgekapselte Hochspannungs schaltanlage vorgeschlagen, der sich mit vergleichswei se geringen Kosten herstellen läßt und dennocr besonders gute Meßeigenschaften aufweist.The invention provides a voltage converter for a fully insulated, metal-enclosed high voltage Switchgear proposed, which can be produced with comparatively low costs and dennocr has particularly good measuring properties.
Claims (7)
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Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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Also Published As
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