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Hochgpannungs-Stromwandler
Die Erfindung betrifft Hochspannungs-Stromwandler mit vollständig von thermostarrem, durch Poly- merisation härtendem Niederdruckgiessharz umgossenen aktiven Teilen unter Verwendung leitender Beläge zur Bildung von Potentlalflächen.
Bei Niederspannungs-Stromwandlern 1st es bekannt, die aktiven Teile - also Primärleiter oder - Wick- lung, Sekundärwicklung und Eisenkern-vollständig in thermostarres, durch Polymerisation härtendes
Niederdruckgiessharz einzugielen, welches dem Wandler eine kompakte Form gibt, aus der nur Primär- anschlüsse. Sekundärklemmen sowie allenfalls Befestigungsmittels - z. B. Gewindebuchsen, Laschen od. dgl. - vorstehen ; bei solchen Wandlern wurde auch bereits zwischen Giessharzmantel und aktiven Teilen
Polstermasse untergebracht, um zu vermeiden, dass der Giessharzmantel durch Schrumpfung zerspringt bzw. dass er auf einen etwa druckempfindlichen Eisenkern drückt.
Auch beiHochspannungs-Stromwandlern ist es bereits bekannt, die aktiven Teile - mindestens jedoch die Hochspannungswicklung - in Niederdruckgiessharz einzugiessen, wobei dann der die Hochspannungswicklung umschliessende Giessharzkörper als Dielektrikum wirkt und auf Durchschlag beansprucht wird ; weiters wurde auch bereits die Aussenfläche des Giessharzkörpers zur Erhöhung der Durchschlagsfestigkeit bzw. zur Vermeidung von Glimmen als Äquipotentialfläche ausgebildet und mit einem Metallbelag versehen oder metallisiert ; Niederspannungswicklung und Eisenkern können dann in eine Höhlung des metallisierten Gie/3harzkörpers eingefügt werden.
Diese Äquipotentialflächen können anstatt aus metallischen Einlagen oder aus metallisierten Belägen aus Halbleitermaterial bestehen ; weiters ist auch bekannt, den die Hochspannungswicklung umschliessenden Giessharzkörper mit Ansätzen. Rippen od. dgl. zu versehen, um die Übertchlagsfestigkelt zu erhöhen sowie Niederspannungswicklung und Eisenkern nach ihrer Einfügung ebenfalls in Giessharz einzugiessen.
Da nun eine Wicklung infolge von Kanten und ungleichmässigen Krümmungen ihrer Oberfläche keine ideale Potentialfläche bildet, muss das Dielektrikum für hohe Feldstärken dimensioniert sein, welche eine Folge der Ungleichförmigkeit und Unstetigkeit der Wicklungsoberfläche sind, so dass die Dicke des Dielektrikums daher nicht minimal sein kann ; ausserdem sollte das Dielektrikum frei von Lufteinschlüssen sein, welche Glimmentladungen bewirken, die zu seiner Zerstörung führen können ; die Vermeidung von Lufteinschlüssen in GieBharzkörpem erfordert besondere Massnahmen, z. B. Imprägnieren der Wicklung im Vakuum.
Weiters sind auch Stromwandler zur Feststellung von Erdschlüssen in ungeerdeten Mehrphasennetzen bekannt, deren Stromleiter von einem gemeinsamen, die Sekundärwicklung tragenden Eisenkern umschlossen werden, bei welchen die Stromschienen in einem gemeinsamen Isolierkörper eingebettet sind, der von dem Eisenkern, der die Niederspannungswicklung trägt, umschlossen wird, wobei der Hochspannungsteil von dem Niederspannungsteil durch einen geerdeten Metallschirm getrennt und der gemeinsame Isolierkörper vorzugsweise aus Niederdruckgiessharz hergestellt ist.
Dieses im speziellen als Dreiphasen-Stromwandler ausgebildete Gerät besitzt jedoch keine Hochspannqngswicklung, sondern seine Primärleiter sind als gerade, unter sich parallele Leiterstücke in Giessharz eingegossen und durch einen, eine Sekundärwicklung aufweisenden, ebenfalls in Giessharz eingegossenen Ringkern geführt ; weiters befindet sich zwischen beiden Giessharzkörpern ein Erdpotentialbelag, ohne dass jedoch ein Hochspannungspotentialbelag vorhanden ist.
Schliesslich ist auch ein Messwandler in Trockenbauart, insbesondere für Freiluftaufstellung bekannt,
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dessen Isolation wenigstens zum Teil aus einem gehärteten Niederdruckkunstharz besteht und bei wel- chem das Innere der Isolation metallische Einlagen enthält, welche zur Spannungssteuerung dienen ; die Metallbeläge sind dabei vorzugsweise auf einzelnen, wiederum umgossen Teilgusse aufgebracht.
Nach der Erfindung werden nun bei Hochspannungs-Stromwandlern der eingangs beschriebenen Bauart die oben erwähnten Nachteile dadurch vermieden, dass die Hochspannungswicklung mit einem ersten Giessharzkörper mit einer möglichst stetigen Oberfläche ohne scharfe Vorsprünge oder Vertiefungen umgassen und um diesen ein zweiter Giessharzkörper angeordnet ist, der innen und aussen mit je einem fest haftenden, leitenden Belag versehen ist, wobei der innere Belag mit der Hochspannungswicklung verbunden und der äussere geerdet ist, und dass ferner die Niederspannungswicklung sowie der Eisenkern in eine durch den ersten Giessharzkörper gebildete Höhlung eingefügt und mit Polstermaterial umgossen sind und das Ganze von einem Giessharzmantel umschlossen ist.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Hochspannungs-Stromwandlers dargestellt. Es-zeigen Fig. 1 und 2 eine Ausführungsform im axialen Mittelschnitt bzw, im, Querschnitt und Fig. 3 und 4 einen Hochspannungs-Stromwandler mit Ringkern, wieder in den beiden entsprechenden Schnitten.
Ein Hochspannungs-Stromwandler für eine Nennspannung bis etwa 6 kV besitzt-wie in Fig. 1 und 2 dargestellt-eine Primärwicklung 1 mit denAnschlussleitern 2 und 3, eine Sekundärwicklung 4 und einen Eisenkern 5, welcher aus ebenen Blechen zusammengeschachtelt ist. Die Primärwicklung 1 ist in einen Giesskörper 6 eingegossen, dessen Aussenfläche eine Äquipotentialfläche bildet und mit einem leitenden Belag 7 versehen ist, der am Potential der Primärwicklung liegt. Der Giesskörper 6 dient einzig der Bil- dung der Äquipotentialfläche 7 und hat keine isolierende Funktion. Dieser Giesskörper 6 ist in einen Giessharzkörper 8 aus thermostarrem, durch Polymerisation härtendes Niederdruckgiessharz eingegossen.
Die Aussenfläche dieses Körpers ist ebenfalls zu einer Äquipotentialfläche geformt und mit einem leitenden Belag 9 versehen, welcher am Erdpotential liegt. Der Giessharzkörper 8 bildet die vollständige, auf Durchschlag beanspruchte Hochspannungsisolation. Da der Giessharzkörper 8 als Dielektrikum zwischen den Äquipotentialflächen 7 und 9 liegt, kann die Feldstärkenverteilung ideal und die Dicke des Dielektrikums ein Minimum seih..' : e auf ein Isolierrohr 10 aufgewickelte Sekundärwicklung 4 wird in eine hiefür ausgesparte Höhlung des Giessharzkörpers 8 eingeschoben und der Eisenkern 5 eingeschachtelt.
Zum Schutz des Eisenkerns 8 gegen Schrumpfdruck von Giessharz ist dieser in an sich bekannter Weise in Polstermaterial eingegossen, welche auch die Höhlung des isolierenden Giessharzkörpers 8 füllt und den Polsterkörper 11 bildet. Hiefür geeignete Polstermaterialien sind ebenfalls bekannt, wie beispielsweise polymerisierendes Tungöl mit Katalysator. Das Ganze ist in einen Mantel 12 aus thermostarrem, durch Polymerisation härtendes Niederdruckgiessharz eingegossen, welcher Mantel dem Wandler einen mechanischen Schutz und die erforderliche Überschlagsfestigkeit verleiht. In bekannter Weise können in den Mantel 12 Armaturteile, wie Klemmen, Gewindebüchsen, Befestigungslaschen od. dgl. miteingegossen sein.
Um Glimmen im Dielektrikum zu vermeiden, müssen die leitenden Beläge 7 und 9 fest am Giessharzkörper 8 haften und dürfen sich bei Schrumpfung oder Dehnung nicht von ihm lösen. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Beläge auf ihrer andern Seite lösbar sind. Hiezu wird der Giesskörper 6 vor dem Metallisieren eingefettet und der Belag 7 vor dem Eingiessen in das Giessharz gut entfettet, damit das Metall am Giessharz gut haftet und sich bei Schrumpfung oder Dehnung vom Giesskörper 6 leicht lösen kann. Der Giessharzkörper 8 wird vor dem Metallisieren ebenfalls gut entfettet, damit das Metall einwandfrei haftet, und der Belag 9 wird vor dem Eingiessen der Polstermasse eingefettet, damit er sich'von dieser leicht lösen kann.
Die Erfindung lässt sich auch auf Ringkernwandler für höhere Spannungen von etwa 10-60 kV anwenden. Der Aufbau eines solchen Wandlers ist aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich. Der Wandler enthält wieder eine Primärwicklung 1 mit den Anschlussschienen 2 und 3, eine Sekundärwicklung 4 und einen Eisenkern 5. Die Primärwicklung 1 bildet einen relativ grossen dünnen Ring und ist in einen Giesskörper 6 eingegossen, der im wesentlichen einen Ring mit kreisförmigem Ausschnitt bildet und an den Ansatzstellen der Anschlussschienen 2 und 3 zu einem Kopf erweitert ist. In diesen Ring ist. diesen kreuzend, der mit der Sekundärwicklung 4 versehene Eisenkern 5 eingebracht. Dieser ist ein bandgewickelter, zweigeteilter Ringkern bekannter Art.
Der Ringkern wird hierauf in eine ringförmige, den Giesskörper 6 ebenfalls durchdringende Giessform gebracht und diese mit Polstermasse ausgegossen. Der Polsterkörper 11 stellt im
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der Polsterkörper 11 einen leitenden Belag 9 erhält, welcher mit dem Erdpotential verbunden ist. Die beiden Beläge 7 und 9 werden gleichzeitig aufgebracht, indem man die beiden Giesskörper 6 und 11 nach vorherigem Einfetten metallisiert. Letztere werden hierauf in eine Lage gebracht, in der sie sich konzentrisch durchdringen, d. h., allseitig gleichen Abstand voneinander annehmen und in einer Giessform, in welcher sie mit ihren Wicklungsanschlüssengehalten werden können, in thermostarres, durch Polymerisation härtendes Niederdruckgiessharz eingegossen.
Der auf diese Weise gebildete Giessharzkörper 8 bildet sowohl das Dielektrikum zwischen dem Hochspannungspotentialbelag 7 und dem Erdpotentfalbelag 9, als auch die vollständige Aussenisolation und den mechanischen Schutz. In diesen Giessharzkörper werden auch die erforderlichen Armaturteile, wie Sekundärklemmen, Gewindebüchsen, Befestigungslaschen u. dgl., miteingegossen. Zur Erhöhung der Überschlagfestigkeit kann der Giessharzkörper in bekannter Weise Rippen, Wülste od. dgl. aufweisen. Unter einer Schutzhaube 13 über der Einführstelle der Primäranschlussleiter 2 und 3 könnenSchutzwiderstände und Umschaltmittel für verschiedene Nennstromstärken angeordnet sein.
Die Erfindung gestattet für Hochspannungsstromwandler, welche vollständig in thermostarres, durch Polymerisation härtendes Niederdruckgiessharz eingegossen sind, Typenreihen in Serienfabrikation zu erzeugen, wobei der Verlauf der Feldstärke im Dielektrikum ideal und von der Form der Primärwicklung der Reihentypen unabhängig und die Dicke des Dielektrikums ein Minimum ist. Dadurch wird erreicht, dass auch Volumen und Gewicht der Wandler minimal sind. Dem Giessharz können auch zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit hiefür bekannte Füllstoffe zugesetzt werden.