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Hochspannungs-Stromwandler Bei Niederspannungs-Stromwandlern ist es bekannt, die aktiven Teile, also Primärleiter oder -wick- lung, Sekundärwicklung und Eisenkern, vollständig in thermostarres, durch Polymerisation härtendes Niederdruckgiessharz einzugiessen, welches dem Wandler eine kompakte Form verleiht, aus der nur die Primäranschlüsse, die Sekundärklemmen und eventuell Befestigungsmittel, z. B. Gewindebüchsen, Laschen oder dergleichen, vorstehen.
Für solche Wandler ist auch bekannt, Polstermasse zwischen dem Giessharzmantel und den aktiven Teilen zu verwenden, um ein Zerspringen des Giessharzmantels infolge der Schrumpfung zu vermeiden und zu verhüten, dass bei Verwendung eines druckempfindlichen Eisenkerns der Giessharzmantel auf den Eisenkern drückt.
Für Hochspannungs-Stromwandler ist es ebenfalls bekannt, die aktiven Teile, mindestens jedoch die Hochspannungswicklung, in Niederdruck-Giess- harz einzugiessen. Der die Hochspannungswicklung umschliessende Giessharzkörper wirkt dann als Di- elektrikum und wird auf Durchschlag beansprucht. Es ist bekannt, zur Erhöhung der Durchschlagfestigkeit und zur Vermeidung von Glimmen die Aussenfläche des Giessharzkörpers als Äquipotentialfläche auszubilden und mit einem Metallbelag zu versehen bzw. zu metallisieren. Die Niederspannungswicklung und der Eisenkern können dann in eine Höhlung des metallisierten Giessharzkörpers eingefügt werden.
Anstelle von metallischen Einlagen oder metallisierten Belägen als Potentialflächen ist auch bekannt, Halbleitermaterial zu verwenden. Des weiteren ist auch bekannt, den die Hochspannungswicklung umschlie- ssenden Giessharzkörper mit Ansätzen, Rippen oder dergleichen zu versehen, um die Überschlagfestigkeit zu erhöhen und die Niederspannungswicklung und den Eisenkern nach ihrer Einfügung ebenfalls in Giessharz einzugiessen. Da eine Wicklung infolge von Kanten und ungleichmässigen Krümmungen ihrer Oberfläche keine ideale Potentialfläche bildet, mass das Dielektrikum für hohe Feldstärken dimensioniert sein, welche eine Folge der Ungleichförmigkeit und Unstetigkeit der Wicklungsoberfläche sind.
Die Dicke des Dielektri- kums kann daher nicht minimal sein. Ausserdem sollte das Dielektrikum frei von Lufteinschlüssen-sein, welche Glimmentladungen bewirken, die zur Zerstörung des Dielektrikums führen können. Die Vermeidung von Lufteinschlüssen in Giessharzkörpern erfordert besondere Massnahmen, z. B. Imprägnieren der Wicklung im Vakuum.
Die vorliegende Erfindung will diese Nachteile vermeiden. Sie betrifft Hochspannungs-Stromwandler mit vollständig in thermostarres, durch Polymeri- sation härtendes Niederdruckgiessharz eingegossenen aktiven Teilen und metallisierten Potentialflächen, welche durch einen Giessharzkörper als Hochspannungsdielektrikum zwischen je einer ihm unlösbar anhaftenden Hochspannungs- und Erdpotentialfläche gekennzeichnet sind, wobei die Hochspannungspoten- tialfläche lösbar auf einem Giesskörper angebracht ist, welcher um die Hochspannungswicklung gegossen ist.
In einer bevorzugten Bauform wird der als Hochspannungsdielektrikum dienende Giessharzkör- per um die Hochspannungspotentialfläche gegossen, wobei dieser Giessharzkörper die Erdpotentialfläche bildet, indem er aussen metallisiert ist, und die Niederspannungswicklung und der Eisenkern sind in eine Höhlung der Erdpotentialfläche eingefügt, der Zwischenraum ist mit Polstermasse ausgegossen und das Ganze in einen Schutzkörper bildendes Giessharz eingegossen.
In einer anderen bevorzugten Bauform ist in die Höhlung der die Hochspannungswicklung umgebenden Hochspannungspotentialfläche ein bandgewickelter Ringkern mit der Niederspannungswick-
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lang eingebracht und in Polstermaterial eingegossen, wobei der Polsterkörper metallisiert ist und die Erdpotentialfläche bildet und das Giessharz nicht nur als Dielektrikum zwischen die beiden Potentialflächen, sondern auch als Aussenisolation und Schutzmantel um diese herum gegossen ist, so dass der Giessharzkörper die aktiven Teile völlig umschliesst.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 den Aufriss eines Hochspannungs-Strom- wandlers im Schnitt, in Fig.2 den zugehörigen Seitenriss im Schnitt, in Fig.3 den Aufriss eines Hochspannungs-Strom- wandlers mit Ringkern im Schnitt und in Fig. 4 den zugehörigen Seitenriss im Schnitt.
Ein Hochspannungs-Stromwandler für eine Nennspannung bis etwa 6 kV besitzt, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, eine Primärwicklung 1 mit den Anschlussleitern 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 Bildung der Äquipotentialfläche 7 .und hat keine isolierende Funktion.
Dieser Giesskörper 6 ist in einen Giessharzkörper 8 aus thermostarrem, durch Pöly- merisation 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 sein.
Die auf ein Iso- lierrohr 10 aufgewickelte Sekundärwicklung 4 wird in eine hierfür ausgesperrte 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. Hierfür geeignete Polstermaterialien sind ebenfalls bekannt, wie beispielsweise polymerisierendes Tungöl mit Katalysator.
Das Ganze ist in einen Mantel 12 aus thermo- starrem, durch Polymerisation härtendes Niederdruckgiessharz eingegossen, welcher Mantel dem Wandler einen mechanischen Schutz und die erforderliche ffiberschlagsfestigkeit verleiht. In bekannter Weise können in den Mantel 12 Armaturteile, wie Klemmen, Gewindebüchsen, Befestigungslaschen oder dergleichen, miteingegossen sein.
Um Glimmen im Dielektrikum zu vermeiden, müssen die leitenden Beläge 7 und 9 fest am Giess- harzkörper 8 haften und dürfen sich bei Schrumpfung oder Dehnung nicht von ihm lösen. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Beläge auf ihrer anderen Seite lösbar sind. Hierzu 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 Ringkern- wandler für höhere Spannungen von etwa 10 bis 60 kV anwenden. Der Aufbau eines solchen Wand- lers 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 wesentlichen ähnlich wie der Giesskörper 6 einen Ring mit kreisförmigem Querschnitt dar. Die Oberflächen des Giesskörpers 6 und des Polsterkörpers 11 stellen je eine Äquipotential- fläche dar, wobei der Giesskörper 6 einen leitenden Belag 7 erhält, der mit der Primärwicklung 1 leitend verbunden ist, während der Polsterkörper 11 einen leitenden Belag 9 erhält, welcher mit dem Erd- potential 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, das heisst, allseitig gleichen Abstand voneinander annehmen und in einer Giessform, in welcher sie mit ihren Wicklungsanschlüssen gehalten 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 Erdpotentialbelag 9 als auch die vollständige Aussenisolation und den mechanischen Schutz.
In diesen Giessharzkörper werden auch die erforderlichen Armaturteile, wie Sekundärklemmen, Gewindebüchsen, Befestigungslaschen und dergleichen, miteingegossen. Zur Erhöhung der Ilberschlagfestigkeit kann der Giessharzkörper in bekannter Weise Rippen, Wülste oder dergleichen aufweisen. Unter einer Schutzhaube 13 über der
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Einführstelle der Primäranschlussleiter 2 und 3 können Schutzwiderstände und Umschaltmittel für verschiedene Nennstromstärken angeordnet sein.
Die Erfindung gestattet für Hochspannungsstromwandler, welche vollständig in thermostarres, durch Polymerisation härtendes Niederd'ruckgiessharz eingegossen sind, Typenreihen in Serienfabrikation zu erzeugen, wobei der Verlauf der Feldstärke im Di- elektrikum 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 Wand- ler minimal sind. Dem Giessharz können auch zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit hierfür bekannte Füllstoffe zugesetzt werden.
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High-voltage current transformer With low-voltage current transformers, it is known to completely cast the active parts, i.e. the primary conductor or winding, secondary winding and iron core, in thermally rigid, polymerisation-hardening low-pressure casting resin, which gives the converter a compact shape from which only the primary connections , the secondary clamps and possibly fastening means, e.g. B. threaded bushings, tabs or the like protrude.
It is also known for such transducers to use cushioning compound between the cast resin jacket and the active parts in order to prevent the cast resin jacket from cracking due to shrinkage and to prevent the cast resin jacket from pressing on the iron core when a pressure-sensitive iron core is used.
For high-voltage current transformers, it is also known to cast the active parts, but at least the high-voltage winding, in low-pressure casting resin. The cast resin body surrounding the high-voltage winding then acts as a dielectric and is subject to breakdown stress. It is known to design the outer surface of the cast resin body as an equipotential surface and to provide or metallize it with a metal coating in order to increase the dielectric strength and to avoid smoldering. The low-voltage winding and the iron core can then be inserted into a cavity in the metallized cast resin body.
Instead of metallic inlays or metallized coverings as potential areas, it is also known to use semiconductor material. Furthermore, it is also known to provide the cast resin body enclosing the high-voltage winding with shoulders, ribs or the like in order to increase the flashover strength and also to cast the low-voltage winding and the iron core in cast resin after they have been inserted. Since a winding does not form an ideal potential surface due to edges and uneven curvatures of its surface, the dielectric must be dimensioned for high field strengths, which are a result of the irregularity and discontinuity of the winding surface.
The thickness of the dielectric cannot therefore be minimal. In addition, the dielectric should be free of air inclusions, which cause glow discharges that can lead to the destruction of the dielectric. The avoidance of air inclusions in cast resin bodies requires special measures, e.g. B. Impregnation of the winding in a vacuum.
The present invention aims to avoid these disadvantages. It relates to high-voltage current transformers with active parts that are completely cast in thermally rigid, polymer-hardening low-pressure casting resin and metallized potential surfaces, which are characterized by a cast resin body as a high-voltage dielectric between a high-voltage and earth potential surface that is inextricably attached to it, the high-voltage potential surface being releasable on one Cast body is attached, which is cast around the high-voltage winding.
In a preferred design, the cast resin body serving as a high-voltage dielectric is cast around the high-voltage potential surface, this cast resin body forming the earth potential surface by being metallized on the outside, and the low-voltage winding and the iron core are inserted into a cavity in the earth potential surface, the gap is filled with cushioning compound and the whole thing is poured into a protective body forming resin.
In another preferred design, a tape-wound toroidal core with the low-voltage winding is inserted into the cavity of the high-voltage potential surface surrounding the high-voltage winding.
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long and cast in cushioning material, the cushioning body is metallized and forms the earth potential surface and the casting resin is cast not only as a dielectric between the two potential surfaces, but also as an outer insulation and protective jacket around them, so that the casting resin body completely encloses the active parts.
Embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawing.
The drawing shows in FIG. 1 the elevation of a high-voltage current transformer in section, in FIG. 2 the associated side elevation in section, in FIG. 3 the elevation of a high-voltage current transformer with toroidal core in section and in FIG associated side elevation in section.
A high-voltage current transformer for a nominal voltage of up to about 6 kV has, as shown in FIGS. 1 and 2, a primary winding 1 with connecting conductors 2 and 3, - a secondary winding 4 and an iron core 5, which is nested together from flat metal sheets. The primary winding 1 is cast in a cast body 6, the outer surface of which forms an equipotential surface and is provided with a conductive coating 7 which is at the potential of the primary winding. The casting body 6 serves only to form the equipotential surface 7 and has no insulating function.
This casting body 6 is cast in a casting resin body 8 made of thermostable, low-pressure casting resin that cures by polymerization. The outer surface of this body is also shaped into an equipotential surface and provided with a conductive coating 9, which is at ground potential. The cast resin body 8 forms the complete high-voltage insulation subject to breakdown stress. Since the cast resin body 8 is a dielectric between the equipotential surfaces 7 and 9, the field strength distribution can be ideal and the thickness of the dielectric can be a minimum.
The secondary winding 4 wound onto an insulating tube 10 is pushed into a cavity in the cast resin body 8 that is locked out for this purpose and the iron core 5 is nested. To protect the iron core 8 against shrinkage pressure from casting resin, it is cast in a known manner in cushioning material, which also fills the cavity of the insulating cast resin body 8 and forms the cushion body 11. Padding materials suitable for this are also known, such as polymerizing tung oil with a catalyst.
The whole is poured into a jacket 12 made of thermally rigid, polymerisation-hardening low-pressure casting resin, which jacket gives the transducer mechanical protection and the required resistance to flashing. In a known manner, fitting parts such as clamps, threaded bushings, fastening straps or the like can also be cast into the jacket 12.
In order to avoid smoldering in the dielectric, the conductive coatings 7 and 9 must adhere firmly to the cast resin body 8 and must not detach from it in the event of shrinkage or expansion. This can be achieved in that the coverings are detachable on their other side. For this purpose, the casting 6 is greased before metallization and the coating 7 is well degreased before it is poured into the casting resin so that the metal adheres well to the casting resin and can easily detach from the casting 6 in the event of shrinkage or expansion. The cast resin body 8 is also well degreased before metallizing so that the metal adheres properly, and the covering 9 is greased before the cushioning compound is poured in so that it can be easily detached from it.
The invention can also be applied to toroidal core converters for higher voltages of approximately 10 to 60 kV. The structure of such a converter can be seen from FIGS. 3 and 4. The converter again contains a primary winding 1 with connecting rails 2 and 3, a secondary winding 4 and an iron core 5. The primary winding 1 forms a relatively large thin ring and is cast in a cast body 6, which essentially forms a ring with a circular cutout and on the attachment points of the connecting rails 2 and 3 is expanded to form a head. The iron core 5 provided with the secondary winding 4 is introduced into this ring, crossing it.
This is a band-wound, two-part toroidal core of a known type. The toroidal core is then placed in an annular casting mold which also penetrates the casting body 6 and this is filled with cushioning compound. The cushion body 11 is essentially similar to the cast body 6, a ring with a circular cross-section. The surfaces of the cast body 6 and the cushion body 11 each represent an equipotential surface, the cast body 6 being given a conductive coating 7, which is connected to the primary winding 1 is conductively connected, while the cushion body 11 receives a conductive covering 9 which is connected to the earth potential.
The two coverings 7 and 9 are applied at the same time by metallizing the two casting bodies 6 and 11 after prior greasing. The latter are then brought into a position in which they penetrate each other concentrically, that is, assume the same distance from each other on all sides and cast in thermally rigid, polymerisation-hardening low-pressure casting resin in a mold in which they can be held with their winding connections. The cast resin body 8 formed in this way forms both the dielectric between the high-voltage potential coating 7 and the earth potential coating 9 as well as the complete external insulation and the mechanical protection.
The necessary fittings, such as secondary clamps, threaded bushings, fastening straps and the like, are also cast into this cast resin body. To increase the impact resistance, the cast resin body can have ribs, beads or the like in a known manner. Under a protective hood 13 over the
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At the point where the primary connection conductors 2 and 3 are inserted, protective resistors and switching means can be arranged for different nominal currents.
The invention allows for high-voltage current transformers which are completely cast in thermally rigid, polymer-hardening low-pressure die casting resin to produce series of types in series production, the course of the field strength in the dielectric being ideal and independent of the shape of the primary winding of the series types and the thickness of the dielectric is a minimum. This ensures that the volume and weight of the converters are also minimal. Fillers known for this purpose can also be added to the casting resin to increase the thermal conductivity.