CH642478A5

CH642478A5 - Transformer

Info

Publication number: CH642478A5
Application number: CH792979A
Authority: CH
Inventors: E H Friedrich Dr Ing Raupach
Original assignee: Raupach Friedrich
Priority date: 1978-10-06
Filing date: 1979-08-31
Publication date: 1984-04-13
Also published as: DE2843608C2; AT381184B; ATA500779A; BE879216A; DE2843608A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Transformator nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. The invention relates to a transformer according to the preamble of claim 1.

Ein als Spannungstransformator ausgebildeter Transformator der vorstehend angeführten Art ist durch die DE-AS 2154398 bekannt. Nachteilig an diesem bekannten Spannungstransformator ist, dass dieser nicht unmittelbar in den Leitungszug einer mittels Isoliergas vollisolierten, metallgekapselten Hochspannungsschaltanlage eingesetzt werden kann, sondern in einem gesonderten Druckkessel an einen Abzweig derartiger Schaltanlagen angeflanscht werden muss. Damit ist eine wünschenswerte volle Integration des bekannten Spannungstransformators mit der Hochspannungsschaltanlage nicht möglich. Auch ist bei dem bekannten Spannungstransformator die Möglichkeit, auf relativ einfache Weise einen kombinierten Strom- und Spannungswandler zu schaffen, nicht gegeben. A transformer of the type mentioned above, designed as a voltage transformer, is known from DE-AS 2154398. A disadvantage of this known voltage transformer is that it cannot be inserted directly into the cable run of a metal-encapsulated high-voltage switchgear fully insulated by means of insulating gas, but must be flanged to a branch of such switchgear in a separate pressure vessel. A desirable full integration of the known voltage transformer with the high-voltage switchgear is therefore not possible. In the known voltage transformer, there is also no possibility of creating a combined current and voltage converter in a relatively simple manner.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Transformator der eingangs erwähnten Art so auszubilden, dass eine völlige Integration in eine vollisolierte, metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage üblicher Bauart möglich ist. Ferner sollen durch eine optimale Feldsteuerung in der Hochspannungswicklung und in den daran angrenzenden Bereichen des Transformators dessen radiale Abmessungen möglichst klein gehalten werden können. Ausserdem soll eine einfache Montage des erfindungsgemässen Transformators gewährleistet sein. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. The invention is based on the object of designing a transformer of the type mentioned at the outset in such a way that complete integration into a fully insulated, metal-encapsulated high-voltage switchgear of the conventional type is possible. Furthermore, an optimal field control in the high-voltage winding and in the adjoining areas of the transformer should make it possible to keep its radial dimensions as small as possible. In addition, simple assembly of the transformer according to the invention is to be ensured. This object is solved by the features of claim 1.

Der Transformator gemäss der Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass er unmittelbar in den Leitungszug einer vollisolierten, metallgekapselten Hochspannungsschaltanlage eingebaut werden kann, so dass ein gesonderter Abzweig für die Anflanschung des Transformators und die elektrische Verbindung mit dem Hochspannungsleiter der Anlage entfällt. Aufgrund der in die Hochspannungslagenwicklung eingebrachten Zwischenelektroden erhält man in Verbindung mit den damit gekoppelten Zusatzelektroden eine optimale Feldsteuerung nicht nur in der Hochspannungswicklung selbst, sondern auch in den wicklungsfreien Räumen bis hin zu den abschliessenden Isolierstoffteilen. The transformer according to the invention is characterized in particular by the fact that it can be installed directly in the cable run of a fully insulated, metal-encapsulated high-voltage switchgear, so that a separate branch for the flange-mounting of the transformer and the electrical connection to the high-voltage conductor of the system is omitted. Due to the intermediate electrodes inserted in the high-voltage layer winding, in conjunction with the additional electrodes coupled with it, optimum field control is obtained not only in the high-voltage winding itself, but also in the non-winding rooms up to the final insulating parts.

Dadurch ergibt sich ein vergleichsweise kleiner Kesseldurchmesser und ein niedriges Gewicht. Auch erhält man bei einer derartigen Dimensionierung kleinere Eisenwege für einen vorteilhafterweise vorhandenen, in der Nähe des Gehäuses angeordneten oder am Gehäuse befestigten magnetischen Rückschluss, was sich auf die Messgenauigkeit günstig auswirkt. Das vorhandene Zentralrohr ist Tragelement für die Aktivteile des Wandlers, wie den stabförmigen Eisenkern, die Hoch- und Niederspannungswicklung und den ggf. vorhandenen magnetischen Rückschluss. Die Montage ist denkbar einfach, weil sich sämtliche Aktivteile baukastenförmig um das zentrale Tragrohr anordnen lassen. Die Montagefreundlichkeit des gesamten Transformators wird durch die Unterteilung des rohrförmigen Stabkerns in mehrere Teilkerne noch gefördert. Der erfindungsgemässe Transformator kann insbesondere als Spannungswandler oder Prüftransformator eingesetzt werden, wobei er aufgrund seines Aufbaues für beliebige Einbaulagen geeignet ist. This results in a comparatively small bowl diameter and a low weight. With such a dimensioning, smaller iron paths are also obtained for an advantageously existing magnetic yoke which is arranged in the vicinity of the housing or fastened to the housing, which has a favorable effect on the measurement accuracy. The existing central tube is a supporting element for the active parts of the converter, such as the rod-shaped iron core, the high and low voltage winding and the magnetic yoke, if any. Installation is very easy because all active parts can be arranged in a modular system around the central support tube. The ease of assembly of the entire transformer is further promoted by dividing the tubular rod core into several sub-cores. The transformer according to the invention can be used in particular as a voltage converter or test transformer, and its construction makes it suitable for any installation position.

Von Vorteil ist es, wenn die Länge der Zusatzelektroden so bemessen ist, dass diese die Joche des Stabkernes zumindest teilweise überragen. Durch eine derartige Ausbildung der Zwischenelektroden erhält man auch eine weitgehend gleich-mässige Spannungsbeanspruchung in den wicklungsfreien Räumen des erfindungsgemässen Transformators. It is advantageous if the length of the additional electrodes is dimensioned such that they at least partially project beyond the yokes of the rod core. Such a configuration of the intermediate electrodes also results in a largely uniform voltage stress in the winding-free spaces of the transformer according to the invention.

Um den vorstehend geschilderten Vorteil zu erreichen, ist es nicht notwendig, dass sämtliche Zusatzelektroden in gleicher Weise bis an die abschliessenden Isolierstoffteile herangeführt werden. Es ist vielmehr ausreichend, wenn bei trapezförmiger Ausbildung der Hochspannungslagenwicklung In order to achieve the advantage described above, it is not necessary for all additional electrodes to be brought up to the final insulating material parts in the same way. Rather, it is sufficient if the high-voltage layer winding has a trapezoidal design

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

642 478 642 478

die an die Enden der Zusatzelektroden anzulegenden Tangentialebenen wenigstens annähernd die gleiche Neigung in bezug auf die Transformatorlängsachse wie die Stirnseiten der Hochspannungslagenwicklung besitzen. the tangential planes to be applied to the ends of the additional electrodes have at least approximately the same inclination with respect to the longitudinal axis of the transformer as the end faces of the high-voltage layer winding.

Eine einfache Befestigung der Zusatzelektroden an den Zwischenelektroden in der Hochspannungslagenwicklung ist insbesondere dann gegeben, wenn die freien Enden der Zwischenelektroden und die diesen zugeordneten Enden der Zusatzelektroden ringförmig ausgebildet und mittels Stiftverbindungen miteinander verbunden sind. A simple attachment of the additional electrodes to the intermediate electrodes in the high-voltage layer winding is given, in particular, if the free ends of the intermediate electrodes and the ends of the additional electrodes assigned to them are annular and are connected to one another by means of pin connections.

Für eine günstige Spannungsverteilung in den wicklungsfreien Räumen des Transformators auch vorteilhaft ist es, wenn über den Endjochen des rohrförmigen Stabkernes trichterförmige Elektroden vorgesehen sind, die sich wenigstens annähernd bis zu den Isolierstoffteilen erstrecken. For a favorable voltage distribution in the winding-free spaces of the transformer, it is also advantageous if funnel-shaped electrodes are provided over the end yokes of the tubular rod core, which extend at least approximately to the insulating material parts.

Mit Vorteil kann das Tragrohr gleichzeitig als Anschlusselement für die Hochspannungswicklung verwendet werden. In diesem Falle besteht das Tragrohr aus elektrisch leitendem Material, an das das hochspannungsseitige Ende der Hochspannungswicklung anschliessbar ist. The support tube can advantageously also be used as a connecting element for the high-voltage winding. In this case, the support tube consists of electrically conductive material, to which the high-voltage end of the high-voltage winding can be connected.

Insbesondere bei Verwendung eines magnetischen Rückschlusses im Bereich des Druckkessels ist es günstig, wenn die beiden Joche und ggf. auch die Kerne aus Radialblechen zusammengesetzt sind, deren Spalte mit Giessharz ausgefüllt sind, um die magnetischen Streuverluste gering zu halten. In particular when using a magnetic yoke in the area of the pressure vessel, it is advantageous if the two yokes and possibly also the cores are composed of radial sheets, the gaps of which are filled with casting resin in order to keep the magnetic leakage losses low.

Günstig ist es auch, wenn die freien Enden der Radialbleche kreisbogenförmig abgerundet sind. Damit ist auch ein kantenloser und damit hinsichtlich der Spannungsfestigkeit günstiger Abschluss des Stabkernes gegeben. It is also advantageous if the free ends of the radial sheets are rounded in a circular arc. This also provides an edgeless termination of the rod core, which is favorable in terms of dielectric strength.

Zur Schaffung einer einfachen kombinierten Strom- und Spannungsmesseinrichtung ist es von Vorteil, wenn die Hoch-und Niederspannungswicklung eines als Spannungswandler ausgebildeten Transformators von einem oder mehreren sekundärbewickelten Eisenkernen eines Stromwandlers koaxial umgeben sind, dessen Primärleiter von dem elektrisch leitenden Tragrohr gebildet ist. To create a simple combined current and voltage measuring device, it is advantageous if the high and low voltage windings of a transformer designed as a voltage transformer are coaxially surrounded by one or more secondary-wound iron cores of a current transformer whose primary conductor is formed by the electrically conductive support tube.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch einen induktiven Spannungswandler; Figure 1 is a schematic representation of a longitudinal section through an inductive voltage converter.

Fig. 2 einen Teilausschnitt der Verbindungsstelle einer Zwischenelektrode mit einer Zusatzelektrode und Fig. 2 shows a partial section of the connection point of an intermediate electrode with an additional electrode and

Fig. 3 a und 3b eine Draufsicht auf eines der radial geblechten Endjoche sowie eine Ansicht eines einzelnen Radialbleches. 3a and 3b are a top view of one of the radially laminated end yokes and a view of an individual radial plate.

Wie Fig. 1 zeigt, setzt sich der induktive Spannungswandler aus folgenden wesentlichen Teilen zusammen. 1 shows, the inductive voltage converter is composed of the following essential parts.

Ein aus magnetisch nicht leitendem, jedoch elektrisch leitendem Material, vorzugsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, bestehendes Tragrohr 1 ist unter Zwischenfügung einer Isolierhülse 2 von einem rohrförmigen Stabkern 3 umgeben. Der rohrförmige Stabkern 3 setzt sich aus mehreren Kernen 4, 5,6 zusammen, die vorzugsweise aus bandförmigem magnetischem Material gewickelt und nach dem Wickeln und ggf. nach deren Verfestigung mit mehreren, über den Umfang möglichst gleichmässig verteilten radialen Luftspalten versehen sind. Der Stabkern 3 bzw. dessen Teilkerne 4, 5, 6 können auch wie die nachstehend beschriebenen Endjoche 7, 8 aus Radialblechen zusammengesetzt sein, deren Spalte vorzugsweise mit Giessharz ausgegossen sind. Den beiderseitigen Abschluss der Ringkerne 4, 5, 6 bilden ringförmige Endjoche 7,8, deren Durchmesser so bemessen ist, dass diese die Ringkerne 4, 5,6 deutlich überragen. Die Isolierhülse 2 und der Stabkern 3 sind vorzugsweise mittels auf das Tragrohr 1 aufgeschrumpfter Ringe 9, 10 kraftschlüssig an dem Tragrohr 1 befestigt. Der Stabkern 3 ist unter Zwischenfügung einer weiteren Isolierhülse 11 von der Hochspannungswicklung 12 und der Niederspannungswicklung 13 koaxial umgeben. Die A support tube 1 made of magnetically non-conductive but electrically conductive material, preferably of copper or a copper alloy, is surrounded by a tubular rod core 3 with the interposition of an insulating sleeve 2. The tubular rod core 3 is composed of a plurality of cores 4, 5, 6, which are preferably wound from tape-shaped magnetic material and, after winding and possibly after their solidification, are provided with a plurality of radial air gaps which are distributed as uniformly as possible over the circumference. The rod core 3 or its partial cores 4, 5, 6 can also, like the end yokes 7, 8 described below, be composed of radial sheets, the gaps of which are preferably cast with casting resin. The end of the ring cores 4, 5, 6 on both sides is formed by annular end yokes 7, 8, the diameter of which is dimensioned such that they clearly project beyond the ring cores 4, 5, 6. The insulating sleeve 2 and the rod core 3 are preferably non-positively fastened to the support tube 1 by means of rings 9, 10 shrunk onto the support tube 1. The rod core 3 is coaxially surrounded by the high-voltage winding 12 and the low-voltage winding 13 with the interposition of a further insulating sleeve 11. The

Wicklungen 12, 13 sind schliesslich von einem magnetischen Rückschluss 14 koaxial umgeben. Sämtliche vorstehend angeführten Koaxialteile werden von einem auf Erdpotential liegenden Metallgehäuse 15 umfasst, das stirnseitig mittels konusförmiger Isolierstoffteile 16, 17 isoliermitteldicht abgeschlossen ist. Zur Verspannung des Tragrohres 1 mit den Isolierstoffteilen 16,17 sind Schraubenmuttern 18, 19 vorgesehen. Windings 12, 13 are finally coaxially surrounded by a magnetic yoke 14. All of the above-mentioned coaxial parts are encased by a metal housing 15 which is at ground potential and which is sealed at the end by means of cone-shaped insulating material parts 16, 17 in an insulating-tight manner. Screw nuts 18, 19 are provided for bracing the support tube 1 with the insulating parts 16, 17.

Die Öffnung 20 des Stabkernes 3 ist so bemessen, dass sich die einzelnen Kernteile 4, 5, 6 ohne Widerstand über das Tragrohr und über die dieses umgebende Isolierhülse 2 schieben lassen. The opening 20 of the rod core 3 is dimensioned such that the individual core parts 4, 5, 6 can be pushed without resistance over the support tube and over the insulating sleeve 2 surrounding it.

In die als Lagenwicklung ausgebildete Hochspannungswicklung 12 sind in vorbestimmten Abständen Zwischenelektroden 21, 22, 23 eingebracht, die vorzugsweise als Metallbahnen ausgebildet sind und im Zuge der Herstellung der Hochspannungslagenwicklung 12 in diese mit eingewickelt werden. Hierbei stellt die jeweilige Zwischenelektrode 21, 22,23 jeweils den Wickelkörper für die anschliessenden Wicklungslagen der Hochspannungslagenwicklung 12 dar. Die über die Stirnseiten der zugehörigen Wicklungslagen herausgeführten freien Enden der Zwischenelektroden 21,22,23 sind mit ringförmigen Abschlussteilen 24 versehen, an die entsprechende ringförmige Abschlussteile 25 (Fig. 2) der mit den Zwischenelektroden 21, 22,23 zu verbindenden Zusatzelektroden 26, 27,28 bzw. 29,30, 31 angrenzen. Die Verbindungen zwischen den Elektrodenringen 24, 25 sind in Form einer Stiftverbindung ausgestaltet, wobei die jeweiligen Stifte 32 in entsprechenden Ausnehmungen 33 der Ringelektroden 24, 25 zusätzlich durch eine Klebeverbindung gesichert sein können. Intermediate electrodes 21, 22, 23 are introduced into the high-voltage winding 12, which is designed as a layer winding, and are preferably formed as metal tracks and are also wound into the latter during the production of the high-voltage layer winding 12. The respective intermediate electrodes 21, 22, 23 each represent the winding body for the subsequent winding layers of the high-voltage layer winding 12. The free ends of the intermediate electrodes 21, 22, 23, which are led out over the end faces of the associated winding layers, are provided with annular end parts 24, to the corresponding annular ones End parts 25 (FIG. 2) of the additional electrodes 26, 27, 28 and 29, 30, 31 to be connected to the intermediate electrodes 21, 22, 23 are adjacent. The connections between the electrode rings 24, 25 are designed in the form of a pin connection, the respective pins 32 being able to be additionally secured in corresponding recesses 33 in the ring electrodes 24, 25 by an adhesive connection.

Die Länge der Zusatzelektroden 26,27,28 bzw. 29, 30, 31 ist so bemessen, dass zumindest die auf höherem Potential, d.h. die dem Tragrohr 1 am nächsten liegenden Zusatzelektroden die Joche 7, 8 des Stabkernes 3 überragen. Bei einer wie im Ausführungsbeispiel dargestellten trapezförmigen Hochspannungslagenwicklung 12 ist es ausreichend, wenn alle Zusatzelektroden 26, 27, 28 bzw. 29,30, 31 gleiche Länge besitzen, d.h. wenn die an die Enden der Zusatzelektroden angelegten Tangentialebenen Ei, E2 wenigstens annähernd die gleiche Neigung (Winkel a) in bezug auf die Transformatorlängsachse A wie die Stirnseiten 34,35 der Hochspannungslagenwicklung 12 (Winkel ß) aufweisen. Die in Fig. 1 eingezeichneten Winkel a und ß sind demgemäss wenigstens annähernd gleich gross. Die Zwischenelektroden 21,22,23 und die Zusatzelektroden 26,27, 28 bzw. 29, 30,31 sorgen für eine weitgehende Spannungsvergleichmässigung sowohl in der Hochspannungslagenwicklung 12 als auch in den wicklungsfreien Räumen 36, 37 des vorliegenden Spannungswandlers. Günstig in dieser Hinsicht ist auch die Anordnung trichterförmiger Elektroden 38, 39, die über den Jochen 7, 8 bzw. den Schrumpfringen 9,10 angeordnet sind. Diese trichterförmigen Elektroden 38, 39 erstrecken sich vorzugsweise fast annähernd bis zu den Isolierstoffteilen 16,17. The length of the additional electrodes 26, 27, 28 and 29, 30, 31 is dimensioned such that at least those at a higher potential, i.e. the additional electrodes closest to the support tube 1 project beyond the yokes 7, 8 of the rod core 3. In the case of a trapezoidal high-voltage layer winding 12 as shown in the exemplary embodiment, it is sufficient if all the additional electrodes 26, 27, 28 and 29.30, 31 have the same length, i.e. if the tangential planes Ei, E2 applied to the ends of the additional electrodes have at least approximately the same inclination (angle a) with respect to the longitudinal axis A of the transformer as the end faces 34, 35 of the high-voltage layer winding 12 (angle β). The angles α and β shown in FIG. 1 are accordingly at least approximately the same size. The intermediate electrodes 21, 22, 23 and the additional electrodes 26, 27, 28 and 29, 30, 31 ensure that the voltage is largely equalized both in the high-voltage layer winding 12 and in the winding-free spaces 36, 37 of the present voltage converter. In this respect, the arrangement of funnel-shaped electrodes 38, 39, which are arranged above the yokes 7, 8 or the shrink rings 9, 10, is also favorable. These funnel-shaped electrodes 38, 39 preferably extend almost approximately to the insulating parts 16, 17.

Die Zusatzelektroden 26,27, 28 bzw. 29,30, 31 sowie die trichterförmigen Elektroden 38,39 besitzen vorzugsweise eine Gitter- oder Gazestruktur. Falls sie aus Blechmaterial hergestellt sind, ist vorzugsweise Material mit herabgesetzter elektrischer Leitfähigkeit zu verwenden. The additional electrodes 26, 27, 28 and 29, 30, 31 and the funnel-shaped electrodes 38, 39 preferably have a grid or gauze structure. If they are made from sheet metal material, material with reduced electrical conductivity should preferably be used.

Wie Fig. 3a zeigt, sind die beiden Joche 7, 8 mit Vorteil aus Radialblechen 40 zusammengesetzt, deren Spalte 41 mit Giessharz ausgefüllt sind, um einen kompakten Kernaufbau zu erzielen. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die freien Enden 42 dieser Radialbleche 40 mit einem grossen Radius, vorzugsweise kreisbogenförmig, abgerundet sind. 3a shows, the two yokes 7, 8 are advantageously composed of radial sheets 40, the gaps 41 of which are filled with casting resin in order to achieve a compact core structure. It is advantageous here if the free ends 42 of these radial sheets 40 are rounded off with a large radius, preferably in the form of a circular arc.

Um eine weitere mechanische Verfestigung der Endjoche 7, 8 zu erhalten, können diese auch an ihrer inneren und äusseren Zylinderfläche mit einer dünnen Schicht 43,44 aus Giessharz versehen sein. In order to obtain a further mechanical hardening of the end yokes 7, 8, they can also be provided with a thin layer 43, 44 of cast resin on their inner and outer cylindrical surfaces.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

642 478 642 478

4 4th

Bei Verwendung des erfindungsgemässen Transformators als in eine vollisolierte, metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage einzubauender induktiver Spannungswandler ist als Isoliermittel vorzugsweise elektronegatives Gas, insbesondere das in derartigen Schaltanlagen üblicherweise vorhan- s dene Schwefelhexafluorid, vorgesehen. Aber auch inerte Gase, wie Stickstoff, können durchaus angewendet werden. Bei Verwendung des Transformators kann als Isoliermittel auch das übliche Transformatorenöl verwendet werden. When using the transformer according to the invention as an inductive voltage converter to be installed in a fully insulated, metal-encapsulated high-voltage switchgear assembly, preferably electronegative gas, in particular the sulfur hexafluoride usually present in such switchgear assemblies, is provided. Inert gases, such as nitrogen, can also be used. When using the transformer, the usual transformer oil can also be used as an insulating agent.

Um an Isoliermittelvolumen und an Gewicht des Metall- 10 gehäuses 15 zu sparen, kann der eine der beiden Flanschteile 45,46 des Metallgehäuses 15 für die Befestigung der Isolierstoffteile 16, 17 eine Abkröpfung nach innen aufweisen und somit im Durchmesser kleiner gehalten werden, was im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zu kleineren Abmessungen des is Isolierstoffteiles 17 führt. In diesem Falle würden die Aktivteile des Transformators von unten nach oben bzw. bei waagrechter Anordnung von links nach rechts eingebaut werden. Durch die Festlegung aller Aktivteile an dem Tragrohr 1 kann der erflndungsgemässe Transformator in beliebigen Einbau- 20 lagen verwendet werden. Der magnetische Rückschluss 14 kann selbstverständlich auch am Metallgehäuse 15 befestigt werden, um das Tragrohr 1 gewichtsmässig zu entlasten. In order to save on the volume of the insulating material and the weight of the metal housing 15, one of the two flange parts 45, 46 of the metal housing 15 can have an inward bend for fastening the insulating material parts 16, 17, and thus be kept smaller in diameter, which in the Embodiment according to FIG. 1 leads to smaller dimensions of the insulating part 17. In this case, the active parts of the transformer would be installed from bottom to top or from left to right in a horizontal arrangement. By defining all active parts on the support tube 1, the transformer according to the invention can be used in any installation position. The magnetic yoke 14 can of course also be attached to the metal housing 15 in order to relieve the weight of the support tube 1.

Diese Anordnung bietet sich insbesondere dann an, falls der magnetische Rückschluss 14 aus durch radiale Luftspalte 25 voneinander getrennten stabförmigen Teilen besteht. Im Falle der Verwendung des erfindungsgemässen Transformators als kombinierter Strom- und Spannungswandler ist es zweckmässig, die stabförmigen Teile des magnetischen Rückschlusses 14 auch in axialer Richtung mehrfach zu unterteilen. Wie sich 30 gezeigt hat, ist es vorteilhaft, wenn die Zusatzelektroden 26, 27,28 bzw. 29, 30,31 tonnenförmig gewölbt sind, um günstige Spannungsverhältnisse in den wicklungsfreien Räumen 36,37 zu erhalten. This arrangement is particularly useful if the magnetic yoke 14 consists of rod-shaped parts separated from one another by radial air gaps 25. If the transformer according to the invention is used as a combined current and voltage converter, it is expedient to subdivide the rod-shaped parts of the magnetic yoke 14 several times in the axial direction as well. As has been shown in FIG. 30, it is advantageous if the additional electrodes 26, 27, 28 and 29, 30, 31 are curved in a barrel shape in order to obtain favorable voltage conditions in the winding-free spaces 36, 37.

Die als Trapezwicklung, gegebenenfalls auch als Recht- 35 eckwicklung mit gleichen Lagenlängen ausgebildete Hochspannungslagenwicklung 12 kann zusammen mit den Zwischenelektroden 21,22,23 als fertige Wicklungseinheit vorgefertigt und vorgeprüft werden und als kompakte Funktionseinheit über die Isolierhülse 11 geschoben werden. In gleicher Weise kann auch die Niederspannungswicklung 13 unter Zwischenlage einer weiteren Isolierhülse als fertige Baueinheit koaxial zu der Hochspannungswicklung 12 angebracht und entsprechend befestigt werden. Die Kerne 4-6 grenzen stirnseitig lückenlos aneinander und werden durch die Schrumpfringe 9,10 unter Zwischenfügung der Endjoche 7, 8 in ihrer vorbestimmten Lage gehalten. Selbstverständlich ist auch eine Befestigungsart möglich, die bei unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Tragrohr 1 und den Kernteilen 4, 5, 6 sowie den zugehörigen Jochteilen 7, 8 die gegebenenfalls notwendige axiale Verschiebbarkeit zwischen diesen Teilen ermöglicht. The high-voltage layer winding 12, which is designed as a trapezoidal winding, possibly also as a rectangular winding with the same layer lengths, can be prefabricated and pretested together with the intermediate electrodes 21, 22, 23 as a finished winding unit and pushed over the insulating sleeve 11 as a compact functional unit. In the same way, the low-voltage winding 13 can also be attached coaxially to the high-voltage winding 12 with the interposition of a further insulating sleeve as a finished structural unit and fastened accordingly. The cores 4-6 adjoin one another without gaps at the end and are held in their predetermined position by the shrink rings 9, 10 with the end yokes 7, 8 interposed. Of course, a type of fastening is also possible which, with different coefficients of expansion of the support tube 1 and the core parts 4, 5, 6 and the associated yoke parts 7, 8, enables the axial displacement that may be necessary between these parts.

Falls das Tragrohr 1 aus elektrisch leitendem Material besteht und mit dem Zentralleiter einer vollisolierten, metallgekapselten Schaltanlage verbunden ist oder einen Teil desselben bildet, lässt sich ein kombinierter Strom- und Spannungswandler in einfacher Weise dadurch herstellen, dass koaxial zu der Niederspannungswicklung 13 des als Spannungswandler ausgebildeten Transformators eine oder mehrere sekundärbewickelte Eisenkerne angeordnet werden, die zusammen mit dem zentralen Innenleiter (Tragrohr 1) den Stromwandlerteil eines kombinierten Strom- und Spannungswandlers bilden. If the support tube 1 is made of electrically conductive material and is connected to the central conductor of a fully insulated, metal-enclosed switchgear or forms part of the same, a combined current and voltage converter can be produced in a simple manner by coaxially with the low-voltage winding 13 of the voltage converter Transformer one or more secondary wound iron cores are arranged, which together with the central inner conductor (support tube 1) form the current transformer part of a combined current and voltage transformer.

Der erflndungsgemässe Transformator zeichnet sich gegenüber bekannten Transformatoren in Stabkernbauweise durch eine Vielzahl von Vorteilen aus. Es wird erstmalig eine völlige Integration derartiger Spannungstransformatoren mit vollisolierten, metallgekapselten Hochspannungsschaltanlagen üblicher Bauart ermöglicht. Durch eine weitgehend optimale Feldsteuerung erhält man geringe Abmessungen und damit ein geringes Gewicht. Besonders vorteilhaft ist die Montagefreundlichkeit durch die koaxiale Anordnung aller Aktivteile um das zentrale Tragrohr herum. Auch die wicklungsfreien Räume sind durch die Zusatzelektroden feldmäs-sig günstig gesteuert, was der Forderung nach einer gewichtssparenden, gedrängten Bauart weiterhin entgegenkommt. The transformer according to the invention is distinguished by a number of advantages over known transformers in rod-core construction. For the first time, a complete integration of such voltage transformers with fully insulated, metal-encapsulated high-voltage switchgear of conventional design is made possible. A largely optimal field control results in small dimensions and thus a low weight. The ease of installation is particularly advantageous due to the coaxial arrangement of all active parts around the central support tube. The winding-free rooms are also controlled cheaply by the additional electrodes, which continues to meet the demand for a weight-saving, compact design.

G G

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

642 478

1.Transformer with a tubular rod core which is in operation at high voltage potential and which is coaxially surrounded by the high-voltage winding and the low-voltage winding in the form of a layer winding, and with a housing which is at ground potential and which is sealed on both end faces with an insulating part which is insulated against leakage characterized in that a tube (1) of magnetically non-conductive material penetrating the opening (20) of the rod core (3) is provided, which is passed through the two insulating material parts (16, 17) in an insulating-tight manner and is braced with the latter, this tube (1) Carrier for the active parts of the transformer is that the rod core (3) is composed of two or more cores (4, 5, 6) which are provided on the end face with end yokes (7, 8) which project beyond the diameter of the cores, and that intermediate electrodes (21, 22, 23) are introduced into the high-voltage winding (12), the electrodes (21, 22, 23) of which 34, 35) of the high-voltage winding (12) projecting ends with additional electrodes (26, 27, 28 and 29, 30, 31) controlling the winding-free spaces (36, 37) between the support tube (1) and the housing (15). are connected.

2. Transformer according to claim 1, characterized in that the length of the additional electrodes (26, 27, 28 or 29, 30, 31) is dimensioned such that they at least partially project beyond the yokes (7, 8) of the rod core (3) .

2nd

PATENT CLAIMS

3. Transformer according to claim 1 or 2, characterized in that the high-voltage layer winding (12) is trapezoidal, the tangential planes (Ei, Ez) to be applied to the ends of the additional electrodes (26, 27, 28 and 29, 30, 31). have at least approximately the same inclination with respect to the longitudinal axis of the transformer (A) as the end faces (34, 35) of the high-voltage layer winding (12).

4. Transformer according to one of claims 1 to 3, characterized in that the free ends of the intermediate electrodes (21, 22, 23) and the associated ends of the additional electrodes (26, 27, 28 and 29, 30, 31) are annular and are connected to one another by means of pin connections (32).

5. Transformer according to one of claims 1 to 4, characterized in that over the end yokes (7, 8) of the tubular rod core (3) funnel-shaped electrodes (38, 39) are provided, which are at least approximately up to the insulating parts (16, 17) extend.

6. Transformer according to claim 1, characterized in that the support tube consists of electrically conductive material to which the high-voltage side end of the high-voltage winding can be connected.

7. Transformer according to claim 1, characterized in that the end yokes (7, 8) and optionally also the cores (3,4,5) are composed of radial sheets (40), the gaps (41) of which are filled with casting resin.

8. Transformer according to claim 7, characterized in that the free ends (42) of the radial plates (40) are rounded in a circular arc.

9. Transformer according to claim 1, characterized in that the high and low voltage winding (12, 13) of a transformer part designed as a voltage transformer are coaxially surrounded by one or more secondary-wound iron cores of a current transformer, the primary conductor of which is formed by the support tube (1) designed as an electrically conductive is formed.

10. Transformer according to one of claims 1 to 9, characterized in that an electro-negative gas, preferably sulfur hexafluoride, is provided as the insulating medium.