BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft einen Hochspannungsstromwandler gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Aus der DE-OS 2 242 011 ist ein Hochspannungsstromwandler bekannt, welcher ein torusähnliches, mindestens eine Sekundärwicklung umschliessendes Kerngehäuse aufweist. Das Kerngehäuse wird von einer Feststoffisolation umhüllt. Vom Kerngehäuse führt ein Durchführungsrohr weg, welches Signalleitungen aufnimmt, welche von der Sekundärwicklung zu einer Messvorrichtung führen. In einem Fenster des Kerngehäuses ist ein Primärleiter mittels einer Halterung fixiert. Diese Halterung besteht aus einem Kopfgehäuse, einem Porzellanisolator und einem Fussteil des Hochspannungsstromwandlers. Diese miteinander verbundenen Bauelemente nehmen die auf den Primärleiter wirkenden Reaktionskräfte auf. Der Porzellanisolator begrenzt die mechanische Belastbarkeit der Halterung, insbesondere auch deren Umbruchkraft.
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe einen Hochspannungsstromwandler der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem mit einfachen Mitteln eine Steigerung der mechanischen Belastbarkeit, insbesondere eine Erhöhung der beherrschbaren Umbruchkraft, erreicht wird.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass die Massnahmen zur Erhöhung der mechanischen Belastbarkeit des Hochspannungsstromwandlers eine weitgehende Entlastung von dessen Feststoffisolation bezüglich Umbruchkräften mit sich bringen. Dies hat zur Folge, dass für die Feststoffisolation elastisches Isoliermaterial eingesetzt werden kann, um so eine weitgehende Unempfindlichkeit gegen Transporteinwirkungen zu erreichen. Ferner kann die Form der Feststoffisolation nun entsprechend den dielektrischen Anforderungen optimiert werden, was bei herkömmlichen, auch umfangreiche Tragfunktionen erfüllenden Feststoffisolationen nicht in diesem Ausmass möglich ist. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemässen Hochspannungsstromwandler ist ferner, dass alle Sekundärkreise vom Kerngehäuse umgeben sind.
Dies hat zur Folge, dass bei einem Defekt in der Feststoffisolation nie für das Betriebspersonal gefährliche Spannungen auf den Sekundärkreis übertragen werden können.
Die weiteren Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Aufsicht auf einen ersten Schnitt durch einen erfindungsgemässen Hochspannungsstromwandler, und
Fig. 2 eine Aufsicht auf einen zweiten, um 90 gedrehten Schnitt durch den erfindungsgemässen Hochspannungsstromwandler entsprechend Fig. 1.
Bei beiden Figuren sind gleich wirkende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In Fig. 1 und 2 ist ein als Kopfstromwandler ausgebildeter Hochspannungsstromwandler 1 dargestellt. Ein mit einer geerdeten Schirmelektrode 2 versehenes Fussteil 3 aus Metall trägt ein metallisches Durchführungsrohr 4. Das Durchführungsrohr 4 erweitert sich konisch dem Fussteil 3 zu und es ist dicht verbunden mit einem aus mindestens zwei Teilen dicht zusammengefügten Kerngehäuse 5. Das Kerngehäuse 5 ist aus antimagnetischem, elektrisch leitendem Material torusähnlich gefertigt.
Ein vom Kerngehäuse 5 umschlossener ringförmiger Raum 6 enthält mindestens einen ringförmigen Kern 7 mit mindestens einer Sekundärwicklung 8 und entsprechenden, nicht dargestellten Halterungen und Verkeilungen. Die Enden der Sekundärwicklung 8 werden als Signalleitungen 9 durch das Durchführungsrohr 4 in das Fussteil 3 in einen nicht dargestellten Klemmenkasten und von dort zu einer Messvorrichtung geführt.
Das Kerngehäuse 5, das Durchführungsrohr 4 und das Fussteil 3 sind mechanisch und galvanisch zu einer auf Erdpotential liegenden Einheit verbunden, welche zusammen mit einer Feststoffisolation 10 eine den Primärleiter 11 tragende Halterung bildet. Die Feststoffisolation 10 besteht aus mindestens zwei Schichten. Eine erste Schicht 10a besteht aus einer gewickelten Papierisolation, welche das Kerngehäuse 5 und das Durchführungsrohr 4 umhüllt. Eine zweite Schicht lOb besteht aus einem Isoliermaterial, welches in der Regel durch einen Giessvorgang auf die Papierisolation aufgebracht wird. Die Schicht lOb der Feststoffisolation 10 besteht vorzugsweise aus einem gasdichten elastischen oder quasi-elastischen und witterungsbeständigen Isoliermaterial, welches spalt- und lunkerfrei verarbeitet ist. Es ist möglich, die Schicht lOb ein- oder mehrschichtig aufzubringen.
Als Isoliermaterial für die Schicht lOb der Feststoffisolation 10 eignen sich insbesondere Isolierstoffe aus der Gruppe der Si likonelastomere. Das Anbringen von Isolierschirmen 14 kann zusammen mit dem Aufbringen der Schicht 1Ob der Feststoffisolation 10 erfolgen, es kann jedoch auch auf bekannte Art später erfolgen. Ferner ist es möglich, die gesamte Aussenfläche der Schicht lOb mit einer witterungsbeständigen Isolationsschicht zu überziehen, so dass im Inneren der Schicht 1Ob witterungsbeständiges Isoliermaterial verwendet werden kann.
Stets vorhandene Hohlräume in der aus Isolierpapier gewikkelten Schicht 1Oa der Feststoffisolation 10 werden mittels eines flüssigen oder gasförmigen Isoliermittels gefüllt. Zu diesem Zweck wird zunächst der die Schicht 1Oa enthaltende Raum evakuiert, die hierfür nötigen, zwangsweise vorhandenen Armaturen sind nicht dargestellt, und dann wird das Isoliernuttel eindiffundieren gelassen. Als Isoliermittel eignet sich hier entgastes Isolieröl oder ein Isoliergas, z.B. SF6, unter Normaldruck.
Ein dicht auf den höchsten Punkt des Hochspannungsstromwandlers 1 aufgesetztes Ausgleichsgefäss 21, welches balgartig bewegliche Seitenwände aufweisen kann, schliesst den die Schicht 1Oa enthaltenden Raum, der an dieser Stelle die Schicht 1Ob durchdringt, dicht gegen die Atmosphäre ab. Das Ausgleichsgefäss 21 dient dazu, temperaturabhängige Volumenschwankungen des flüssigen oder gasförmigen Isoliermittels aufzunehmen.
Gegen Umwelteinflüsse ist das Ausgleichsgefäss 21 mittels einer Schutzhaube 22 geschützt. Eine Übergangszone 13, wo die Feststoffisolation 10 auf das Fussteil 3 trifft, muss ebenfalls druckdicht ausgeführt sein, dies kann auf unterschiedliche Weise erfolgen und ist deshalb nicht dargestellt.
Der Primärleiter 11 wird beim Aufbringen der Schicht lOb der Feststoffisolation 10 direkt in das Fenster des Kerngehäuses 5 eingegossen und dort fixiert. Er weist Anschlussfahnen 18 auf.
Zwischen dem auf Hochspannungspotential liegenden Pri märleiter 11 und dem auf Erdpotential liegenden Kerngehäuse 5 ist eine Steuerelektrode 25 in die Schicht 1Oa der Feststoffisolation 10 eingelassen, welche ferner den oberen Teil des Durchführungsrohres 4 umgibt. Diese Steuerelektrode 25 kann aus elektrisch leitendem oder aus geringfügig leitendem Material bestehen und sie ist vorteilhaft mit einer Vielzahl von vergleichsweise kleinen Durchbrüchen versehen, welche das Eindiffundieren des flüssigen oder gasförmigen Isoliermittels erleichtern.
Zur Erläuterung der Wirkungsweise seien die Fig. 1 und 2 näher betrachtet. Der Primärleiter 11 stützt sich auf die Feststoffisolation 10 im Fenster des Kerngehäuses 5 ab. Die spezifische mechanische Belastung der Feststoffisolation 10 ist in diesem Bereich relativ gering, da die Übertragung der vom Primärleiter 11 herrührenden Reaktionskräfte grossflächig erfolgt. Das Kerngehäuse 5 und das Durchführungsrohr 4 nehmen diese Reaktionskräfte auf und übertragen sie auf das Fussteil 3, welches auf einem festen Fundament ruht. Die Feststoffisolation 10 muss keine Biegebelastungen aufnehmen, deshalb besteht deren Schicht 10b vorteilhaft aus elastischem oder quasi-elastischem Isoliermaterial und ist gegen Erschütterungen beim Transport weniger empfindlich, als mechanisch hochfeste, aber spröde Feststoffisolationen.
Sämtliche Biegebelastungen werden von den metallischen, mechanisch und galvanisch verbundenen Teilen wie Fussteil 3, Durchführungsrohr 4 und Kerngehäuse 5 aufgenommen, die problemlos mittels entsprechender Querschnitte und Wandstärken für die jeweilig zu erwartenden Belastungen ausgelegt werden können. Das Durchführungsrohr 4, welches dem Fussteil 3 zu konisch erweitert gestaltet ist, weist eine besonders hohe Umbruchfestigkeit auf. Da infolge dieser Massnahmen die Feststoffisolation 10 weitgehend frei von Biegebelastungen bleibt, kann sie vom Isoliermaterial und von der Formgebung her optimal den dielektrischen Anforderungen angepasst werden, auch bezüglich Witterungsbeständigkeit kann eine optimale Materialauswahl getroffen werden.
Die Steuerelektrode 25 hat die Aufgabe, das elektrische Feld zwischen dem auf Hochspannungspotential liegenden Primärleiter 11 und dem auf Erdpotential liegenden Kerngehäuse 5 sowie dem Durchführungsrohr 4 so auszubilden, dass kein Bereich der Feststoffisolation 10 dielektrisch überlastet wird. Da die Feststoffisolation 10 weitgehend frei von Biegebelastungen bleibt, ist es möglich, die Form der Steuerelektrode 25 allein nach dielektrischen Gesichtspunkten zu gestalten.
Bei dem erfindungsgemässen Hochspannungsstromwandler ist es ferner möglich, den Primärleiter mehrfach durch das Fenster des Kerngehäuses 5 zu schleifen, wenn der Primärleiter 11 so ausgebildet ist, dass er aus einer entsprechenden Anzahl gegeneinander isolierter Teilleiter besteht.
Weiterhin ist es möglich, den erfindungsgemässen Hochspannungsstromwandler auch als Topfstromwandler auszubilden. Dabei übernimmt der biege- und verwindungssteif ausgebildete Primärleiter alle Reaktionskräfte, so dass die Feststoffisolation von mechanischen Biegebelastungen weitgehend frei bleibt und deshalb ähnlich vorteilhaft ausgebildet werden kann, wie bei einem Kopfstromwandler.