CH675501A5

CH675501A5 - Gas insulated high voltage converter

Info

Publication number: CH675501A5
Application number: CH485587A
Authority: CH
Inventors: Friedrich Dr-Ing H C Raupach
Original assignee: Raupach Friedrich
Priority date: 1986-12-24
Filing date: 1987-12-10
Publication date: 1990-09-28
Also published as: DE3644553C2; DE3644553A1

Abstract

The high voltage converter has a stem (1) of insulating material with a tube (2) to the secondary conductors. The tube supports a cup shaped device (3) that is enclosed by a dome shaped cover (24) that is secured by bolts (26) and has a sealing ring (25) at the interface. A primary electrical conductor (6) passes through a boss in the side of the cup. Internally, the conductor has a threaded ring (7) and washer (8). This is loaded by an external nut (16) and ring (13) fitted with O-ring seals (19,20). The internal surface of the cover and housing is coated with a metal layer.

Description

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Beschreibung description

Die Erfindung betrifft einen gasisolierten Hochspannungsstromwandler in Kopfbauweise gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. The invention relates to a gas-insulated high-voltage current transformer in a head design according to the preamble of claim 1.

Ein derartiger Hochspannungsstromwandler ist aus der DE-OS 1 "613 798 bekannt. Das Kopfgehäuse dieses Stromwandlers besteht aus zwei aus Metall gefertigten Teilen, die durch eine horizontal liegende Flanschverbindung miteinander verschraubt sind. Die Primärwicklung dieses Stromwandlers besteht aus einem Stab, der aus einem gut leitenden Material, wie Kupfer oder Aluminium, hergestellt ist. Dieser Stab ist während des Betriebes mit der Hochspannungsleitung in Serie geschaltet und führt somit den gesamten über die Hochspannungsleitung fließenden Strom. Der Stab erstreckt sich in waagrechter Richtung durch den oberen Teil des Kopfgehäuses und ragt über dieses hinaus. Während der Primärleiterstab an der einen Seite über einen Flansch mit dem Kopfgehäuse elektrisch leitend verbunden ist, muß er an der anderen Durchgangsstelle durch das Kopfgehäuse von diesem elektrisch isoliert sein. Deshalb ist auf dieses andere Ende des Stabes eine Mutter aufgeschraubt, die gegen eine isolierende Dichtung anliegt, die zwischen ihr und der Wand des Kopfgehäuses angeordnet ist. Diese Dichtung isoliert dieses Ende des Stabes gegen das Kopfgehäuse und bewirkt gleichzeitig einen druckdichten Verschluß des Kopfgehäuses. Die Mutter liegt zwangsläufig ebenfalls mit der Hochspannungsleitung in Serie, und ihr Gewinde und das korrespondierende Gewinde des Primärleiterstabes müssen den gesamten durch die Hochspannungsleitung fließenden Strom aufnehmen. Da zwischen dem Gewinde der Mutter und dem Gewinde des Primärleiterstabes nur einige wenige punkt-bzw. linienförmige Stromübergangsstellen vorhanden sind, besteht die Gefahr, daß sich sogenannte Wärmenester bilden, die zu Beschädigungen des Stromwandlers führen können. Such a high-voltage current transformer is known from DE-OS 1 "613 798. The head housing of this current transformer consists of two parts made of metal, which are screwed together by a horizontal flange connection. The primary winding of this current transformer consists of a rod that consists of a well This rod is connected in series with the high-voltage line during operation and thus carries all the current flowing through the high-voltage line. The rod extends horizontally through the upper part of the head housing and protrudes While the primary conductor rod is electrically connected to the head housing via a flange on one side, it must be electrically insulated from the head housing at the other point of passage through the head housing.Therefore, a nut is screwed onto this other end of the rod, which counteracts an isolation Rende seal is applied, which is arranged between it and the wall of the head housing. This seal isolates this end of the rod from the head housing and at the same time brings about a pressure-tight closure of the head housing. The nut is inevitably also in series with the high-voltage line, and its thread and the corresponding thread of the primary conductor rod must absorb all of the current flowing through the high-voltage line. Since between the thread of the nut and the thread of the primary conductor rod only a few point or. there are line-shaped current transfer points, there is a risk that so-called heat pockets form, which can damage the current transformer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochspannungsstromwandler der vorstehend erwähnten Art so zu verbessern, daß innerhalb des Primärstromkreises keine vom Primärstrom durch-flossenen Gewinde vorhanden sind. The object of the invention is to improve a high-voltage current transformer of the type mentioned above in such a way that there are no threads through which the primary current flows within the primary circuit.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruches 1 gelöst. This object is achieved with the features of the characterizing part of claim 1.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß im Bereich der Primärstromführung keine Stromübergangsstellen von Gewinde zu Gewinde vorhanden sind und daß sich demgemäß keine den Hochspannungsstromwandler gefährdenden Wärmenester bilden können. The advantages achieved by the invention consist in particular in the fact that there are no current transition points from thread to thread in the area of the primary current conduction and that accordingly no heat pockets endangering the high-voltage current transformer can form.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen. Further advantageous refinements of the invention can be found in the dependent claims.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Embodiments of the invention are shown in the drawing and are described in more detail below. Show it:

Figur 1 einen Hochspannungsstromwandler im Schnitt mit einem stabförmigen Primärleiter und 1 shows a high-voltage current transformer in section with a rod-shaped primary conductor and

Figur 2 einen Hochspannungsstromwandler im Schnitt mit einem rohrförmigen Primärleiter. Figure 2 shows a high-voltage current transformer in section with a tubular primary conductor.

Ein gasisolierter Hochspannungsstromwandler in Kopfbauweise steht auf einer Säule 1 aus Isoliermaterial, durch die sich ein Ausleitungsrohr 2 für die Sekundärausleitungen erstreckt. Am oberen Ende der Säule 1 befindet sich eine aus Isoliermaterial bestehende waagrechte Abschlußplatte 3, die topfför-mig nach oben erweitert und zum Verschließen mit einem hauben- oder plattenförmigen Deckel 24 versehen ist, der durch Schrauben 26 und einen Dichtungsring 25 gasdicht mit der topfförmigen Abschlußplatte 3 verbunden ist. Im Inneren des so gebildeten Kopfgehäuses befindet sich das Sekundärsystem 5 des Hochspannungsstromwandlers, das über einen oder mehrere Stützer 4 ausschließlich auf der Abschlußplatte 3 befestigt und von einem stab- oder rohrförmigen Primärleiter 6 etwa waagrecht durchsetzt ist. Die topfförmig nach oben erweiterte Abschlußplatte 3 ist beidseitig mit Öffnungen 10 zum Hindurchführen des Primärleiters 6 versehen. Zeichnerisch dargestellt ist nur die Öffnung 10 im linken Teil des Kopfgehäuses 3, 24. A gas-insulated high-voltage current transformer in head design stands on a column 1 made of insulating material, through which a discharge pipe 2 for the secondary discharges extends. At the upper end of the column 1 there is a horizontal end plate 3 made of insulating material, which extends upwards in a pot-shaped manner and is provided with a hood-like or plate-shaped cover 24 for closing, which is gas-tight with screws and a sealing ring 25 with the cup-shaped end plate 3 is connected. In the interior of the head housing thus formed there is the secondary system 5 of the high-voltage current transformer, which is fastened exclusively on the end plate 3 via one or more supports 4 and is penetrated approximately horizontally by a rod-shaped or tubular primary conductor 6. The cup-shaped, upwardly widened end plate 3 is provided on both sides with openings 10 for the primary conductor 6 to pass through. Only the opening 10 in the left part of the head housing 3, 24 is shown in the drawing.

Der Primärleiter 6 weist verschiedene Durchmesser auf, wobei der größte Durchmesser 23 sich innerhalb des Kopfgehäuses befindet. An den beiden Enden des Bereichs des größten Durchmessers 23 ist ein Feingewinde 22 vorgesehen, auf das je eine Mutter 7 geschraubt ist, deren äußere Oberfläche möglichst große Krümmungsradien (7a) aufweist. Zwischen jeder Mutter 7 und der Innenseite der Wand des Kopfgehäuses ist eine Metallscheibe 8 und eine elastische Scheibe 9 angeordnet, wobei die äußere Oberfläche der Metallscheiben 8 zur Feldvergleichmäßigung ebenfalls möglichst große Krümmungsradien aufweist. The primary conductor 6 has different diameters, the largest diameter 23 being located within the head housing. At the two ends of the area with the largest diameter 23 there is a fine thread 22 onto which a nut 7 is screwed, the outer surface of which has the largest possible radii of curvature (7a). A metal washer 8 and an elastic washer 9 are arranged between each nut 7 and the inside of the wall of the head housing, the outer surface of the metal washers 8 likewise having radii of curvature that are as large as possible in order to equalize the field.

An beiden Seiten des Bereichs des größten Durchmessers 23 des Primärleiters 6 schließt sich ein Bereich mit einem mittleren Durchmesser 21 an, wobei an dem von dem Bereich des größten Durchmessers 23 abgewandten Ende eines jeden Bereichs des mittleren Durchmessers 21 ein weiteres Feingewinde 18 mit einer weiteren Mutter 16 vorgesehen ist. Zwischen dieser weiteren Mutter 16 und der Außenseite der Wand des Kopfgehäuses ist ein Dichtungssystem angeordnet, das neben einer elastischen Scheibe 14 eine erste Druckscheibe 13 aufweist, die mit einer kegelförmigen Innenfläche 19 einen ersten O-Ring 15 in radialer Richtung im Bereich des mittleren Durchmessers 21 gegen die Oberfläche des Primärleiters 6 preßt. Ferner ist eine zweite Druckscheibe 12 mit einem T-förmigen Axialschnitt vorgesehen, die einen in einer ringförmigen Nut 20 in der Außenseite der Wand des Kopfgehäuses befindlichen zweiten O-Ring 11 mit deren ringförmigen, nach Art eines Kolbens wirkenden Wulstes 12a in axialer Richtung gegen die Innenfläche der ringförmigen Nut 20 preßt. On both sides of the area of the largest diameter 23 of the primary conductor 6 there is an area with an average diameter 21, wherein at the end of each area of the average diameter 21 facing away from the area of the largest diameter 23 there is a further fine thread 18 with a further nut 16 is provided. Between this further nut 16 and the outside of the wall of the head housing, a sealing system is arranged which, in addition to an elastic washer 14, has a first pressure washer 13 which, with a conical inner surface 19, has a first O-ring 15 in the radial direction in the region of the average diameter 21 presses against the surface of the primary conductor 6. Furthermore, a second thrust washer 12 with a T-shaped axial section is provided, which axially opposes a second O-ring 11 located in an annular groove 20 in the outside of the wall of the head housing, with its annular bead 12a acting in the manner of a piston Presses inner surface of the annular groove 20.

An die Bereiche des mittleren Durchmessers 21 schließen sich in dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 Bereiche mit einem gegenüber dem mittleren Durchmesser 21 verkleinerten Durchmesser 17 an. Dort können die Hochspannungszuleitungen der Schaltanlage angeschlossen werden. In the exemplary embodiment according to FIG. 1, the areas of the mean diameter 21 are adjoined by areas with a diameter 17 that is smaller than the mean diameter 21. The high-voltage supply lines of the switchgear can be connected there.

Das für das Kopfgehäuse verwendete Isoliermaterial besteht vorzugsweise aus Gießharz, insbe5 The insulating material used for the head housing preferably consists of cast resin, in particular 5

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sondere Epoxydharz, wobei zur Erhöhung der Festigkeit des Kopfgehäuses 3, 24 vorzugsweise sich kreuzende Rippen vorgesehen sind. Das Isoliermateria! selbst ist zur Erhöhung der Zähigkeit vorzugsweise mit Glasfasern verstärkt. special epoxy resin, wherein to increase the strength of the head housing 3, 24 preferably crossing ribs are provided. The insulating material! itself is preferably reinforced with glass fibers to increase the toughness.

Die topfförmig erweiterte Abschlußplatte 3 und/oder der hauben- oder plattenförmige Deckel 24 sind auf ihrer Innenseite elektrisch leitend gemacht, was vorzugsweise durch Aufspritzen eines metallischen Belages geschehen kann. The pot-shaped expanded end plate 3 and / or the hood or plate-shaped cover 24 are made electrically conductive on their inside, which can preferably be done by spraying on a metallic coating.

Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Primärleiter 6 rohrförmig ausgestaltet ist. Dadurch besteht die Möglichkeit, das in einer Schaltanlage verwendete Leiterseil 27 ohne zusätzliche Verbindungsstellen im Bereich des Wandlers, vorzugsweise in Form mehrerer Windungen, durch den Hohlraum des Primärleiterrohres 6 zu verlegen. Figure 2 shows an embodiment in which the primary conductor 6 is tubular. This makes it possible to route the conductor cable 27 used in a switchgear through the cavity of the primary conductor tube 6 without additional connection points in the region of the converter, preferably in the form of a plurality of turns.

Der Zusammenbau des vorstehend beschriebenen Hochspannungsstromwandiers läßt sich auf einfache Weise bewerkstelligen. The assembly of the high-voltage current transformer described above can be accomplished in a simple manner.

Nach dem Einbau des Sekundärsystems 5 und des Ausleitungsrohres 2 für die Sekundärausleitungen wird der Primärleiter 6 durch die eine der beiden Offnungen 10 im Kopfgehäuse 3, 24 eingefädelt. Dabei werden nacheinander die elastische Scheibe 9 und die Metallscheibe 8 aufgeschoben und die Mutter 7 mit den großen Krümmungsradien so weit aufgeschraubt, bis das andere Ende des Primärleiters 6 so weit in das Kopfgehäuse eingeschoben ist, daß an diesem anderen Ende die zweite Mutter 7 mit den großen Krümmungsradien aufgeschraubt und die zweite Metallscheibe 8 sowie die zweite elastische Scheibe 9 aufgeschoben werden können. Der Primärleiter 6 wird nun wechselseitig so hin- und hergeschoben und die Muttern 7 werden dabei so weit gegen die Innenflächen des Kopfgehäuses geschraubt, bis die beiden elastischen Scheiben 9 an den Innenflächen anliegen und durch den Druck der Muttern 7 festsitzen. Der im Strompfad fugen- und verschraubungslos ausgebildete Primärleiter 6 wird also in den beiden Durchdringungsstellen 10 im unteren Gehäuseteil 3 in sich kraftschlüssig abgedichtet. Darüber hinaus überträgt der Primärieiter 6 in seiner Achse auch die durch den Überdruck des Gases ausgelösten Kräfte im wesentlichen auf die Innenwandung des unteren Gehäuseteiles 3. An den Außenseiten des Kopfgehäuses werden dann die O-Ringe 11 in die Nuten 20 eingelegt und die Druckscheiben 12 mit dem T-förmigen Axialschnitt, die O-Ringe 15, die Druckscheiben 13 mit der kegelförmigen Innenfläche 19 und die elastischen Scheiben 14 auf den Bereich des mittleren Durchmessers 21 aufgesteckt und die Muttern 16 auf das Feingewinde 18 aufgeschraubt und derart festgezogen, daß der zum Abdichten gegen den Gasinnendruck notwendige Druck auf die O-Ringe 11, 15 erreicht wird. After the installation of the secondary system 5 and the discharge pipe 2 for the secondary discharges, the primary conductor 6 is threaded through one of the two openings 10 in the head housing 3, 24. The elastic washer 9 and the metal washer 8 are pushed one after the other and the nut 7 with the large radii of curvature is screwed on until the other end of the primary conductor 6 is pushed into the head housing so far that at this other end the second nut 7 with the large radii of curvature can be screwed on and the second metal disk 8 and the second elastic disk 9 can be pushed on. The primary conductor 6 is now mutually pushed back and forth and the nuts 7 are screwed so far against the inner surfaces of the head housing until the two elastic washers 9 rest on the inner surfaces and are stuck due to the pressure of the nuts 7. The primary conductor 6, which is designed without joints and screwing in the current path, is thus non-positively sealed in the two penetration points 10 in the lower housing part 3. In addition, the primary conductor 6 in its axis also transmits the forces triggered by the overpressure of the gas essentially to the inner wall of the lower housing part 3. On the outer sides of the head housing, the O-rings 11 are then inserted into the grooves 20 and the pressure disks 12 along with them the T-shaped axial section, the O-rings 15, the thrust washers 13 with the conical inner surface 19 and the elastic washers 14 attached to the area of the average diameter 21 and the nuts 16 screwed onto the fine thread 18 and tightened such that the sealing against the internal gas pressure necessary pressure on the O-rings 11, 15 is reached.

Mit dieser Anordnung wird das vorzugsweise insgesamt aus Gießharz bestehende Kopfgehäuse 3, 24 mit keinem nennenswerten Druck zwischen den im Bereich der Öffnungen 10 sich gegenüberliegenden Wandteilen belastet, da der große zum Abdichten benötigte Druck der beiden äußeren Muttern 16 gegen diese Wandteile durch den Gegendruck der beiden inneren Muttern 7 aufgefangen wird. Andererseits übernimmt der Primärleiter 6 die durch den Gasinnendruck auf diese Wandteile wirkenden Kräfte. With this arrangement, the head housing 3, 24, which is preferably made entirely of cast resin, is not loaded with any significant pressure between the wall parts located opposite one another in the area of the openings 10, since the large pressure required for sealing the two outer nuts 16 against these wall parts against the back pressure of the two inner nuts 7 is caught. On the other hand, the primary conductor 6 takes over the forces acting on these wall parts due to the internal gas pressure.

Mit Vorteil besitzen die beiden Gehäuseteile 3, 24 Zusatzeinrichtungen, wie ein Gasdruck-Meßventil oder eine Berstscheibe. The two housing parts 3, 24 advantageously have additional devices, such as a gas pressure measuring valve or a rupture disk.

Günstig ist es auch, wenn die beiden Gehäuseteile 3,24 innen oder außen, ganz oder teilweise mit einer elektrisch leitenden Schicht belegt sind. It is also expedient if the two housing parts 3, 24 are completely or partially covered with an electrically conductive layer on the inside or outside.

Schließlich ist es noch von Vorteil, wenn das untere Gehäuseteil 3 Absätze 3 b zur AbStützung isolierender Verbindungsteile 4 zum Sekundärsystem 5 aufweist. Finally, it is also advantageous if the lower housing part 3 has paragraphs 3 b for supporting insulating connecting parts 4 to the secondary system 5.

Der Gasüberdruck des inerten Gases, vorzugsweise Schwefelhexafluorid, innerhalb des aktiven Wandler-Innenraumes entspricht den üblichen Überdrücken in derartigen gasisolierten Hochspannungswandlern. The gas overpressure of the inert gas, preferably sulfur hexafluoride, within the active converter interior corresponds to the usual excess pressures in such gas-insulated high-voltage converters.

In den Figuren 1 und 2 ist der Stützisolator bzw. die Säule aus Isoliermaterial 1 aus Platzgründen nur teilweise (unterbrochen) dargestellt. In Figures 1 and 2, the post insulator or the column made of insulating material 1 is shown only partially (interrupted) for reasons of space.

Die Grundplatte bzw. der Wandlerfuß mit dem Klemmenkasten für die Sekundärausleitungen sind nicht näher beschrieben, da diese Wandlerteile zum freien Stand der Technik zählen. The base plate or the converter foot with the terminal box for the secondary outlets are not described in detail, since these converter parts belong to the free state of the art.

In den Figuren 1 und 2 ist jeweils nur die linke Teilansicht des Kopfgehäuses 3, 24 des Primärleiters 6 und der weiteren Wandlerteile dargestellt. Die rechte Teilansicht des erfindungsgemäßen Wandlers wäre in entsprechender Weise darzustellen. In Figures 1 and 2, only the left partial view of the head housing 3, 24 of the primary conductor 6 and the other converter parts is shown. The right partial view of the converter according to the invention would be shown in a corresponding manner.

Claims

1. Gas-insulated high-voltage current transformer in a head design with an active interior that is under high pressure of an inert gas, the shell of which consists of a columnar support insulator, an upper housing and a base plate accommodating the support insulator, the housing enclosing the secondary system of cores and secondary windings that of the secondary system runs out of a tube in which the secondary discharges are located, this tube being led through the post insulator and extending to or approximately to the base plate, and with a substantially horizontally arranged primary conductor designed as a continuous bolt or as a continuous tube , which penetrates the housing and the secondary system and is supported in two opposite penetration points of the housing, characterized in that the primary conductor (6) is designed such that it is joint-free and screwless in the current path each of the two penetration points (10) is non-positively sealed by the housing (3, 24) and, moreover, the primary conductor (6) essentially assumes the forces on the inner wall of the housing (3, 24) triggered by the excess pressure of the gas.

2. High-voltage current transformer according to claim 1, characterized in that the primary conductor (6) has different diameters, the largest diameter (23) being inside the housing (3, 24) and having a fine thread (22)

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is provided on a length that at this point a nut (7) with one-sided strong rounding (7a) to even out the electric field, a metallic washer (8) and a washer (9) made of elastic material can be attached and these parts after use of the primary conductor (6) in the housing (3, 24) in the axial direction of the primary conductor (6) can be displaced and rotated outward so far that they bear tightly against the inner surfaces of the housing penetrations (10).

3. High-voltage current transformer according to claim 1 or 2, characterized in that on a substantially outside of the housing (3, 24) provided smaller diameter (21) of the primary conductor (6) with a smooth surface on the primary conductor (6) adjacent round seal (15) With the associated washer (13) for receiving the round seal (15), an intermediate washer (14) and on a further part of the primary conductor (6) a fine thread (18) is provided, on which a nut (16) is used to produce a non-positive connection of all sealing elements. can be screwed on.

4. High-voltage current transformer according to one of claims 1 to 3, characterized in that for the secure sealing of the primary conductor (6) against the housing penetration (10) a second seal (11) in a groove of the housing part (3) is attached, which with a Pressure disc (12) corresponds, this pressure disc (12) for pressing this second seal (11) has an annular bead (12 a) acting in the manner of a piston.

5. High-voltage current transformer according to one of claims 1 to 4, characterized in that the primary conductor (6) for the high-voltage connection has a third, even smaller diameter (17) and is smooth on its surface or is provided with a thread.

6. High-voltage current transformer according to one of claims 1 to 5, characterized in that the spherical housing (3, 24) consists of insulating material and is divided in two such that the lower part (3) has a larger, the post insulator (1) adapted opening (3 a) and the housing penetrations (10) for receiving the primary conductor (6) and that the sealing point relative to the upper part (24) of the housing (3, 24) lies above the housing penetrations (10) for the primary conductor (6) The upper part (24) of the housing (3, 24) is screwed against the lower part (3) of the housing (3, 24) with the interposition of a sealing ring (25).

7. High-voltage current transformer according to one of claims 1 to 6, characterized in that the two housing parts (3, 24) are provided with additional devices, such as a gas pressure measuring valve or a rupture disk.

8. High-voltage current transformer according to one of claims 1 to 7, characterized in that the two housing parts (3, 24) inside or outside, completely or partially covered with an electrically conductive layer.

9. High-voltage current transformer according to one of claims 1 to 8, characterized in that the lower housing part (3) shoulders (3 b) for supporting insulating connecting parts (4) to the secondary system (5).

10. High-voltage current transformer according to one of claims 1 to 9, characterized in that using a tubular primary conductor (6) the conductor cable used in a switchgear can be threaded through this without additional connection points in the region of the converter head and in addition that several turns through the cavity of the tubular primary conductor (6) can be formed.

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