Die Erfindung betrlfft einen Hochspannungsstromwandler gemäss dem ersten Teil der Ansprüche 1 und 9.
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 Feststoffisolatlon 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. Die 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 wlll die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Erfindung, wie sie in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 9 gennzeichnet 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 von geerdeten Hüllen 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 Schnitt durch eine erste Ausführungsform des erfindungsgemässen Hochspannungsstromwandlers,
Fig. 2 eine Aufsicht auf einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemässen Hochspannungsstromwandlers,
Fig. 3 eine Aufsicht auf einen Teilschnitt durch eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemässen Hochspannungsstromwandlers,
Fig. 4 eine Aufsicht auf einen Teilschnitt durch eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemässen Hochspannungsstromwandlers,
Fig. 5 eine Aufsicht auf einen Schnitt durch eine fünfte Ausführungsform des erfindungsgemässen Hochspannungsstromwandlers, und
Fig. 6 eine Aufsicht auf einen Teilschnitt durch eine sechste Ausführungsform des erfindungsgemässen Hochspannungsstromwandlers.
Bei allen Figuren sind gleich wirkende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In Fig.1 ist ein als Kopfstromwandler ausgebildeter Hochspannungsstromwandler 1 dargestellt. Ein mit einer ringförmigen Schirmelektrode 2 versehenes Fussteil 3 aus Metall trägt, mit Versteifungsblechen 3a verstärkt, ein metallisches Durchführungsrohr 4. Das Durchführungsrohr 4 ist gussdicht verbunden mit einem aus mindestens zwei Teilen gussdicht 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. Das Durchführungsrohr 4 und das Kerngehäuse 5 sind von einer Schicht 12 eingehüllt, welche aus elektrisch leitendem, geringfügig leitendem oder isolierendem Material bestehen kann. Auf diese Schicht 12 wird die Feststoffisolation 10, in der Regel durch einen Giessvorgang, aufgebracht, wobei das Material der Schicht 12 einen homogenen, spaltfreien Übergang vom elektrisch leitenden Material des Kerngehäuses 5 und des Durchführungsrohres 4 zur Feststoffisolation 10 sicherstellt.
Die Feststoffisolation 10 kann ein- oder mehrschichtig aufgebracht werden und sie besteht aus einem elastischen oder quasi-elastischen und witterungsbeständigen Isoliermaterial, welches spalt- und lunkerfrei verarbeitet ist. Besonders in einer Übergangszone 13 ist auf einwandfreie Haftung der Feststoffisolation 10 auf der jeweiligen Unterlage zu achten.
Als Feststoffisolation 10 eignen sich insbesondere Isolierstoffe aus der Gruppe der Silikonelastomere. Das Anbringen von Isolierschirmen 14 kann zusammen mit der äussersten Schicht der Feststoffisolation 10 erfolgen, es kann jedoch auch auf bekannte Art später erfolgen. Ferner ist es möglich die gesamte Aussenfläche der Feststoffisolation 10 mit einer witterungsbeständigen Isolationsschicht zu überziehen, so dass im Inneren auch witterungsunbeständiges Isoliermaterial verwendet werden kann.
Eine an die Schicht 12 angrenzende innerste Schicht der Feststoffisolation 10 kann auch mit einer, gegenüber der bzw. den weiteren Feststoffisolationsschichten, erhöhten Dielektrizitätskonstanten ausgeführt werden.
In einem mit der Feststoffisolation 10 ausgekleideten Fenster im torusähnlichen Kerngehäuse 5 ist der Primärleiter 11 mittels Haltestücken 16 fixiert. Die Haltestücke 16 bestehen aus elektrisch leitendem Material. Sie weisen eine zentrale Bohrung auf, durch welche sich eine als Gewindebolzen 17 ausgebildete Verlängerung des Primärleiters 11 erstreckt. Auf diesen Gewindebolzen 17 wird eine, mit einem entsprechenden Gewindesackloch versehene Anschlussfahne 18 aufgeschraubt, welche die Haltestücke 16 gegeneinander verspannt. Die Haltestücke 16 weisen jeweils eine Bohrung 19 auf. Durch eine dieser Bohrungen 19 wird der den Primärleiter 11 umgebende ringförmige Hohlraum mit einem angepassten Füllmaterial 20 ausgefüllt, durch die andere dieser Bohrungen 19 wird der ringförmige Hohlraum während des Füllvorganges entlüftet.
Das Füllmaterial 20 kann elektrisch leitend, geringfügig leitend oder isolierend sein und es füllt den ringförmigen Hohlraum spalt- und lunkerfrei aus.
Der Primärleiter 11 kann auch zusammen mit den Haltestücken 16 beim Aufbringen der Feststoffisolation 10 direkt in das Fenster des Kerngehäuses 5 eingegossen werden.
Zwischen dem auf Hochspannungspotential liegenden Primärleiter 11 und dem auf Erdpotential liegenden Kerngehäuse 5 ist eine Steuerelektrode 25 spaltfrei in die 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.
Der in Fig. 2 dargestellte, ebenfalls als Kopfstromwandler ausgebildete Hochspannungsstromwandler 1 unterscheidet sich vom in Fig. 1 gezeigten Hochspannungsstromwandler dadurch, dass die elektrisch leitende Steuerelektrode 25 den dielektrisch am höchsten belasteten Teil der Feststoffisolation 10 einhüllt. Die Steuerelektrode 25 ist aus mehreren Teilen zusammengefügt und weist einen schirmartigen Ansatz 26 in Richtung Fussteil 3 auf. Die Steuerelektrode 25 liegt spaltfrei auf der Feststoffisolation auf bzw. der schirmförmige Ansatz wird von derselben spaltfrei umschlossen.
Der in Fig. 3 dargestellte Kopfstromwandler unterscheidet sich von dem in Fig. 1 dargestellten Kopfstromwandler dadurch, dass dessen Primärleiter beispielsweise zweifach durch das Fenster des Kerngehäuses geschleift ist. Von einer ersten Anschlussfahne 18a, über ein erstes Haltestück 16a führt ein erster Primärleiter 11a durch das Fenster hindurch. Gegen ein zweites Haltestück 16b ist dieser erste Primärleiter 11a durch eine Isolierhülse 30 isoliert. Auf der rechten Seite ist der erste Primärleiter 11a mit einem Kabel 31 elektrisch leitend verschraubt, welches ausserhalb des torusähnlichen Kerngehäuses 5 auf die linke Seite des Hochspannungsstromwandlers zurückführt. Das Kabel 31 ist auf der linken Seite mit einem zweiten Primärleiter 11b leitend verschraubt.
Dieser zweite Primärleiter llb führt, mittels einer Isolierdüse 30 gegenüber dem Haltestück 16a isoliert, durch das Fenster auf die rechte Seite, wo er mit dem Haltestück 16b und einer zweiten Anschlussfahne 18b verbunden ist. Das Kabel 31 führt durch einen in die Feststoffisolation 11 eingegossenen Kanal 32. Die Montage mehrerer voneinander isolierter Kabel 31 und Primärleiter 11 lässt sich durchführen. In einer anderen Ausführungsart können die Kabel 31 in die Feststoffisolation 10 eingegossen werden. Bei dieser Ausführungsvariante muss das Füllmaterial 20 aus Isoliermaterial bestehen.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten Kopfstromwandler erfolgt die Rückführung der Kabel 31 durch einen auf dem Kopf befestigten Tragkanal 33, welcher vorzugsweise aus Isoliermaterial gefertigt ist.
Die in Fig. 5 dargestellte fünfte Ausführungsform des erfindungsgemässen Hochspannungsstromwandlers ist als Topfstromwandler ausgebildet. Dieser Topfstromwandler weist einen metallischen Topf 40 auf, welcher von einem Fussteil 3 getragen wird. Das torusähnliche Kerngehäuse 5 stützt sich über das Durchführungsrohr 4 auf elne Innenwand des Topfes 40 ab und ist mit dieser galvanisch zu einer auf Erdpotential liegenden Einheit verbunden. Eine Schleife 41 des Primärleiters 11 ist in den Topf 40 hineingeführt und durchdringt das Fenster des Kerngehäuses 5. Die Feststoffisolation 10 füllt den Topf 40 spalt- und lunkerfrei aus und hält zusammen mit dem Kerngehäuse 5 und dem Durchführungsrohr 4 den Primärleiter 11 in Position.
Der aus dem Topf 40 herausragende Teil des Primärleiters 11 wird von einer oder mehreren Schichten Feststoffisolation 10 umgeben. Um eine gute Haftung der Feststoff isolation 10 und einen spalt- und lunkerfreien Übergang vom Primärleiter 11 zur Feststoffisolation 10 zu erzielen, kann auch der Primärleiter 11 mit einer Schicht 12 überzogen werden. Der Primärleiter 11 ist im Bereich zwischen dem Topf 40 und den Anschlussfahnen 18 als Träger für die Feststoffisolation 10 und für die Aufnahme der Reaktionskräfte ausgebildet. Die Feststoffisolation 10 ist aus elastischem oder quasi-elastischem Isoliermaterial ausgebildet. Sie muss zumindest auf der Aussenseite witterungsbeständig sein.
Die beiden Anschlussfahnen 18 auf der Hochspannungsseite des Topfstromwandlers sind von einer Überspannungsableitanordnung überbrückt, welche aus einem Varistor 42 und einer zu diesem parallelgeschalteten Funkenstrecke 43 besteht.
Der in Fig. 6 teilweise dargestellte Topfstromwandler unterscheidet sich von dem in Fig. 5 dargestellten Topfstromwandler dadurch, dass der gerade Teil des Primärleiters 11 aus konzentrischen Rohren besteht.
Zur Erläuterung der Wirkungsweise sei die Fig. 1 näher betrachtet. Der Primärleiter 11 stützt sich über das Füllmaterial 20 und die Haltestücke 16 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, sie kann deshalb vorteilhaft aus elastischem oder quasi-elastischem Isoliermaterial bestehen und ist dann 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. Der Übergang vom Durchführungsrohr 4 auf das Fussteil 3 lässt sich mittels Versteifungsblechen 3a noch verstärken. Ferner kann das Durchführungsrohr 4 dem Fussteil 3 zu konisch erweitert gestaltet werden, um eine besonders hohe Umbruchfestigkeit dieser Anordnung zu erzlelen. 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.
Wird das Füllmaterial 20 elektrisch leitend gewählt, so bildet die Oberfläche des Füllmaterials 20 zusammen mit den Haltestücken eine Elektrode, welche das elektrische Feld im und um das Fenster des Kerngehäuses 5 homogenisiert. Durch günstige Formgebung kann die Steuerelektrode 25 eventuell entfallen.
Wenn die innerste Schicht der Feststoffisolation mit einer, gegenüber den weiteren Schichten erhöhten Dielektrizitätskonstanten ausgeführt wird, so stellt diese Anordnung eine Art Kondensator dar. Unerwünschte transiente Vorgänge im Netz werden durch einen derartigen Kondensator gedämpft, was sich für den Netzbetrieb vorteilhaft auswirkt.
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. Es besteht in diesem Fall keine Gefahr, dass sich die Feststoffisolationsschichten entlang der Steuerelektrode 25 voneinander ablösen.
Der Kopfstromwandler entsprechend Fig. 2 zeichnet sich durch ein besonders homogenes dielektrisches Feld im spannungsmässig höchstbelasteten Teil aus. Vorteilhaft wird hier als Füllmaterial 20 ein elektrisch leitender Stoff vorgesehen. Diese Kopfstromwandlerausführung eignet sich besonders für den Einsatz in Höchstspannungsnetzen. Der schirmartige Ansatz 26 soll eine optimale Ausbildung des elektrischen Feldes in Richtung Fussteil 3 ermöglichen.
Die Kopfstromwandler entsprechend den Fig. 3 und 4 erlauben eine Änderung des Messbereichs auch nach der Fertigstellung des Wandlers, sie sind deshalb vielseitig einsetzbar. Besonders vorteilhaft lassen sich diese Wandlerausführungen rnit Kopfstromwandlern entsprechend der Ausführung gemäss Fig. 2 realisieren, da hierbei keine Schwierigkeiten mit dem Koronaeffekt zu erwarten sind.
Anhand von Fig. 5 sei die Wirkungsweise des als Topfstromwandler ausgebildeten Hochspannungsstromwandlers 1 näher erläutert. Die auf die Schleife 41 des Primärleiters 11 wirkenden Reaktionskräfte werden grossflächig über die Feststoffisolation 10 auf den Topf 40 und das Kerngehäuse 5 mit dem Durchführungsrohr 4 übertragen. Die spezifische mechanische Belastung der Feststoffisolation 10 ist in diesem Bereich deshalb relativ gering. Diese Anordnung trägt jedoch den aus dem Topf 40 herausragenden Teil des Primärleiters 11 und nimmt auch die auf ihn wirkenden Reaktionskräfte auf. Im Bereich zwischen Topf 40 und den Anschlussfahnen 18 ist der Primärleiter 11selbst so biege- und verwindungssteif ausgebildet, dass auf die Feststoffisolation 10 in diesem Bereich keine mechanischen Biegebelastungen wirken können.
Die Feststoffisolation 10 kann deshalb vorteilhaft aus elastischem oder quasi-elastischem Isoliermaterial bestehen und ist deshalb weniger empfindlich gegen Erschütterungen beim Transport, ferner kann sie optimal den dielektrischen und den witterungsbedingten Anforderungen angepasst werden.
In Fig. 6 ist eine besonders biege- und verwindungssteife Ausgestaltung des Primärleiters 11 angegeben.
Die in den Fig. 5 und 6 angegebene Überspannungsableiteranordnung dient dazu, Überspannungen von dem Primärleiter 11 fernzuhalten. Bei steilen Anstiegsflanken der Überspannung spricht zuerst die Funkenstrecke 43 an, während der Varistor 42 später anspricht, aber dafür höhere Ströme führen kann. Auf diese Art werden dielektrische und zurn Teil auch elektrodynamische Überbeanspruchungen des Topfstromwandlers vermieden.
The invention relates to a high-voltage current transformer according to the first part of claims 1 and 9.
From DE-OS 2 242 011 a high-voltage current transformer is known which has a toroidal core housing which encloses at least one secondary winding. The core housing is encased in a solid insulation. A feed-through tube leads away from the core housing, which receives signal lines which lead from the secondary winding to a measuring device. A primary conductor is fixed in a window of the core housing by means of a holder. The bracket consists of a head housing, a porcelain insulator and a foot part of the high-voltage current transformer. These interconnected components absorb the reaction forces acting on the primary conductor. The porcelain insulator limits the mechanical resilience of the holder, in particular also its breaking force.
The invention is intended to remedy this. The invention, as characterized in the independent claims 1 and 9, solves the problem of creating a high-voltage current transformer of the type mentioned, in which an increase in the mechanical strength, in particular an increase in the manageable breaking force, is achieved with simple means.
The advantages achieved by the invention are essentially to be seen in the fact that the measures for increasing the mechanical load-bearing capacity of the high-voltage current transformer substantially relieve its solid insulation with respect to break forces. The consequence of this is that elastic insulation material can be used for solid insulation in order to achieve a high degree of insensitivity to transport effects. Furthermore, the shape of the solid insulation can now be optimized according to the dielectric requirements, which is not possible to this extent with conventional solid insulation that also fulfills extensive load-bearing functions. Another significant advantage of the high-voltage current transformers according to the invention is that all secondary circuits are surrounded by grounded shells.
This means that if there is a defect in the solid insulation, voltages that are dangerous for the operating personnel can never be transferred to the secondary circuit.
The further developments of the invention are the subject of the dependent claims.
The invention is explained in more detail below with the aid of drawings which illustrate only one embodiment.
It shows:
1 is a plan view of a section through a first embodiment of the high-voltage current transformer according to the invention,
2 is a plan view of a section through a second embodiment of the high-voltage current transformer according to the invention,
3 shows a plan view of a partial section through a third embodiment of the high-voltage current transformer according to the invention,
4 shows a top view of a partial section through a fourth embodiment of the high-voltage current transformer according to the invention,
5 is a plan view of a section through a fifth embodiment of the high-voltage current transformer according to the invention, and
Fig. 6 is a plan view of a partial section through a sixth embodiment of the high-voltage current transformer according to the invention.
Parts with the same effect are provided with the same reference symbols in all the figures.
1 shows a high-voltage current transformer 1 designed as a top current transformer. A metal foot part 3 provided with an annular shield electrode 2 carries, reinforced with stiffening plates 3a, a metal feed-through tube 4. The feed-through tube 4 is connected in a casting-tight manner to a core housing 5 which is made of at least two parts in a casting-tight manner. The core housing 5 is made of antimagnetic, electrically conductive material manufactured like a torus. An annular space 6 enclosed by the core housing 5 contains at least one annular core 7 with at least one secondary winding 8 and corresponding holders and wedges, not shown. The ends of the secondary winding 8 are guided as signal lines 9 through the lead-through tube 4 into the foot part 3 into a terminal box (not shown) and from there to a measuring device.
The core housing 5, the feed-through tube 4 and the foot part 3 are mechanically and galvanically connected to form a unit which is at ground potential and which, together with a solid insulation 10, forms a holder carrying the primary conductor 11. The feed-through tube 4 and the core housing 5 are encased by a layer 12, which can consist of electrically conductive, slightly conductive or insulating material. Solid insulation 10 is applied to this layer 12, usually by means of a casting process, the material of layer 12 ensuring a homogeneous, gap-free transition from the electrically conductive material of core housing 5 and lead-through tube 4 to solid insulation 10.
The solid insulation 10 can be applied in one or more layers and it consists of an elastic or quasi-elastic and weather-resistant insulating material, which is processed without gaps and voids. In a transition zone 13 in particular, it is important to ensure that the solid insulation 10 adheres perfectly to the respective base.
Insulation materials from the group of silicone elastomers are particularly suitable as solid insulation 10. Insulating shields 14 can be attached together with the outermost layer of solid insulation 10, but it can also be done later in a known manner. Furthermore, it is possible to cover the entire outer surface of the solid insulation 10 with a weather-resistant insulation layer, so that weather-resistant insulation material can also be used on the inside.
An innermost layer of the solid insulation 10 adjoining the layer 12 can also be designed with an increased dielectric constant compared to the further solid insulation layer (s).
The primary conductor 11 is fixed by means of holding pieces 16 in a window lined with the solid insulation 10 in the torus-like core housing 5. The holding pieces 16 consist of electrically conductive material. They have a central bore through which an extension of the primary conductor 11, designed as a threaded bolt 17, extends. A connecting lug 18, which is provided with a corresponding threaded blind hole and which braces the holding pieces 16 against one another, is screwed onto this threaded bolt 17. The holding pieces 16 each have a bore 19. The annular cavity surrounding the primary conductor 11 is filled with an adapted filling material 20 through one of these bores 19, and the annular cavity is vented through the other of these bores 19 during the filling process.
The filling material 20 can be electrically conductive, slightly conductive or insulating and it fills the annular cavity without gaps and voids.
The primary conductor 11 can also be cast directly into the window of the core housing 5 together with the holding pieces 16 when the solid insulation 10 is applied.
Between the primary conductor 11, which is at high voltage potential, and the core housing 5, which is at ground potential, a control electrode 25 is embedded in the solid insulation 10 without a gap, which further surrounds the upper part of the lead-through tube 4. This control electrode 25 can consist of electrically conductive or slightly conductive material.
The high-voltage current transformer 1 shown in FIG. 2, which is also designed as a head current transformer, differs from the high-voltage current transformer shown in FIG. 1 in that the electrically conductive control electrode 25 envelops the part of the solid insulation 10 which is subjected to the highest dielectric stress. The control electrode 25 is assembled from several parts and has an umbrella-like extension 26 in the direction of the foot part 3. The control electrode 25 lies without a gap on the solid insulation or the shield-shaped extension is enclosed by the same without a gap.
The head current transformer shown in FIG. 3 differs from the head current transformer shown in FIG. 1 in that its primary conductor is looped twice through the window of the core housing, for example. A first primary conductor 11a leads through a window from a first connecting lug 18a, via a first holding piece 16a. This first primary conductor 11a is insulated from a second holding piece 16b by an insulating sleeve 30. On the right side, the first primary conductor 11a is screwed in an electrically conductive manner with a cable 31 which leads outside the toroidal core housing 5 to the left side of the high-voltage current transformer. The cable 31 is screwed conductively to the left with a second primary conductor 11b.
This second primary conductor 11b, insulated from the holding piece 16a by means of an insulating nozzle 30, leads through the window to the right-hand side, where it is connected to the holding piece 16b and a second connecting lug 18b. The cable 31 leads through a channel 32 cast into the solid insulation 11. The assembly of a plurality of cables 31 and primary conductor 11 which are insulated from one another can be carried out. In another embodiment, the cables 31 can be cast into the solid insulation 10. In this embodiment variant, the filling material 20 must consist of insulating material.
In the overhead current transformer shown in FIG. 4, the cables 31 are returned through a support channel 33 fastened to the head, which is preferably made of insulating material.
The fifth embodiment of the high-voltage current transformer according to the invention shown in FIG. 5 is designed as a pot current transformer. This pot current transformer has a metallic pot 40 which is carried by a foot part 3. The torus-like core housing 5 is supported via the feed-through tube 4 on an inner wall of the pot 40 and is galvanically connected to it to form a unit at ground potential. A loop 41 of the primary conductor 11 is inserted into the pot 40 and penetrates the window of the core housing 5. The solid insulation 10 fills the pot 40 without gaps and voids and holds the primary conductor 11 in position together with the core housing 5 and the lead-through tube 4.
The part of the primary conductor 11 protruding from the pot 40 is surrounded by one or more layers of solid insulation 10. In order to achieve good adhesion of the solid insulation 10 and a gap-free and void-free transition from the primary conductor 11 to the solid insulation 10, the primary conductor 11 can also be coated with a layer 12. The primary conductor 11 is formed in the area between the pot 40 and the connecting lugs 18 as a carrier for the solid insulation 10 and for absorbing the reaction forces. The solid insulation 10 is made of elastic or quasi-elastic insulating material. It must be weatherproof at least on the outside.
The two connecting lugs 18 on the high-voltage side of the pot current transformer are bridged by an overvoltage arresting arrangement, which consists of a varistor 42 and a spark gap 43 connected in parallel therewith.
The pot current transformer partially shown in FIG. 6 differs from the pot current transformer shown in FIG. 5 in that the straight part of the primary conductor 11 consists of concentric tubes.
To explain the mode of operation, FIG. 1 is considered in more detail. The primary conductor 11 is supported via the filling material 20 and the holding pieces 16 on the solid insulation 10 in the window of the core housing 5. The specific mechanical load on the solid insulation 10 is relatively low in this area, since the reaction forces originating from the primary conductor 11 are transmitted over a large area. The core housing 5 and the feed-through tube 4 absorb these reaction forces and transmit them to the foot part 3, which rests on a solid foundation. The solid insulation 10 does not have to absorb bending loads, it can therefore advantageously consist of elastic or quasi-elastic insulating material and is then less sensitive to shocks during transport than mechanically high-strength but brittle solid insulation.
All bending loads are absorbed by the metallic, mechanically and galvanically connected parts such as foot part 3, feed-through tube 4 and core housing 5, which can be designed without any problems for the loads to be expected by means of appropriate cross-sections and wall thicknesses. The transition from the feed-through tube 4 to the foot part 3 can be reinforced by means of stiffening plates 3a. Furthermore, the feed-through tube 4 can be designed to be flared in the foot part 3 in order to achieve a particularly high resistance to breakage in this arrangement. As a result of these measures, the solid insulation 10 remains largely free of bending stresses, it can be optimally adapted to the dielectric requirements in terms of the insulating material and the shape, and an optimal material selection can also be made with regard to weather resistance.
If the filling material 20 is chosen to be electrically conductive, the surface of the filling material 20 together with the holding pieces forms an electrode which homogenizes the electric field in and around the window of the core housing 5. The control electrode 25 can possibly be dispensed with due to the favorable shape.
If the innermost layer of solid insulation is designed with a dielectric constant that is higher than that of the other layers, this arrangement represents a type of capacitor. Unwanted transient processes in the network are damped by such a capacitor, which has an advantageous effect on network operation.
The control electrode 25 has the task of designing the electrical field between the primary conductor 11, which is at high voltage potential, and the core housing 5, which is at ground potential, and the lead-through tube 4 in such a way that no area of the solid insulation 10 is dielectrically overloaded. Since the solid insulation 10 remains largely free of bending loads, it is possible to design the shape of the control electrode 25 solely from a dielectric point of view. In this case, there is no danger that the solid insulation layers along the control electrode 25 will come apart.
The overhead current transformer according to FIG. 2 is characterized by a particularly homogeneous dielectric field in the part which is subjected to the highest stress. An electrically conductive substance is advantageously provided here as the filling material 20. This top current transformer version is particularly suitable for use in extra-high voltage networks. The umbrella-like extension 26 is intended to enable an optimal formation of the electric field in the direction of the foot part 3.
The overhead current transformers according to FIGS. 3 and 4 allow the measuring range to be changed even after the transformer has been completed, and are therefore versatile. These transformer designs can be implemented particularly advantageously with overhead current transformers corresponding to the design according to FIG. 2, since no problems with the corona effect are to be expected here.
The mode of operation of the high-voltage current transformer 1 designed as a pot current transformer will be explained in more detail with reference to FIG. 5. The reaction forces acting on the loop 41 of the primary conductor 11 are transmitted over a large area to the pot 40 and the core housing 5 with the lead-through tube 4 via the solid insulation 10. The specific mechanical load on the solid insulation 10 is therefore relatively low in this area. However, this arrangement carries the part of the primary conductor 11 protruding from the pot 40 and also absorbs the reaction forces acting on it. In the area between the pot 40 and the connecting lugs 18, the primary conductor 11 itself is designed to be so resistant to bending and torsion that no mechanical bending loads can act on the solid insulation 10 in this area.
The solid insulation 10 can therefore advantageously consist of elastic or quasi-elastic insulating material and is therefore less sensitive to shocks during transport, and it can also be optimally adapted to the dielectric and weather-related requirements.
6 shows a particularly rigid and torsionally rigid design of the primary conductor 11.
The surge arrester arrangement shown in FIGS. 5 and 6 serves to keep overvoltages away from the primary conductor 11. With steep rising edges of the overvoltage, the spark gap 43 responds first, while the varistor 42 responds later, but can carry higher currents. In this way, dielectric and partly also electrodynamic overloads of the pot current transformer are avoided.