[0001] Die Erfindung betrifft eine Kopfelektrode einer Ausleitung für Leistungstransformatoren, mit einem elektrisch leitenden Hohlkörper und einer auf diesen aufgebrachten Aussenisolation, wobei der Hohlkörper und die Aussenisolation jeweils eine Eintrittsöffnung "vorzugsweise für eine Durchführung" und eine Austrittsöffnung für ein Ausleitungsrohr aufweisen. Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Herstellung einer Kopfelektrode.
[0002] Eine Kopfelektrode der genannten Gattung ist im Stand der Technik aus der WO 94/27 305 des Anmelders bekannt geworden. Diese bildet mit einem Barrierensystem und einem Ausleitungsrohr eine sogenannte Ausleitung. Diese Ausleitung verbindet Hochspannungswicklung und Durchführung. Das Material für den Hohlkörper der Kopfelektrode und das Ausleitungsrohr ist vorzugsweise Kupfer.
Grundsätzlich ist aber auch ein anderes induktionsarmes Material möglich.
[0003] Zur Herstellung der Aussenisolation der Kopfelektrode wird der Hohlkörper mit Transformerboard nass und möglichst hohlraumfrei umgeformt und getrocknet. Dieses Aufbringen der Aussenisolation erfolgt in mehreren Schritten in Handarbeit. Nach jedem Auftrag muss die Aussenisolation in einem Ofen getrocknet werden. Die heutige Technik, die Isolation in Handarbeit aufzutragen, ergibt sich auch durch den Umstand, dass Kopfelektroden in der Regel von Transformator zu Transformator unterschiedlich sind und auf Mass hergestellt werden müssen.
Aufgrund der vielen Verarbeitungsschritte in Handarbeit und der jeweiligen Trocknungsvorgänge ergibt sich für die Kopfelektrode eine sehr lange Herstellungsdauer von mehreren Tagen.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kopfelektrode der genannten Art zu schaffen, die einfacher und insbesondere schneller herstellbar ist, die aber trotzdem hohen elektrischen und mechanischen Anforderungen genügt.
[0005] Die Aufgabe ist bei einer gattungsgemässen Kopfelektrode dadurch gelöst, dass die Aussenisolation aus mehreren vorgefertigten auf den Hohlkörper aufgeschobenen und sich überlappenden Teilen hergestellt ist. Die erfindungsgemässe Kopfelektrode erlaubt die Vorfertigung von Teilen der Isolation, die auf Mass geschnitten und auf den Hohlkörper aufgeschoben werden.
Die hierbei möglicherweise entstehenden kleinen Ölspalten, welche durch geeignete Massnahmen in definiertem Bereich gehalten werden, sind elektrisch vertretbar. Vorteilhaft ist, dass die Elektrode Einbaulagen bis etwa 45 deg. abweichend von der Achse zulässt. Die Erfindung hat den überraschenden Effekt, dass gemäss Feldberechnungen die Materialdicke der Isolation von heute üblichen 4 mm auf 3 mm reduziert werden kann.
[0006] Die Herstellung wird noch weiter vereinfacht, wenn gemäss einer Weiterbildung der Erfindung eine Seite des Hohlkörpers im Wesentlichen als Halbkugel als Abschluss ausgebildet ist. Der entsprechend vorgefertigte Teil der Isolierung wird ebenfalls in der Halbkugel auf Mass geschnitten.
Durch die "kardanische" Beweglichkeit des halbkugelförmigen Teils der Isolation werden Freiräume geschaffen, welche mit Winkelringen, deren Flanschen ebenfalls kugelförmig sind, elektrisch hinreichend abgedeckt.
[0007] Nach einer Weiterbildung der Erfindung werden die Teile der Isolation je nach Bedarf an den sich überlappenden Bereichen geschärft. Hierdurch kann eine gleichmässige Dicke der Aussenisolation erreicht werden. In den sich überlappenden Bereichen können die Teile der Isolation miteinander verbunden werden, beispielsweise mit einigen Klebstoffpunkten.
[0008] Die Erfindung ermöglicht somit eine weitgehende Standardisierung von Bauteilen und trotzdem eine freie Auslegung der Geometrie der Kopfelektrode.
Die Teile der Isolation können mit oder ohne Schärfungen versehen an Lager gelegt werden.
[0009] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
<tb>Fig. 1<sep>schematisch ein Schnitt durch eine erfindungsgemässe Kopfelektrode,
<tb>Fig. 2<sep>eine Ansicht des Hohlkörpers der Kopfelektrode und der Teile der Aussenisolation in auseinandergezogener Anordnung und
<tb>Fig. 3<sep>eine Kopfelektrode mit einem Barrierensystem.
[0010] Die in Fig. 1 gezeigte Kopfelektrode 1 weist einen Hohlkörper 2 auf, der aus drei Teilen geschweisst und beispielsweise aus Kupferblech hergestellt ist. Er weist in einem halbkugelförmigen Bereich 11 eine kreisrunde nach innen gebördelte Eintrittsöffnung 13 für das in Fig. 1 lediglich angedeutete Ausleitungsrohr 10a auf. Die Öffnung 13 ist beispielsweise 45 deg. aus der Achse A angebracht. Die Öffnung 13 kann jedoch auch mit einem anderen Winkel und auch koaxial zur Achse A angeordnet sein. Ein zylindrischer Bereich 12 befindet sich zwischen dem halbkugelförmigen Bereich 11 und einem nach innen gebördelten Rand 25, der eine Bereich 11 und einem nach innen gebördelten Rand 25, der eine Austrittsöffnung 6 bildet.
Zur Befestigung des Ausleitungsrohres 10a ist ein Ringflansch 8 vorgesehen, der eine zentrale Öffnung 9 aufweist, die koaxial zur Eintrittsöffnung 13 angeordnet ist.
[0011] Der Hohlkörper 2 ist aussenseitig mit einer Isolation 3 aus Transformerboard umgeben, die gemäss Fig. 2 aus drei vorgefertigten Teilen 3a, 3b und 3c hergestellt ist. Der Teil 3a ist im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet und weist einen kreisförmigen nach innen gerichteten Rand 5 auf, der gemäss Fig. 1 die Öffnung 6 für eine Durchführung 10b bildet. Ein Rand 14 ist geschärft und auf Mass geschnitten. Im Längsschnitt ist der Rand 14 somit keilförmig zulaufend.
[0012] Der Isolationsteil 3b weist einen halbkugelförmigen Bereich 26 auf, der innenseitig dem halbkugelförmigen Bereich 11 entspricht.
In diesem halbkugelförmigen Bereich 26 ist eine kreisförmige Öffnung 18 angeordnet, die von einem ebenfalls geschärften Rand 17 gebildet wird. Diese Öffnung 18 ist wesentlich grösser als die Eintrittsöffnung 13 des Hohlkörpers 2. Gegenüber der Öffnung 18 weist der Isolationsteil 3b einen geschärften und im Wesentlichen zylindrischen Rand 15 auf, dessen Innendurchmesser dem Aussendurchmesser des zylindrischen Bereichs 12 entspricht.
[0013] Ein Isolationsteil 3c ist wie ersichtlich im Wesentlichen halbkugelförmig ausgebildet und besitzt vorzugsweise einen geschärften und kreisförmigen Rand 16 sowie einen nach innen gerichteten zylindrischen Rand 4. Dieser Rand 4 bildet eine kreisrunde Öffnung 7.
[0014] Sämtliche drei Teile 3a, 3b und 3c sind aus Transformerboard vorgefertigt. Die Dicke im nicht geschärften Bereich wird gemäss Feldberechnung ausgelegt.
Der Isolationsteil 3b wird ohne die Öffnung 18 vorgefertigt und an Lager gelegt. Beim Schneiden wird der geschärfte Rand 15 sowie der Rand 17 entsprechend der Lage der Öffnung 13 hergestellt. Der Bereich 11 wird durch den auf Mass geschnittenen Teil 3b isoliert. Die Öffnung 18 wird hierbei etwas grösser als die Öffnung 13 ausgebildet. Die Öffnung 18 kann bis etwa 45 deg. aus der Achse angebracht werden. Anschliessend wird der Isolationsteil 3c aufgesetzt und so positioniert, dass der Rand 4, wie in Fig. 1 ersichtlich, in den Hohlkörper 2 eingreift. Da der Hohlkörper 2 im Bereich der Öffnung 13 kugelförmig ausgebildet und der Isolation 3c ebenfalls einen kugelförmigen Bereich 27 aufweist, lässt sich dieser Isolationsteil 3c unabhängig von der Positionierung der Öffnung 13 als Standardteil herstellen.
Die Teile 3a, 3b und 3c können mit einigen Klebstoff punkten miteinander verbunden werden.
[0015] Auf die Kopfelektrode 1 wird das in Fig. 3 gezeigte Barrieresystem 25 aufgebracht, das aus zwei zwiebelschalenförmig und im Abstand zueinander angeordneten Barrieren 20, 21 und 22 besteht. Jede Barriere 20 bis 22 weist jeweils einen Stutzen 20a, 21a bzw. 22a auf, an denen jeweils ein hier nicht gezeigtes Rohr aus Transformerboard eingeschoben wird. Zur Befestigung und Distanzierung der Barrieren 20 bis 22 sind Distanzklötze 24 vorgesehen, die in Positionierungsringe 23 eingeklinkt sind. Zwischen der Kopfelektrode 1 und der Barriere 20 ist zudem eine umlaufende Manschette 19 als Distanzierung angeordnet.
Das Barrieresystem 25 kann auch aus weniger oder mehr als drei Barrieren bestehen.
[0016] Nachfolgend wird das Herstellungsverfahren näher erläutert:
[0017] Zunächst wird vom Spengler insbesondere aus Kupferblech der Hohlkörper 2 mit dem Flansch 8 hergestellt. Anschliessend werden vom Lager die drei Teile 3a, 3b und 3c der Isolierung 3 geholt, die hier jedoch noch nicht auf Mass geschnitten und vorzugsweise noch nicht mit den geschärften Rändern 14, 15, 16 und 17 versehen sind. Der noch nicht bearbeitete Teil 3b wird auf den halbkugelförmigen Bereich 11 des Hohlkörpers 2 aufgeschoben. Entsprechend der Öffnung 13 wird die Öffnung 18 herausgeschnitten und der geschärfte Rand 17 hergestellt. Anschliessend wird der winkelringförmige Teil 3c an den Teil 3b angepasst und der Rand 16 geschärft.
Schliesslich wird noch der Teil 3a auf Mass geschnitten und die Ränder 14 und 15 geschärft. Die auf Mass geschnittenen und geschärften Teile 3a, 3b und 3c werden mit Klebstoffpunkten versehen und dadurch miteinander auf den Hohlkörper 2 verbunden. Sie bilden dadurch für den Hohlkörper 2 die entsprechende Isolation. Schliesslich wird auf die Kopfelektrode 1 das Barrieresystem 25 in an sich bekannter Weise aufgebracht. Die Aussenisolation 3 der Kopfelektrode 1 kann auch mehrlagig sein und entsprechend können mehrlagige Teile 3a, 3b und 3c verwendet werden.
The invention relates to a head electrode of a discharge for power transformers, having an electrically conductive hollow body and an outer insulation applied thereto, wherein the hollow body and the outer insulation each have an inlet opening "preferably for a passage" and an outlet opening for a diversion tube. The invention also relates to a method for producing a head electrode.
A head electrode of the type mentioned has become known in the art from WO 94/27 305 of the applicant. This forms with a barrier system and a discharge pipe a so-called discharge. This exit connects high voltage winding and feedthrough. The material for the hollow body of the head electrode and the discharge pipe is preferably copper.
In principle, however, another induction-poor material is possible.
To produce the external insulation of the head electrode of the hollow body with Transformerboard wet and as free of cavities transformed and dried. This application of the external insulation is done in several steps by hand. After each application, the outer insulation must be dried in an oven. The current technique of applying the insulation by hand is also due to the fact that head electrodes are usually different from transformer to transformer and must be made to measure.
Due to the many manual processing steps and the respective drying processes, the head electrode has a very long production time of several days.
The invention has for its object to provide a head electrode of the type mentioned, which is easier and in particular faster to produce, but still satisfies high electrical and mechanical requirements.
The object is achieved in a generic head electrode characterized in that the outer insulation is made of several prefabricated pushed onto the hollow body and overlapping parts. The inventive head electrode allows the prefabrication of parts of the insulation, which are cut to size and pushed onto the hollow body.
The possible resulting small oil gaps, which are held by suitable measures in a defined range, are electrically acceptable. It is advantageous that the electrode installation positions up to about 45 deg. deviating from the axis. The invention has the surprising effect that, according to field calculations, the material thickness of the insulation can be reduced from today's standard 4 mm to 3 mm.
The preparation is further simplified if, according to an embodiment of the invention, one side of the hollow body is designed substantially as a hemisphere as a conclusion. The corresponding prefabricated part of the insulation is also cut to size in the hemisphere.
By the "gimbal" mobility of the hemispherical part of the insulation free spaces are created, which are electrically covered with angular rings, the flanges are also spherical.
According to a development of the invention, the parts of the insulation are sharpened as needed to the overlapping areas. In this way, a uniform thickness of the outer insulation can be achieved. In the overlapping areas, the parts of the insulation can be connected to each other, for example with a few spots of glue.
The invention thus enables a high standardization of components and still a free interpretation of the geometry of the top electrode.
The parts of the insulation can be put in stock with or without sharpening.
An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. Show it:
<Tb> FIG. FIG. 1 shows a section through a head electrode according to the invention, FIG.
<Tb> FIG. 2 <sep> a view of the hollow body of the head electrode and the parts of the outer insulation in an exploded arrangement and
<Tb> FIG. 3 <sep> a head electrode with a barrier system.
The head electrode 1 shown in Fig. 1 has a hollow body 2, which is welded from three parts and made for example of copper sheet. He has in a hemispherical region 11 a circular inwardly flared inlet opening 13 for in Fig. 1 only indicated diversion tube 10a. The opening 13 is for example 45 deg. attached from the axis A. However, the opening 13 may also be arranged at a different angle and also coaxially to the axis A. A cylindrical portion 12 is located between the hemispherical portion 11 and an inwardly crimped edge 25 which defines an area 11 and an inwardly crimped edge 25 forming an exit opening 6.
For attachment of the discharge pipe 10a, an annular flange 8 is provided, which has a central opening 9, which is arranged coaxially with the inlet opening 13.
The hollow body 2 is surrounded on the outside with an insulation 3 of transformer board, which is made according to FIG. 2 of three prefabricated parts 3a, 3b and 3c. The part 3a is formed substantially cylindrical and has a circular inwardly directed edge 5, which forms the opening 6 for a passage 10b according to FIG. An edge 14 is sharpened and cut to size. In longitudinal section, the edge 14 is thus tapered wedge-shaped.
The insulating member 3b has a hemispherical portion 26 which corresponds to the inside of the hemispherical portion 11.
In this hemispherical region 26, a circular opening 18 is arranged, which is formed by a likewise sharpened edge 17. This opening 18 is substantially larger than the inlet opening 13 of the hollow body 2. Opposite the opening 18, the insulating part 3b has a sharpened and substantially cylindrical edge 15, whose inner diameter corresponds to the outer diameter of the cylindrical portion 12.
As can be seen, an insulating part 3c is substantially hemispherical in shape and preferably has a sharpened and circular edge 16 and an inwardly directed cylindrical edge 4. This edge 4 forms a circular opening 7.
All three parts 3a, 3b and 3c are prefabricated from Transformerboard. The thickness in the non-sharpened area is calculated according to the field calculation.
The insulating part 3b is prefabricated without the opening 18 and placed in storage. When cutting the sharpened edge 15 and the edge 17 is made according to the position of the opening 13. The area 11 is isolated by the cut-to-size part 3b. The opening 18 is in this case formed slightly larger than the opening 13. The opening 18 can be up to about 45 deg. be attached from the axle. Subsequently, the insulating part 3c is placed and positioned so that the edge 4, as shown in Fig. 1, engages in the hollow body 2. Since the hollow body 2 has a spherical shape in the region of the opening 13 and the insulation 3c likewise has a spherical region 27, this insulating part 3c can be produced as a standard part independently of the positioning of the opening 13.
The parts 3a, 3b and 3c can be interconnected with some adhesive points.
On the top electrode 1, the barrier system 25 shown in Fig. 3 is applied, which consists of two onion-shaped and spaced-apart barriers 20, 21 and 22. Each barrier 20 to 22 has in each case a connecting piece 20a, 21a or 22a, on each of which a pipe (not shown here) made of transformer board is inserted. For fastening and distancing the barriers 20 to 22 spacer blocks 24 are provided, which are latched into positioning rings 23. Between the head electrode 1 and the barrier 20, a circumferential sleeve 19 is also arranged as a distancing.
The barrier system 25 may also consist of fewer or more than three barriers.
The production process is explained in more detail below:
First, the hollow body 2 is made with the flange 8 of the tinsmith especially of copper sheet. Subsequently, the three parts 3a, 3b and 3c of the insulation 3 are brought from the camp, which are not yet cut to size and preferably not yet provided with the sharpened edges 14, 15, 16 and 17. The not yet machined part 3b is pushed onto the hemispherical portion 11 of the hollow body 2. Corresponding to the opening 13, the opening 18 is cut out and the sharpened edge 17 is produced. Subsequently, the angular annular part 3c is adapted to the part 3b and the edge 16 sharpened.
Finally, the part 3a is cut to size and the edges 14 and 15 sharpened. The cut to size and sharpened parts 3a, 3b and 3c are provided with adhesive dots and thereby connected to each other on the hollow body 2. They thereby form the corresponding insulation for the hollow body 2. Finally, the barrier system 25 is applied to the head electrode 1 in a manner known per se. The outer insulation 3 of the head electrode 1 can also be multi-layered and accordingly multi-layered parts 3a, 3b and 3c can be used.