CH698970A1 - High-voltage transducer with flexible insulation. - Google Patents
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Abstract
Description
[0001] Die Erfindung betrifft einen Hochspannungs-Messwandler mit einer Isolierung. The invention relates to a high-voltage transducer with insulation.
[0002] Stand der Technik sind folgende Hochspannungs-Messwandler mit Isolierungen für einen Spannungsbereich von 6 kV bis 800 kV Wechsel- oder Gleichspannung: <tb>1.<sep>Epoxydharz oder Polyurethanharz Feststoff-Isolierungen im Bereich von 6 kV bis 100 kV für Innenraum- und Freiluftschaltanlagen. <tb>2.<sep>Ölpapier-Isolierungen für den Bereich von 72.5 kV bis 800 kV und höher. <tb>3.<sep>SF6-Isolierungen für den Bereich von 72.5 kV bis 800 kV und höher.State of the art are the following high-voltage transducers with insulation for a voltage range of 6 kV to 800 kV AC or DC: <tb> 1. <sep> Epoxy resin or polyurethane resin Solid insulation in the range of 6 kV to 100 kV for indoor and outdoor switchgear. <tb> 2. <sep> Oil paper insulation for the range of 72.5 kV to 800 kV and higher. <tb> 3. <sep> SF6 insulation for the range of 72.5 kV to 800 kV and higher.
[0003] Die vorstehend unter Punkt 2 und Punkt 3 genannten Isolierungen haben aus der Sicht der Umweltverträglichkeit gewisse Nachteile: Bei Beschädigung einer Hülle der Isolierung der unter Punkt 2 genannten Ölpapier-Isolierung kann eine sehr geringe Menge an Öl austreten, obwohl die modernen Messwandler ölarm gebaut sind. Beim Einsatz von reinem Mineralöl ist diese geringe Menge jedoch abbaubar. Verglichen mit der SF6-Isolierung ist mit der Ölpapier-Isolierung eine sehr kompakte und hochausgenutzte Isolierung möglich, die Stand der Technik ist. Auch eine noch so geringe Leckage an Hüllen und Dichtungssystemen wird durch eine braune Farbe sofort bemerkt. The above-mentioned under item 2 and item 3 insulation have certain disadvantages from the perspective of environmental compatibility: When damage to a shell of the insulation of the mentioned under point 2 oil paper insulation can leak a very small amount of oil, although the modern instrument transformer oil are built. When using pure mineral oil, however, this small amount is degradable. Compared with the SF6 insulation, the oil paper insulation enables a very compact and highly utilized insulation which is state of the art. Even the slightest leakage on casings and sealing systems is immediately noticed by a brown color.
[0004] Die vorstehend unter Punkt 3 genannte SF6-Isolierung ist für Freiluftwandler problematischer, da bei Beschädigung einer Hülle oder eines Dichtsystems des Freiluftwandlers SF6 in die Atmosphäre austreten kann. Eine Druckanzeige des notwendigen Gasdruckes wird wenig benutzt, da die Erfahrung gezeigt hat, dass hierfür verwendete Messgeräte einen Schwachpunkt darstellen. Wesentlich günstiger sind Schaltanlagen mit SF6-Isolierungen zu beurteilen, da sie laufend überwacht werden, und scharfe gesetzliche Auflagen erfüllt werden müssen. The above-mentioned under point 3 SF6 insulation is more problematic for outdoor walkers, as in case of damage to a shell or a sealing system of the outdoor SF6 can escape into the atmosphere. A pressure gauge of the necessary gas pressure is little used, as experience has shown that used measuring instruments represent a weak point. Switchgear systems with SF6 insulation are to be judged much cheaper because they are constantly monitored and strict legal requirements must be met.
[0005] Der Einsatz der vorstehend unter Punkt 1 genannten Epoxydharz oder Polyurethan-Harz Feststoff-Isolierungen als Elektrogiessharzlsolierungen stösst bei hohen Spannungen an Grenzen infolge der durch Erwärmung im Innern der Wandler hervorgerufenen mechanischen Spannungen. The use of the above-mentioned under item 1 epoxy resin or polyurethane resin solid insulation as Elektrogiessharzlsolierungen encounters at high voltages at limits due to the induced by heating inside the transducer mechanical stresses.
[0006] Mit Ölpapier- und SF6-Isolierungen ausgestattete Hochspannungs-Messwandler sind arbeitsintensiv in der Herstellung. Um kostengünstiger produzieren zu können, sollen diese arbeitsintensiven Isolierungen durch eine kostengünstigere Isolierung ersetzt werden. Equipped with oil paper and SF6 insulation high-voltage transducers are labor intensive in the production. In order to produce more cost-effectively, these labor-intensive insulation should be replaced by a more cost-effective insulation.
[0007] Als Beispiel eines Hochspannungs-Messwandlers ist in Fig. 1 im Schnitt ein Messteil eines Hochspannungsstromwandlers gemäss dem Stand der Technik mit einer Öl-Papierisolierung 512 gezeigt. Der Hochspannungsstromwandler umfasst ein Gehäuse (Kopf) 501 aus Metall, welches auf Hochspannungspotential 516 liegt. Ebenfalls umfasst der Hochspannungsstromwandler einen Leiter 502, der einen zu messenden Strom lp führt und wie das Gehäuse 501 auf Hochspannungspotential 516 liegt. In einer inneren Kernschale 503 sind Messkerne 504 für die Erfassung des Stroms Ip eingebaut. Ein Spalt 505 zwischen der Öl-Papierisolierung 512 und dem Gehäuse 501 ist mit Öl gefüllt. Eine Durchführung 506 (gesteuerte Isolierung) umfasst ein metallisches Trägerrohr 507 auf Erdpotential 508 und einen beliebigen Isolierstoff 509, z.B. Öl-Papier (OIP), harzimprägniertes Krepp-Papier (RIP), Hartpapier (RBP), Folien mit einem geeigneten Imprägniermittel wie SF6, Luft oder Öl. Ein Isolator 510 ist der notwendige Isolator zwischen dem Gehäuse auf Hochspannungspotential 516 und Erde. Ein Kompensationsbalg 511 ist für Öl-Papier-Isolierungen notwendig und kompensiert eine temperaturbedingte Volumenänderung des Öls. As an example of a high voltage transducer is shown in Fig. 1 in section a measuring part of a high voltage current transformer according to the prior art with an oil-paper insulation 512. The high voltage current transformer comprises a metal housing (head) 501 which is at high voltage potential 516. Also, the high voltage current transformer includes a conductor 502 which carries a current lp to be measured and how the housing 501 is at high voltage potential 516. In an inner core shell 503 measuring cores 504 are installed for the detection of the current Ip. A gap 505 between the oil-paper insulation 512 and the housing 501 is filled with oil. A feedthrough 506 (controlled isolation) comprises a metallic carrier tube 507 at ground potential 508 and any insulator 509, e.g. Oil paper (OIP), resin impregnated crepe paper (RIP), kraft paper (RBP), films with a suitable impregnating agent such as SF6, air or oil. An insulator 510 is the necessary insulator between the housing at high voltage potential 516 and ground. A compensating bellows 511 is necessary for oil-paper insulation and compensates for a temperature-related volume change of the oil.
[0008] In Fig. 2 ist im Schnitt ein Hochspannungs-Spannungswandler gemäss dem Stand der Technik als weiteres Beispiel gezeigt. Der Hochspannungs-Spannungswandler umfasst ein Gehäuse 52 3b, welches auf Erdpotential 528 liegt, eine trapezförmige Lagenwicklung 531 mit Isolierung, eine Durchführung 526, einen Isolator 529 und einen Eisenkern 524. Als Isolierung zwischen einer Hochspannungs-Elektrode 521 auf Hochspannungs-Potential 536 und einer Erdelektrode 523a auf Erdpotential 528 bzw. dem Gehäuse 523b (Erdpotential 528) wird eine Öl-Papier-Isolierung 532 verwendet. Unterhalb der Erdelektrode 523a ist eine Sekundärwicklung 535 angeordnet. Der Hochspannungs-Spannungswandler umfasst als Spannungsanschluss 522 ein Metallrohr 527 in der Durchführung 526 mit einem Aktivteil, wobei der Spannungsanschluss 522 mit der Hochspannungs-Elektrode 521 verbunden ist. Die trapezförmige Lagenwicklung 531 ist mit der Hochspannungs-Elektrode 521 und der Erdelektrode 523a (Erdpotential 528) verbunden. Der Hochspannungs-Spannungswandler umfasst einen Ölspalt 525, analog zum Spalt 505 (siehe Fig. 1). Die Öl-Papier-Isolierung umfasst eine Lagenisolierung zwischen der trapezförmigen Lagenwicklung 531 und einer Enddistanz-Isolierung 533. Die Enddistanz-Isolierung 533 ist zwischen einem Lagen-Wicklungsende 534 und dem Gehäuse 523b auf Erdpotential 528 angeordnet. In Fig. 2, a high voltage voltage converter according to the prior art is shown in section as another example. The high voltage voltage converter comprises a housing 52 3b, which is at ground potential 528, a trapezoidal layer winding 531 with insulation, a bushing 526, an insulator 529 and an iron core 524. As insulation between a high voltage electrode 521 to high voltage potential 536 and a Earth electrode 523a at ground potential 528 and the housing 523b (ground potential 528), an oil-paper insulation 532 is used. Below the earth electrode 523a, a secondary winding 535 is arranged. The high-voltage voltage converter comprises as a voltage connection 522 a metal tube 527 in the bushing 526 with an active part, the voltage connection 522 being connected to the high-voltage electrode 521. The trapezoidal layer winding 531 is connected to the high voltage electrode 521 and the ground electrode 523a (ground potential 528). The high-voltage voltage converter comprises an oil gap 525, analogous to the gap 505 (see FIG. 1). The oil-paper insulation comprises a ply insulation between the trapezoidal ply wrap 531 and a final-distance insulation 533. The end-distance insulation 533 is disposed between a ply winding end 534 and the housing 523b at ground potential 528.
[0009] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochspannungs-Messwandler vorzuschlagen, welcher die mit einer Öl- oder SF6-Isolierung verbundenen Nachteile nicht aufweist, auch bei hohen Spannungen einsetzbar ist und kostengünstig hergestellt werden kann. The present invention has for its object to provide a high-voltage transducer, which does not have the disadvantages associated with an oil or SF6 insulation, can also be used at high voltages and can be produced inexpensively.
[0010] Diese Aufgabe wird durch den erfindungsgemässen Hochspannungs-Messwandler gelöst, wie er im unabhängigen Patentanspruch 1 definiert ist. Der unabhängige Patentanspruch 10 bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemässen Hochspannungs-Messwandlers. Vorheilhafte Ausführungsvarianten ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen. This object is achieved by the inventive high-voltage transducer, as defined in independent claim 1. The independent claim 10 relates to a method for producing a high-voltage transducer according to the invention. Vorheilhafte embodiments emerge from the dependent claims.
[0011] Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass ein erfindungsgemässer Hochspannungs-Messwandler eine Isolierung aufweist, die eine flexible und komprimierbare Silikon-Gel-Isolierung umfasst. Eine komprimierbare Isolierung erlaubt den Einsatz vorhandener Wandlerköpfe für stark variierende Temperaturbereiche. The essence of the invention is that a high voltage transducer according to the invention comprises an insulation comprising a flexible and compressible silicone gel insulation. Compressible insulation allows the use of existing transducer heads for widely varying temperature ranges.
[0012] Im Speziellen ist der erfindungsgemässe Hochspannungs-Messwandler ein Stromwandler mit einer Kopfisolierung gegen Erde für die Messung eines Stromes in einer Schaltanlage, wobei die Isolierung zwischen Hochspannung und Erde die flexible und komprimierbare Silikon-Gel-Isolierung umfasst. In particular, the inventive high-voltage transducer is a current transformer with a head insulation against ground for the measurement of a current in a switchgear, wherein the insulation between high voltage and ground includes the flexible and compressible silicone gel insulation.
[0013] Im Speziellen ist der erfindungsgemässe Hochspannungs-Messwandler ein induktiver Spannungswandler für die Messung einer Primärspannung Up zwischen Phase und Erde oder zwischen Phase und Nullleiter in Ein-, Zwei- und Dreiphasensystemen, mit einer Primärwicklung und einer oder mehreren Sekundärwicklungen, wobei die Isolierung zwischen Lagenwicklung und Gehäuse die flexible und komprimierbare Silikon-Gel-Isolierung umfasst. In particular, the inventive high-voltage transducer is an inductive voltage transformer for measuring a primary voltage Up between phase and earth or between phase and neutral in one, two and three-phase systems, with a primary winding and one or more secondary windings, the insulation between ply winding and housing comprising flexible and compressible silicone gel insulation.
[0014] Im Speziellen weist die flexible und komprimierbare Silikon-Gel-Isolierung des erfindungsgemässen Hochspannungs-Messwandler mindestens ein Harz und einen Härter auf, z.B. WACKER SilGel® 612. Die hervorragenden Eigenschaften von elektrischen Zweikomponenten-Harzen (Epoxyd- und Polyurethanharz) führen zu einer Isolierung, die eine sehr niedrige Viskosität im nicht polymerisierten Zustand besitzt und sich leicht entgasen und vergiessen lässt. Diese Eigenschaften und eine Summe von Versuchen und Überlegungen führten zu der Auswahl eines Zweikomponenten Silikongel-Giessharzes. Das WACKER SilGel® 612 ist eine giessbare, bei Raumtemperatur additions-vernetzende, Zweikomponenten-Silikonisolierung. Es vulkanisiert nicht zu einem Silikongummi im herkömmlichen Sinn, sondern ergibt eine weiche gelartige Isolierung. Diese ist durch die folgenden Merkmale charakterisiert: sie besitzt eine sehr niedrige Härte (Silikon-Gel), ist eine glasklare Verbindung, besitzt eine ausgeprägte Eigenklebrigkeit und weist exzellente Isolierungseigenschaften auf. Desweiteren wird das WACKER SilGel® 612 ohne Anteile an freien Silikonflüssigkeiten geliefert. Das vernetzte Silikon-Gel ist weich und flexibel. Es weist eine hohe dielektrische Festigkeit auf, die den Betriebsfeldstärken der Ölpapier-Isolierungen des Stands der Technik entsprechen. Die mit dem verwendeten Silikon-Gel hergestellte Isolierung lässt sich in den folgenden Temperaturbereichen einsetzen, die typischerweise für Hochspannungs-Messwandler gefordert werden: Aussentemperatur von -50°C bis +60°C bzw. Einsatztemperatur der Isolierung aufgrund der Eigenerwärmung des Hochspannungs-Messwandlers von -50°C bis +100°C. Specifically, the flexible and compressible silicone gel insulation of the high voltage transducer of the present invention comprises at least a resin and a hardener, e.g. WACKER SilGel® 612. The excellent properties of two-component (epoxy and polyurethane resin) resins result in insulation that has a very low viscosity in the unpolymerized state and that allows for easy degassing and shedding. These properties and a sum of trials and considerations led to the selection of a two component silicone gel casting resin. The WACKER SilGel® 612 is a pourable, room temperature addition-curing, two-component silicone insulation. It does not vulcanize to a silicone rubber in the conventional sense, but gives a soft gel-like insulation. This is characterized by the following features: it has a very low hardness (silicone gel), is a crystal-clear compound, has a pronounced self-tackiness and has excellent insulating properties. In addition, WACKER SilGel® 612 will be delivered without any free silicone fluids. The cross-linked silicone gel is soft and flexible. It has a high dielectric strength, which corresponds to the operating field strengths of the prior art oil paper insulation. The insulation produced with the silicone gel used can be used in the following temperature ranges, which are typically required for high-voltage transducers: outside temperature of -50 ° C to + 60 ° C or operating temperature of the insulation due to the self-heating of the high-voltage transducer of -50 ° C to + 100 ° C.
[0015] Im Speziellen weist die flexible und komprimierbare Silikon-Gel-Isolierung des erfindungsgemässen Hochspannungs-Messwandler einen komprimierbaren Füllstoff auf. Für die Komprimierbarkeit des Basismaterials, zur Senkung der Kosten und zur Reduzierung des Gewichts des Basismaterials wurde ein Füllstoff aus komprimierbaren Mikrohohlkugeln durch Versuche ermittelt, die mit Gas, z.B. mit Pentan oder Isobutan, gefüllt sind. Es wurden verschiedene Füllgrade (z.B. 10%, 3 0%, 50%) untersucht und Druckversuche vorgenommen, um die geforderte Komprimierbarkeit zu erreichen. Verschiedene Mikrohohlkugeln mit unterschiedlicher Kugelgrösse, -Beschichtung, -Material und Füllgas wurden als Füllstoff getestet. Durchschlagsversuche mit Kugel-Kugel-Anordnung und Platte-Platte-Anordnung (Kriterium 1% der Durchschlagsfeldstärke) wurden vorgenommen. Die daraus resultierenden Mikrohohlkugeln haben einen Durchmesser im Bereich von 10 um bis 80 um, vorzugsweise von 2 0 um bis 3 0 um. Die Mikrohohlkugeln weisen eine Wandstärke von 1.5 um bis 2.5 um auf. Die Grösse der Kugeln ergab sich aus einem Kompromiss an die Teilentladungsfreiheit des ausgehärteten vernetzten Zweikomponentenisolierharzes, Preis, Mischbarkeit und den elektrischen Anforderungen, die durch experimentelle Durchschlagsversuche ermittelt wurden. Auch trägt der Füllstoff zur Erhöhung der Durchschlagfeldstärke und der Betriebsfeldstärke bei, ohne dass die Lebensdauer verkürzt wird. All dies geschieht unter Einbeziehung von Anforderungen zur Behandlung einer Gussoberfläche einer inneren Kernschale und einer inneren Kopf-Gehäusewand für hohe elektrische Betriebsfeldstärken. Specifically, the flexible and compressible silicone gel insulation of the inventive high voltage transducer has a compressible filler. For the compressibility of the base material, to reduce costs, and to reduce the weight of the base material, a hollow microsphere compressible filler was determined by experiments conducted with gas, e.g. with pentane or isobutane, are filled. Various fill levels (e.g., 10%, 30%, 50%) were examined and compression tests were performed to achieve the required compressibility. Different hollow microspheres with different spherical size, coating, material and filling gas were tested as filler. Puncture tests with ball-and-ball arrangement and plate-plate arrangement (criterion 1% of the breakdown field strength) were carried out. The resulting hollow microspheres have a diameter in the range of 10 μm to 80 μm, preferably from 2 μm to 3 μm. The hollow microspheres have a wall thickness of 1.5 μm to 2.5 μm. The size of the spheres resulted from a compromise on the partial discharge freedom of the cured crosslinked bicomponent insulating resin, price, miscibility and electrical requirements determined by experimental breakdown tests. Also, the filler adds to the breakdown field strength and field strength without shortening the life. All of this is done incorporating requirements for treating a casting surface of an inner core shell and an inner header housing wall for high electrical field strengths.
[0016] Im Speziellen umfasst der komprimierbare Füllstoff Mikrohohl-kugeln. Die Mikrohohlkugeln sind z.B. vom Typ Expancel 091 DE40d30 der Firma Expancel. Die besagten Mikrohohlkugeln haben sich als besonders vorteilhaft erwiesen, ein anderer Füllstoff ist aber durchaus denkbar. In particular, the compressible filler comprises hollow microspheres. The hollow microspheres are e.g. of the type Expancel 091 DE40d30 of the company Expancel. The said hollow microspheres have proven to be particularly advantageous, but another filler is quite conceivable.
[0017] Im Speziellen beträgt bei der eingesetzten Isolierung des erfindungsgemässen Hochspannungs-Messwandler der Anteil der Mikrohohlkugeln 20% bis 50%, vorzugsweise 30% bis 40%. Specifically, in the insulation used in the inventive high-voltage transducer, the proportion of hollow microspheres 20% to 50%, preferably 30% to 40%.
[0018] Im Speziellen weisen beim erfindungsgemässen Hochspannungs-Messwandler die Mikrohohlkugeln jeweils eine thermoplastische Hülle auf, die mit einer Schlichte zur Verbindung der Mikrohohlkugel mit dem Silikon-Gel versehen ist. Die Mikrohohlkugeln sind im Innern mit einem Gas, z.B. Isobutan oder Pen-tan, gefüllt. Die Schlichte hat die Funktion einer Grundierung auf der Mikrohohlkugel, damit das Silikon-Gel gut anhaften kann. Hervorragende Adhäsionskräfte (Klebrigkeit) der Isolierung an eine innere Schale des Wandlerkopfgehäuses und an der inneren Kernschale, in der die Wandlerkerne eingebaut sind, verhindern, dass sich die Isolierung von der Gehäusewand ablöst, und es deshalb zu Teilentladungen in den Spalten kommt, die zu einer Zerstörung der Isolierung führen. Specifically, in the inventive high-voltage transducer, the hollow microspheres each have a thermoplastic shell, which is provided with a size for connecting the hollow microspheres with the silicone gel. The hollow microspheres are internally filled with a gas, e.g. Isobutane or pen-tan, filled. The sizing has the function of a primer on the hollow microsphere so that the silicone gel can adhere well. Excellent adhesion forces (tackiness) of the insulation to an inner shell of the transducer head housing and to the inner core shell in which the transducer cores are installed, prevent the insulation from separating from the housing wall, and therefore partial discharges occur in the gaps leading to a Cause destruction of the insulation.
[0019] Im Speziellen ist beim erfindungsgemässen Hochspannungs-Messwandler die flexible und komprimierbare Silikon-Gel-Isolierung zwischen -50°C und +60°C Umgebungstemperatur um 15% bis 30% komprimierbar. Die notwendige Komprimierbarkeit hängt von der Grösse des Wandlergehäuses ab. Durch die Komprimierbarkeit kann der beim Stand der Technik notwendige Öl-Kompensationsbalg entfallen. Specifically, in the inventive high-voltage transducer, the flexible and compressible silicone gel insulation between -50 ° C and + 60 ° C ambient temperature by 15% to 30% compressible. The necessary compressibility depends on the size of the converter housing. Due to the compressibility of the necessary in the prior art Ölkompensationsbalg omitted.
[0020] Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemässen Hochspannungs-Messwandlers , der eine flexible und komprimierbare Silikon-Gel-Isolierung aufweist, welche ein Harz, einen Härter und einen Füllstoff umfasst, wobei das Harz mit Füllstoff und der Härter mit Füllstoff unter Vakuum getrennt vorgemischt werden. Another aspect of the present invention relates to a method for producing a high-voltage transducer according to the invention comprising a flexible and compressible silicone gel insulation comprising a resin, a hardener and a filler, wherein the resin with filler and the Hardener with filler under vacuum to be premixed separately.
[0021] Im Speziellen werden beim erfindungsgemässen Verfahren zur Herstellung eines Hochspannungs-Messwandlers Harz, Härter und Füllstoff mit einem Mischer unter Vakuum gemischt, anschliessend in ein Gehäuse unter Vakuum eingefüllt und schliesslich unter Druck gesetzt. Nach dem Einfüllen wird das Vakuum gebrochen und die Silikon-Gel-Isolierung bei 20°C um 15% bis 30% komprimiert. Das Einfüllen ermöglicht eine Minimierung des Arbeitsaufwandes für die Herstellung der Isolierung. Specifically, in the inventive method for producing a high-voltage transducer resin, hardener and filler are mixed with a mixer under vacuum, then filled into a housing under vacuum and finally put under pressure. After filling, the vacuum is broken and the silicone gel insulation compressed at 20 ° C by 15% to 30%. The filling allows a minimization of the work required for the production of the insulation.
[0022] Im Folgenden wird der erfindungsgemässe Hochspannungs-Messwandler unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand von zwei Ausführungsbeispielen detaillierter beschrieben. Es zeigen: <tb>Fig. 3<sep>einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen HochspannungsStromwandlers als Hochspannungs-Messwandler mit einer flexiblen und komprimierbaren Silikon-Gel-Isolierung; und <tb>Fig. 4<sep>einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Hochspannungs-Spannungswandlers als Hochspannungs-Messwandler mit einer flexiblen und komprimierbaren Silikon-Gel-Isolierung.In the following, the high voltage transducer according to the invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings with reference to two embodiments. Show it: <Tb> FIG. 3 shows a section through an exemplary embodiment of a high-voltage current transformer according to the invention as a high-voltage transducer with a flexible and compressible silicone gel insulation; and <Tb> FIG. 4 shows a section through an exemplary embodiment of a high-voltage voltage converter according to the invention as a high-voltage transducer with a flexible and compressible silicone gel insulation.
[0023] In Fig. 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen HochspannungsStromwandlers als Hochspannungs-Messwandler mit einer flexiblen und komprimierbaren Silikon-Gel-Isolierung 13 gezeigt, welche im Vergleich zum Stand der Technik die Öl-Papier-Isolierung 512 (siehe Fig. 1) ersetzt. Der Hochspannungsstromwandler umfasst ein Gehäuse (Kopf) 1 aus Metall, welches auf Hochspannungspotential 16 liegt. Ebenfalls umfasst der Hochspannungsstromwandler einen Leiter 2, der einen zu messenden Strom Ip führt und wie das Gehäuse 1 auf Hochspannungspotential 16 liegt. In einer inneren Kopfschale 3 sind Messkerne 4 für die Erfassung des Stroms Ip eingebaut. Eine Durchführung 6 oder gesteuerte Isolierung umfasst ein metallisches Trägerrohr 7 auf Erdpotential 8 und einen beliebigen Isolierstoff 9, z.B. Öl-Papier (OIP), harzimprägniertes Krepp-Papier (RIP), Hartpapier (RBP), Folien mit einem geeigneten Imprägniermittel wie SF6, Luft oder Öl. Ein Isolator 10 ist der notwendige Isolator zwischen dem Gehäuse auf Hochspannungspotential 16 und Erde. Eine Ölausdehnungskomponente (siehe Kompensationsbalg 511 in Fig. 1), die für Öl-Papier-Isolierungen notwendig ist und eine temperaturbedingte Ausdehnung des Öls kompensiert, wird nicht benötigt. In Fig. 3, a first embodiment of an inventive high voltage current transformer is shown as a high voltage transducer with a flexible and compressible silicone gel insulation 13, which in comparison to the prior art, the oil-paper insulation 512 (see FIG ) replaced. The high-voltage current transformer comprises a housing (head) 1 made of metal, which is at high voltage potential 16. Likewise, the high-voltage current transformer comprises a conductor 2, which leads a current Ip to be measured and how the housing 1 is at high-voltage potential 16. In an inner head shell 3 measuring cores 4 are installed for the detection of the current Ip. A bushing 6 or controlled insulation comprises a metallic carrier tube 7 at ground potential 8 and any insulating material 9, e.g. Oil paper (OIP), resin impregnated crepe paper (RIP), kraft paper (RBP), films with a suitable impregnating agent such as SF6, air or oil. An insulator 10 is the necessary insulator between the housing at high voltage potential 16 and ground. An oil expansion component (see compensating bellows 511 in Fig. 1), which is necessary for oil-paper insulation and compensates for temperature-induced expansion of the oil, is not needed.
[0024] In Fig. 4 ist ein Schnitt durch ein zweites Ausführungsbei-spiel eines erfindungsgemässen Hochspannungs-Spannungswandlers als Hochspannungs-Messwandler mit einer flexiblen und komprimierbaren Silikon-Gel-Isolierung 3 6 gezeigt, welche im Vergleich zum Stand der Technik die Enddistanz-Isolierung 533 (siehe Fig. 2) und den Ölspalt 525 (siehe Fig. 2) ersetzt. Der Hochspannungs-Spannungswandler umfasst ein Gehäuse 23b, welches auf Erdpotential 28 liegt, eine Hochspannungs-Elektrode 21 auf Hochspannungspotential 36, eine Erdelektrode 23a und einen Eisenkern 24. Unterhalb der Erdelektrode 23a ist eine Sekundärwicklung 35 angeordnet. Der Hochspannungs-Spannungswandler umfasst als Spannungsanschluss ein Metallrohr 27 in einer Durchführung mit einem Aktivteil 29, wobei der Spannungsanschluss mit der Hochspannungs-Elektrode 21 verbunden ist. Eine trapezförmige Lagenwicklung 31 als Primärwicklung mit Lagenwicklungen und einem Lagen-Wicklungsende 3 4 sind an der Hochspannungs-Elektrode 21 und dem Erdpotential 2 8 angeschlossen. Die Isolierung zwischen den Lagenwicklungen muss weiter bestehen bleiben für den Aufbau der trapezförmigen Lagenwicklung 31. Die Isolierung zwischen den Lagenwicklungen muss kompatibel mit der Silikon-Gel-Isolierung sein, und die Silikon-Gel-Isolierung muss sehr gut an den Lagenwicklungen haften, damit sich keine Spalten bilden können, die zu Teilentladungen führen. In Fig. 4 is a section through a second Ausführungsbei-game of an inventive high voltage voltage converter as a high voltage transducer with a flexible and compressible silicone gel insulation 3 6 shown, which in comparison to the prior art, the end distance insulation 533 (see Fig. 2) and the oil gap 525 (see Fig. 2) replaced. The high voltage voltage converter comprises a housing 23b, which is at ground potential 28, a high voltage electrode 21 at high voltage potential 36, a ground electrode 23a and an iron core 24. Below the ground electrode 23a, a secondary winding 35 is arranged. The high-voltage voltage converter comprises as a voltage connection a metal tube 27 in a passage with an active part 29, wherein the voltage terminal is connected to the high-voltage electrode 21. A trapezoidal layer winding 31 as a primary winding with layer windings and a layer winding end 3 4 are connected to the high voltage electrode 21 and the ground potential 2 8. The insulation between the ply windings must continue to exist for the construction of the trapezoidal ply winding 31. The insulation between the ply windings must be compatible with the silicone gel insulation, and the silicone gel insulation must adhere very well to the ply windings so that it can can not form columns that lead to partial discharges.
[0025] Zu den vorbeschriebenen Hochspannungs-Messwandler sind weitere konstruktive Variationen realisierbar. Insbesondere sind Kombinationen der verschiedenen Ausführungsbeispiele denkbar. To the above-described high-voltage transducers further structural variations can be realized. In particular, combinations of the various embodiments are conceivable.
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