DE1514203C3

DE1514203C3 -

Info

Publication number: DE1514203C3
Application number: DE19511514203
Authority: DE
Inventors: Dieter Prof.Dr.-Ing. 3300 Braunschweig Kind
Original assignee: Messwandler-Bau 8600 Bamberg GmbH
Current assignee: Messwandler-Bau 8600 Bamberg GmbH
Priority date: 1951-01-28
Filing date: 1951-01-28
Publication date: 1974-05-22
Also published as: DE1514203A1; DE1514203B2

Description

Bei den heute gebräuchlichen Preßgaskondensatoren nach Schering-Vieweg für hohe und höchste Spannungen, wie sie für Messungen, insbesondere Verlustfaktormessungen, Wandlereichungen usw. benötigt werden, bestehen der Hochspannungsbelag und der Niederspannungsbelag aus einander umschließenden, koaxialen Metallzylindern, die in einem mit Preßgas gefüllten Isolierrohr untergebracht sind. Hierbei ist der Hochspannungsbelag an dem auf Hochspannungspotential befindlichen metallischen Deckel des Isolierrohres befestigt, während der von dem Hochspannungsbelag umschlossene zylindrische Niederspannungsbelag von einer auf der geerdeten Bodenplatte des Isolierrohres befestigten Säule getragen wird. Diese bekannten Preßgaskondensatoren zeichnen sich durch einen niedrigen Verlustfaktor und Unabhängigkeit von Außen- oder Fremdfeldern aus. Schwierigkeiten bereitet jedoch die Außenisolation, da das Feld nicht durch Zwischenelektroden gesteuert, sondern das Potential in einer Stufe abgebaut wird. Ferner ist ein koaxiales Zylinderfeld elektrostatisch ungünstig; d. h. es ist eine hohe Durchschlagsfestigkeit erforderlich, die man bei den bisherigen Ausführungen durch Anwendung eines hohen Drukkes im Preßgasbehälter, bei Verwendung von Stickstoff etwa in Höhe von 14atü, erreicht hat (Keller: »Konstanz der Kapazität von Preßgaskondensatoren« ETZ-A, Bd. 80 — 1959 — Seite 757 bis 761).With the compressed gas condensers according to Schering-Vieweg in use today for high and highest Voltages as required for measurements, in particular loss factor measurements, conversion ranges, etc. the high-voltage surface and the low-voltage surface consist of enclosing, coaxial metal cylinders, which are housed in an insulating tube filled with compressed gas. Here, the high-voltage coating is on the metallic one which is at high-voltage potential Cover of the insulating tube fastened, while the cylindrical enclosed by the high-voltage coating Low-voltage covering carried by a column attached to the earthed base plate of the insulating tube will. These known compressed gas capacitors are characterized by a low loss factor and Independence from external or external fields. However, the external insulation causes difficulties, because the field is not controlled by intermediate electrodes, but the potential is reduced in one step will. Furthermore, a coaxial cylinder field is electrostatically unfavorable; d. H. it is high dielectric strength required, which one in the previous versions by applying a high pressure in the compressed gas tank, when using nitrogen, has reached about 14atü (cellar: "Constancy of the capacity of compressed gas capacitors" ETZ-A, vol. 80 - 1959 - pages 757 to 761).

Ferner sind Preßgaskondensatoren mit zueinander koaxialen Hoch- und Niederspannungsbelägen bekannt, deren mit Preßiias tiefüilter Isolator aus zwei oder mehr Einzelteilen zusammengesetzt ist. Zum Zwecke einer gleichmäßigen Steuerung der Spannung längs des Isolators sind leitende Verbindungsteile der Einzelteile des Isolators an Beläge einer Kondensatordurchl'ührung angeschlossen, die im Innern des Isolators zwischen Innenwand und dem Träger des einen Belages des Preßgaskondensators angeordnet ist (schweizerische Patentschrift 345 074).Furthermore, compressed gas capacitors with coaxial high and low voltage layers are known, their insulator made of two deeply filtered with Preßiias or more individual parts is put together. For the purpose of smooth control of the tension Along the insulator, there are conductive connecting parts of the individual parts of the insulator on linings of a condenser lead-through connected inside the insulator between the inner wall and the support of the a lining of the compressed gas condenser is arranged (Swiss patent 345 074).

Schließlich ist ein Hochspannungskondensator mit ίο einem mit Preßgas gefüllten Behälter bekannt, dessen Hoch- und Niederspannungsbeläge in Achsrichtung des Behälters übereinander angeordnet sind und eine halbkugel- bzw. kugelförmig gewölbte Oberfläche aufweisen (britische Patentschrift 221 495). Die Erfindung betrifft einen Hochspannungskondensator mit in einem mit Preßgas gefüllten oder hocheyakuierten Behälter angeordneten, auf den einander zugewandten Seiten eine halbkugelförmig oder annähernd halbkugelförmig gewölbte Oberfläche aufweisenden und in Achsrichtung des Behälters übereinander angeordneten Hoch- und Niederspannungsbelägen. Finally, a high-voltage capacitor with ίο a container filled with compressed gas is known, its High and low voltage pads are arranged one above the other in the axial direction of the container and one have hemispherical or spherical curved surface (British patent specification 221 495). The invention relates to a high-voltage capacitor with or filled with compressed gas arranged hocheyakuierten container, on the mutually facing sides a hemispherical or having an approximately hemispherical curved surface and in the axial direction of the container High and low voltage coverings arranged one above the other.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen derartigen Hochspannungskondensator so auszubiiden, daß man von den Hoch- und Niederspannungsbelägen ausgehend einen etwa symmetrischen Spannungsabbau sowohl zum hochspannungsseitigen Ende als auch zum auf Erdpotential liegenden Ende (Spannungsabbau an zwei Stellen des Isolierrohres) des Hochspannungskondensator erhält. Außerdem soll bei gegebenem Außendurchmesser des Isolierzylinders die durch die zulässige Oberflächenfeldstärke der umgebenden Luft begrenzte erreichbare Spannung wesentlich höher liegen und der Gasdruck im Preßgas- bzw. Isolierbehälter niedriger sein als bei den bekannten Anordnungen.The invention is based on the object of designing such a high-voltage capacitor in such a way that that starting from the high and low voltage coverings an approximately symmetrical stress reduction both to the high-voltage end and to the end at ground potential (Voltage reduction at two points on the insulating tube) of the high-voltage capacitor. Besides that for a given outer diameter of the insulating cylinder, the permissible surface field strength should be the surrounding air limited achievable voltage are much higher and the gas pressure be lower in the compressed gas or insulating container than in the known arrangements.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Behälter als Isolierrohr ausgebildet ist und daß eine im wesentlichen zylindrische Zwischenelektrode, die etwa auf halber Höhe des Kondensators angeordnet ist, innerhalb des Isolierrohres über die beiden Beläge geschoben ist und diese so umhüllt, daß die Achse der Zwischenelektrode mit der Achse der Beläge zusammenfällt.This object is achieved according to the invention in that the container is designed as an insulating tube and that a substantially cylindrical intermediate electrode which is approximately halfway up the capacitor is arranged, is pushed over the two coverings within the insulating tube and envelops them in such a way that that the axis of the intermediate electrode coincides with the axis of the pads.

Der gleichmäßige Spannungsabbau an zwei Stellen des Isolierrohres wird dadurch gewährleistet, daß sich das Potential der die Hoch- und Niederspannungsbeläge umfassenden Zwischenelektrode von selbst, d. h. ohne die Verwendung von äußeren oder in den Hochspannungskondensator eingebauten inneren Zusatzkapazitäten etwa auf die halbe Gesamtspannung einstellt, da die Kapazitäten zwischen dem Hochspannungsbelag und der Zwischenelektrode einerseits und dem Niederspannungsbelag und der Zwischenelektrode andererseits wenigstens annähernd gleich sind. Durch das Hineinragen des oberen bzw. unteren Endes der Zwischenelektrode in den jeweiligen Schlagweitenteil (Isolierrohr) erhält man die erwünschte Verringerung der Oberflächenfeldstärke am Außendurchmesser des Isolierrohres. Durch entsprechende Formgestaltung und/oder Lage der Zwischenelektrode gegenüber den kugel- oder halbkugelförmigen Belägen kann das Potential der Zwischenelektrode auf den günstigsten Wert gebracht werden. Eine noch bessere Vergleichmäßigung der Spannungsverteilung längs der Oberfläche des Isolierrohres läßt sich bei dem Kondensator gemäß der Erfindung dadurch erreichen, daß in dem Isolierrohr weitereThe even stress reduction at two points on the insulating tube is ensured by the fact that the potential of the intermediate electrode comprising the high and low voltage coverings by itself, d. H. without the use of additional external capacitors or internal capacitors built into the high-voltage capacitor adjusts to about half the total voltage, since the capacitances between the high-voltage surface and the intermediate electrode on the one hand and the low-voltage coating and the intermediate electrode on the other hand are at least approximately the same. By protruding the upper or lower At the end of the intermediate electrode in the respective pitch section (insulating tube) you get the desired one Reduction of the surface field strength on the outer diameter of the insulating tube. Through appropriate Shape design and / or position of the intermediate electrode compared to the spherical or hemispherical Deposits, the potential of the intermediate electrode can be brought to the most favorable value. An even better equalization of the stress distribution along the surface of the insulating tube can be achieved in the capacitor according to the invention in that more in the insulating tube

zylindrische Zwischenelektroden in an sich bekannter Weise (wie bei einer Kondensatordurchführung) angeordnet werden, beispielsweise eine auf dem Potential 25 %, eine zweite auf dem Potential 75 % der Gesamtspannung liegend.cylindrical intermediate electrodes arranged in a manner known per se (as in the case of a condenser bushing) for example one at the potential 25%, a second at the potential 75% of the Total tension lying.

Durch die Zwischenelektrode wird das Feld zwischen den beiden übereinanderliegenden Belägen im günstigen Sinne verändert, so daß die Meßkapazität zwischen der Oberkugel (Hochspannungsbelag) und der an der Unterkugel in üblicher Weise vorgesehenen Meßkalotte steigt, die Fremdfeldbeeinflussung abnimmt und der Verlustfaktor ebenfalls niedrig wird. Versuche haben gezeigt, daß zwar keine vollkommene Unabhängigkeit von Außenfeldem wie bei dem eingangs erwähnten bekannten Preßgaskondensator nach Schering-Vieweg erreicht wird, daß aber die Fremdfeldbeeinflussung so gering ist, daß sie nicht stört.The intermediate electrode creates the field between the two superimposed coatings in the favorable sense changed, so that the measuring capacity between the upper sphere (high voltage coating) and the measuring cap provided in the usual way on the lower sphere increases, the external field influence decreases and the loss factor also becomes low. Experiments have shown that although not a perfect Independence from external fields as in the known compressed gas condenser mentioned at the beginning according to Schering-Vieweg is achieved, but that the external field influence is so small that it does not bother.

Infolge des hochspannungstechnisch besseren Verhaltens der erfindungsgemäßen Anordnung im Vergleich zu den bekannten Belaganordnungen mit koaxialen Zylindern ist es auch möglich, bei Preßgaskondensatoren den Gasdruck im Preßgasbehälter niedriger als bisher nötig zu halten. Verwendet man moderne Isoliergase, vorzugsweise Schwefelhexafluorid, kann man sogar mit einem Druck von nur 2 bis 3 atü auskommen. Dadurch wird die Herstellung des Preßgaskondensators in mechanischer Hinsicht wesentlich erleichtert und seine Betriebssicherheit beträchtlich erhöht. Die Erfindung ermöglicht also, mit geringerem wirtschaftlichen Aufwand als er bisher erforderlich war Preßgaskondensatoren für höchste Spannungen, z. B. 1000 kV und mehr, herzustellen.As a result of the higher voltage-technically better behavior of the arrangement according to the invention in comparison In addition to the known lining arrangements with coaxial cylinders, it is also possible for compressed gas capacitors to keep the gas pressure in the compressed gas container lower than previously necessary. If you use Modern insulating gases, preferably sulfur hexafluoride, can even be used with a pressure of only 2 to 3 atü. This makes the production of the compressed gas condenser from a mechanical point of view made considerably easier and its operational reliability increased considerably. The invention thus enables with less economic outlay than previously required compressed gas condensers for the highest Tensions, e.g. B. 1000 kV and more to produce.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Isolierrohr in zwei Teilrohre unterteilt ist, die mittels eines Metallflansches miteinander verbunden sind, der gleichzeitig zur Befestigung und zum Halten der Zwischenelektrode dient. Es ist aber auch möglich, bei Unterteilung des Isolierrohres in zwei Teilrohre diese durch einen Stahlzylinder miteinander zu verbinden, der dann gemeinsam mit den beiden Teilrohren als Preßgasbehälter dient und gleichzeitig die Zwischenelektrode bildet.It is particularly advantageous if the insulating tube is divided into two partial tubes, which are connected by means of a metal flange are connected to each other, at the same time for fastening and holding the intermediate electrode serves. However, it is also possible, if the insulating tube is divided into two partial tubes, to pass them through to connect a steel cylinder to each other, which then together with the two partial pipes as a compressed gas container serves and at the same time forms the intermediate electrode.

Wohl sind schon Preßgaskondensatoren für sehr hohe Spannungen bekanntgeworden, bei denen die beiden Beläge innerhalb eines Stahlzylinders untergebracht sind, der zwischen zwei Isolierrohren angeordnet ist, mit diesen zusammen den Preßgasbehälter bildet und sich etwa auf dem halben Hochspannungspotential befindet Bei diesen Preßgaskondensatoren umschließt jedoch der zylindrisch ausgebildete Hochspannungsbelag wie bei den eingangs erwähnten Kondensatoren den Niederspannungsbelag. Eine solche Belaganordnung soll aber gemäß der Erfindung gerade vermieden werden. Zudem erfordert diese Belaganordnung äußere oder innere Zusatzkapazitäten, um die Zwischenelektrode mit annähernd dem halben Hochspannungspotential zu beaufschlagen (schweizerische Patentschrift 373 105).Compressed gas capacitors for very high voltages have become known where the both coverings are housed within a steel cylinder, which is arranged between two insulating tubes is, together with these forms the compressed gas container and is approximately at half the high voltage potential In these compressed gas capacitors, however, the cylindrical high-voltage coating surrounds them as with the capacitors mentioned at the beginning, the low-voltage coating. Such According to the invention, the lining arrangement should be avoided. In addition, this requires Pad arrangement external or internal additional capacities to the intermediate electrode with approximately that to apply half the high voltage potential (Swiss patent 373 105).

ίο Die F i g. 1 zeigt in rein schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel für einen Hochspannungskondensator gemäß der Erfindung. In einem aus Hartpapier oder aus (gegebenenfalls glasfaserverstärktem) Gießharz im Schleuderverfahren hergestellten Isolierrohr 11, das oben durch einen Metalldeckel 12 mit einer Abschirmhaube 12 a, unten durch einen Metallboden 13 abgeschlossen und mit Preßgas gefüllt ist, befinden sich etwa auf halber Höhe die beispielsweise kugelförmig ausgebildeten Beläge 14, 15 in Richtung der Rohrachse übereinanderliegend. Der Hochspannungsbelag 14 ist mittels eines Rohres 16 am Deckel 12 befestigt, während der zweckmäßig mit einer Meßkalotte 15 a versehene Niederspannungsbelag 15 von einem auf dem Boden 13 befestigten Rohr 17 getragen wird. Die beiden Beläge sind umhüllt von einer im wesentlichen zylindrischen Zwischenelektrode 18, deren oberer und unterer Rand in einem Ringwulst 19 bzw. 20 endet. Zweckmäßig sind die Ränder der zylindrischen Zwischenelektrode etwas nach innen eingezogen, wie die Fig. 1 erkennen läßt, so daß die Ringwulste 19, 20 einen etwas kleineren Durchmesser haben. Die Zwischenelektrode 18 ist etwa auf halber Höhe in dem Isolierrohr 11 mittels der Halteteile 21 befestigt. Handelt es sich um ein aus Gießharz geschleudertes Isolierrohr, so können die Halteteile 21 bei der Herstellung des Isolierrohres gleich mit eingeschleudert werden, so daß sich die Befestigung der Zwischenelektrode sehr einfach gestaltet.ίο The F i g. 1 shows in a purely schematic representation an embodiment of a high voltage capacitor according to the invention. In one out Hard paper or made of cast resin (possibly glass fiber reinforced) using a centrifugal method Insulating tube 11, the top by a metal cover 12 with a shielding hood 12 a, below by a Metal bottom 13 is closed and filled with compressed gas, are located about halfway up the example spherical pads 14, 15 lying one above the other in the direction of the pipe axis. the High-voltage covering 14 is fastened to the cover 12 by means of a tube 16, while the expedient with a measuring cap 15 a provided low-voltage covering 15 of a fixed on the floor 13 Tube 17 is worn. The two coverings are encased by an essentially cylindrical intermediate electrode 18, the upper and lower edge of which ends in an annular bead 19 and 20, respectively. Are expedient the edges of the cylindrical intermediate electrode drawn in somewhat inwards, as can be seen in FIG. 1 leaves, so that the annular beads 19, 20 have a slightly smaller diameter. The intermediate electrode 18 is fastened approximately halfway up in the insulating tube 11 by means of the holding parts 21. It is about an insulating tube spun out of cast resin, so the holding parts 21 can be used in the manufacture of the insulating tube be thrown in at the same time, so that the attachment of the intermediate electrode is very easy designed.

Die Beläge 14, 15 des Preßgaskondensators gemäß der Erfindung können auch eine andere Form als die in F i g. 1 gezeichnete Kugelform haben, beispielsweise die in Fig. 2 mit α und b bezeichnete Pilzbzw. Ellipsoid-Form. Auch eine Halbkugelform mit abgerundetem Rand ist möglich.The linings 14, 15 of the compressed gas condenser according to the invention can also have a shape other than that in FIG. 1 drawn spherical shape have, for example, in Fig. 2 with α and b designated Pilzbzw. Ellipsoidal shape. A hemispherical shape with a rounded edge is also possible.

Die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen des Kondensators gemäß der Erfindung sind auch dann mit Vorteil verwendbar, wenn der Behälter 11,12, 13 nicht mit Preßgas gefüllt, sondern hochevakuiert ist.The embodiments of the capacitor according to the invention shown in the drawing are Can also be used with advantage when the container 11, 12, 13 is not filled with compressed gas, but is highly evacuated is.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. High-voltage capacitor with a container filled with compressed gas or a highly evacuated container arranged, on the mutually facing sides a hemispherical or approximately having a hemispherical curved surface and one above the other in the axial direction of the container arranged high and low voltage coverings, characterized in that the container is designed as an insulating tube and that a substantially cylindrical intermediate electrode, which is arranged approximately halfway up the capacitor, inside the insulating tube is pushed over the two coverings and envelops them in such a way that the axis of the intermediate electrode coincides with the axis of the pads.

2. High-voltage capacitor according to claim 1, characterized in that the insulating tube is divided into two sub-pipes. which are connected to one another by means of a metal flange, which serves to fix and hold the intermediate electrode at the same time.

3. High-voltage capacitor according to claim], characterized in that the insulating tube is divided into two partial tubes, which are formed by a metal cylinder forming the intermediate electrode are connected to each other.

4. High-voltage capacitor according to claim 1, characterized in that further cylindrical intermediate electrodes in a manner known per se for equalizing the voltage distribution are arranged along the surface of the insulating tube in this.