DE1539105A1 - Elektrischer Leistungskondensator mit Steuerung der Spannungsbeanspruchung - Google Patents

Description

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Elektrischer Leistungskondensator mit Steuerung ' der Spannungabeanspruchung

J?ür diese Anmeldung wird dio. Priorität der entsprechenden USA-Anmeldung Ser.No. 447 111 vom 9.4.1965 beansprucht.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Leistungs- f kondensator aus mehreren, insbesondere parallel geschaltoten Kondensatorwickeln oder Wickelpaketen, die in einem mit fliisaigem Dielektrikum gefüllten Gehäuse angeordnet sind. In den Wickeln d.es Kondensators kann auch eine innere Reihenschaltung dor Beläge vorgenommen sein.

Es ist.bekannt, daß bei derartigen Kondensatoren die höchste Spannungsbeanspruchung am Boden der Wickel bzw. Wickelpakete

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auftritt, wo diese sich in unmittelbarer Nähe des Gehäuses befinden. Das gleicheist der Fall, wenn die Wickelpakete jeteils von besonderen metallischen Halteteilen umfaßt werden, da die Halteteile auf Gehäusepotential liegen.

Der größere Teil des dort vorhandenen Potentialunterschiedes wird zwischen den Kanten der hoch3pannungsseitigen Beläge und den Kanten des überstehenden, das Dielektrikum der Wickel bildenden Isoliermaterials abgebaut. Die Größe des Abstandeo zwischen diesen Kanten richtet sich dabei nach der Höhe de3 vorhandenen Potentialunterschiedes, wobei auch die wesentlich

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höheren Prüfspannungen zu berücksichtigen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese am Boden der Wickel bzw. Wickelpakete herrschende Spannungsbeanspruchung zu verringern. Gemäß der Erfindung ist am Boden der Wickel bzw. der Wickelpakete zwischen dem Gehäuse bzw. den Gehäusepotential führenden Halteteilen und den unteren Stirnflächen dor Wickel ein isolierter, die Stirnflächen der Wickel überdeckender Bandleiter angeordnet, der auf einem mittleren Potential zwischen Hochspannungs- und Gehäusepotential liegt. Dadurch wird der gesamte Spannungsabfall am Boden der Wickel aufgeteilt, wobei ein Teil zwischen den Kanten der Hochspannungsbeläge und dem Bandleiter und der andere Teil zwischen dem Bandleiter und dem Kondensatorgehäuse bzw. den Gehäusepotential führenden'Halteteilen liegt. Das Potential des Bandleiters ist

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• so gewählt ι daß ate Spannungsbeanspruchung zwischen den Kanten - άer Beläge und den Kanten des Dielektrikums der wickel auf Werte ■begrenzt ist, die bei der Prüfung und bei den meisten Betriebsbedingungen zulässig sind. Durch diese Steuerung ,der Spannungsbeanspruchung am Boden der Wickel werden die Kanten der Beläge, insbesondere der Hoehspannungsbeläge, entlastet, indem die dort herrschende Feldstärke herabgesetzt ist. Dadurch ergibt sich auch die Möglichkeit, den Abstand zwischen diesen Kanten zu verringern bzw. eine höhere Spannung an die Beläge zu legen.

Es empfiehlt sich, den isolierten Bandleiter elektrisch mit einem auf einem mittleren Potential befindlichen Belag eines

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Wickels zu verbinden. Da es im allgemeinen üblich ist, zwischen ;

den Ausgangsklemmen des Kondensators einen Widerstandskreis parallel zum Kapazitätskreis zu schalten, der zur Entladung der Kondensatorbeläge dient, wenn der Kondensator nicht in Betrieb ist, kann man das gewünschte mittlere Potential auch an den Widerstandskreia abnehmen.

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Im folgenden sei die Erfindung an Hand des in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Figur 1 zeigt teilweise im Schnitt eine Seitenansicht eines aus parallel geschalteten Wickeln bestehenden Wickelpaketes eines Einphasenkondensators.

Figur 2 und 3 zeigen Schnitte durch den gemäß der Erfindung vorgesehenen isolierten Bandleiter.

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Figur 4 zeigt da3 elektrische Schaltbild des dargestellten <.. Wickelpaketes.

Das Wickelpaket 1 des einphasigen elektrischen Iieistungskondensatora "besteht aus mehreren parallel geschalteten Wickeln 2. Diese sind durch ein auf Gehäusepotential liegendes Halteteil 3 umfaßt, das aua einem die größeren Seitenflächen und den Boden des Wickelpakotes 1 umgebenden U-förtaigen metallischen Hahmen 4 und seitlichen Äbdeckplatten 5 gebildet ist. Das Halteteil 3 gibt dem Wickelpaket 1 den mechanischen Halt und wird in ein nicht dargestelltes Gehäuse eingesetzt, das den gesamten Kondensator wetterfest umschließt. Zwischen dem Halteteil 3 und dem Gehäuse besteht ein metallischer Kontakt, so daß die im Wickelpaket entstehende Wärme gut nach außen abgeführt werden kann.

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Pie einzelnen Wickel 2 des Wiekelpaktfces 1 bestehen aus umeinander gewickelten, aus Metallfolien gebildeten Belägen, zwischen' denen Papierlagen als Dielektrikum angeordnet sind. Die Beläge sind innerhalb der Wickel so angeordnet, daß sie eine innere Reihenschaltung von Teilkapazitäten 6 bilden. Dabei sind in jedem Wickel die außcnliegenden Endbeläge 7 jeweils aus dem Papiirdielektrikum herausgeführt und mehrmals um den Wickel herumgewickelt, so daß dadurch die nebeneinander liegenden Wickel 2 jeweils elektrisch parallel geschaltet werden. Diese Parallelschaltung der Endbeläge 7 ist mit dem Gehäuse und einer Ausgangsklemme 8 des Kondensators verbunden, so daß das Gehäuse

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das Potential der Endbeläge 7 führt. Die hachspannungsseitigen ; Beläge 9 der einzelnen Wickel 2 liegen im Inneren und sind durch herausgeführte Ableitungen ebenfalls untereinander parallel geschaltet und mit der Hochspannungsklemme 10 verbunden. Dem gesamten Kapazitätskreis des Wickelpaketes liegt ein Widerstands--■kreis 11 parallel, der die Kondensatorbeläge auf eine ungefährliche End spannung entlädt, wenn der Kondensator außer Betrieb gesetzt ist. · ■ ... '

Am Boden des Wickelpaketes 1 herrscht die höchste Spannungsbeanspruchung, da sich die Ränder 12 der' hochspannungsseitigen Endbeläge 9 in unmittelbarer Nahe der Gehäusepotential führenden Halteteile 3 befinden. Dabei wird der größte Teil des Potentialunterschiedes zwischen, den Kanten 12 und den Halteteilen 3 zwischen den Kanten 12 und den Kanten 13 der überstehenden, zwischen den Belägen angeordneten, das Dielektrikum des Wickels bildenden Papierschichten abgebaut. Zur Entlastung der Spannungsbeanspruchung zwischen den Kanten 12 und 13 ist gemäß der Er- ; findung der isolierte Bandleiter t4 im Wickelpaket 1 angeordnet. | Der isolierte Bandleiter 1"4 besteht au3 aufgewickelten flachgepreSten Aluminiumfolien 15, über die lagenförmiges Isoliermaterial 16 gewickelt ist. Das Isoliermaterial 1β überdeckt dabei alle Kanten der Aluminiumfolien 15. Der isolierte Bandleiter 14 ist mit Hilfe der Ableitung 17 mit einem auf mittlerem Potentialbefindlichen Belag 18 des am Außenrand des Wickelpaketes liegenden Wickels 1 verbunden. Dadurch besitzt der gesamte Bandleiter . 14 das mittlere Potential des Belages 18. *

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Der Bandleiter 14 ist so gefaltet, daß er zwei Sehonkel 20 und 21 bildet. Der Schenkel 20 verläuft neben der Seitenfläche "■ des wickelpaketeö 1, während der Schenkel 21 am Boden des Wickelpaketes 1 angeordnet ist und die gesamten unteren Stirnflächen der Wickel 2 überdeckt. Der Schenkel 21 liegt also zwischen den unteren Stirnflächen der Wickel 2 und dem Boden des Halteteiles Das zwischen den Kanten 12 der hochspannungsführenden Beläge 9 der Wickel 2 und dem auf G-ehäusepotential liegenden Halteteil 3 bestehende elektrische feld wird durch den auf einem mittleren Potential liegenden Bandleiter 14 so unterteilt, daß zwei im wesentlichen getrennte Felder auf jeder Seite des Bandleiters entstehen, wobei die Randeffekte der Feldlinie an den Rändern des Bandleiters vernachlässigt werden könnten. Außerdem liegen diese Ränder des Bandleiters außerhalb der Begrenzungsflächen der Wickel. Durch diese Aufteilung der Felder wird die Feldstärke an den Kanten der Beläge in üen Wickeln 2 herabgesetzt. Die Steuerung der Spannungsbeanspruchung in dem Feld zwischen dem Bandleiter 14 und deni Halteteil 3 erfolgt durch die Isolierung 16 des Bandleiters.

Wenn sich der Bandleiter 14 auf einem genau mittleren Potential befindet, so ist die Verteilung der Spannungsbeanspruchung auf jeder Seite des Bandloiters im allgemeinen symmetrisch. Da in einem Wickel mit innerer Reihenschaltung der Beläge die Spannungsverteilung infolge von Fertigungstoleranzen nicht immer ganz gleichmäßig ist, ist sur genauen Festlegung des Potentials des Bandleiters 14 der dem Kapazitätskreis des Kondensators parallel

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geschaltote WiderstandskreiB 11 im gleichen Verhältnis wie äör Wickel 19 unterteilt und der dem gewünschten Potential dee Belage» 18 entsprechende Punkt 22 im Widerstandskreis 11 ■ ist obonfall8 mit dem Bandleiter 14 verbunden.

pie Anwendung dor Erfindung ist nicht auf das dargeotellte Auaführungebeispiel beschränkt. Sie eignet sich auch für die Vorwendung bei ein- oder mehrphasigen LeiBtungskonäensatoren, deren. Wickel keine innere Reihenschaltung aufweisen. Sie kann außerdem auch bei Kondenoatoren vorgesehen werden, bei denen ™ eine Isolierung der Wickelpakete vorgesehen ist, da durch die Einführung de3 isolierten, die Spannungsbeanspruchung am Boden des T/ickelpaketeo steuernden Bandleiters die Isolierung deo Wickelpaketes wesentlich geringer gewählt werden kann.

4 Figuren
4 Ansprüche

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Claims (4)

1. Patentansprüche

   λ Elektrischer Leistungskondensator aus mehreren,' insbesondere parallel geschalteten Kondensatorwickeln oder Wickelpaketen, die in einehi mit flüssigen Dielektrikum gefüllten Gehäuse angeordnet sind, wobei insbesondere in den Wickeln eine innere Reihenschaltung der Beläge vorgenommen iot, dadurch gekennzeichnet, daß am Boden der Wickel (2) bzw. der Wickelpakete (i) zwischen dem Gehäuse bzw. den Gehäusepotential führenden Halteteilen (3) und den unteren Stirnflächen der Wickel (2) ein isolierter, die Stirnflächen der Wickel überdeckender Bandleiter (14) angeordnet ist, der auf einem mittleren Potential zwischen Hochspannuiigs- und Gehäusepotential liegt. '
2. 2. Elektrischer Leistungakonäensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der isolierte Bandleiter (14) aus aufgewickelter, flachgepreßter Metallfolie (15) besteht, über die lagenförmigoo Isoliermaterial (16) gewickelt ist.
3. 3. Elektrischer Leistungekondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der isolierte Bandleiter (14) mit einem auf mittleren Potential liegenden Belag (19) eines Wickels verbunden ist.

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4. 4. Elektrischer Iioistungskondensator nach Anspruch 1 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß den Teilkapazitäten des Kondensators ein Widerstandskreis (11) parallel geschaltet iot und daß der isolierte Bandleiter (H) mit einem auf mittleren
   "Potential befindlichen Punkt (22) de3 Widerstandskreiaes
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