DE1638345A1

DE1638345A1 - Einpolig geerdeter giessharzisolierter Spannungswandler

Info

Publication number: DE1638345A1
Application number: DE19681638345
Authority: DE
Inventors: Noelke Dr-Ing Otto-Erich
Original assignee: Koch & Sterzel Wandler und Tra
Current assignee: Koch & Sterzel Wandler und Tra
Priority date: 1968-03-16
Filing date: 1968-03-16
Publication date: 1970-08-27

Description

Einpolig geerdeter gießharz-isolierter lipannungswandler Die Erfindung bezieht sich auf einpolig geerdete gießharz-isolierte Spannungswandler, von denen die bisher übliche Bauart in Abbildung 1 der Zeichnung in einem lotrechten Schnitt dargestellt ist.
Bei diesem Spannungswandler hat der i Senkern ein'Rückschlußjoch 1 von rechteckigem Querschnitt, das unterhalb des Gießharz-Körpers 2 mit Hilfe von Schraubenbolzen 3 zwischen zwei Hälften einer das Fundament des Wandlers bildenden Armatur 4 eingespannt ist. Diese sowie der Eisenkern haben Erdpotential.
Auf dem kreuzförmig geschichteten Hauptschenkel 5 des Eisenkernes ist mit einem Isolierstoffrohr die Sekundär-Wicklung 6 aufgebracht, die ein Potential nahe dem Erdpotential hat. Die Primär-Wicklung 7 umschließt die Sekundär-Wicklung 6 konzentrisch und ist von dem Gießharz-Körper 2 umgossen. Das- auf Erdpotential befindliche Wicklungsende

8 auf der Ihenseite der Primär-Wicklung, während sich

das andere Wicklungsende 9, das Hochspannungs-Potential aufweist, auf dein Außen-Umfang der Primär-Wicklung 7 befindet.Es ist mit der Hochspannungs--Anschlußarmatur 10 verbunden. Wenn mehrere solche Spannungswandler am Einbauart mit pa-

rallel zueinander ließden Wicklungs-Achsen 11 nebeneinan-

der aufgestellt werden, liegen die äußersten, die Wicklungsenden 9 enthaltenden Zagen der Primär-Wicklungen je zweier Spannungswandler einander nahe gegenüber. Zwischen diesen äußersten Zagen liegt die verkettete Spannung des Hochspannungsnetzes, dessen Spannung gemessen werden soll.

Diese pannunö wird aufgenommen durch das zwischen den

1a

Seitenblechen 12 des Gießharz-Körpers 2 und der Primär-

Wicklung 7 befindliche Gießharz sowie durch die Luft in dem Spalt zwischen den beiden Wandlern.
Wenn die Wandler am Einbauort möglichst eng nebeneinander aufgestellt werden, so daß sich ihre 1.Tießharz-Körper 2 an

ihren unteren Enden nalTzu berühren, beträgt der Luftspalt

zwischen den Seitezi-b-leeher-flächen 12 in Höhe der WicklunbS-

Achsen 11 nur wenige Millimeter. Da das Gießharz in der meistens eine Dielektrizitäts-Konstante vor-, etwa 3 hat und der enge Luftspalt getienüber der Saznme a er Illandatärken der Gießharz-Körper 2 gegenüber den Primär-Wicklungen 7 sehr klein ist, wird die Luft in diesem Spalt praktisch mit etwa der dreifachen Feldstärke des Gießharzes beansprucht werden.
Dieser Umstand kann zu einer derartigen Überbearspruchlznf,-führen, daß in dem Luftspalt elektrische Teilertladangen auftreten, welche die Lebensdauer der Wandler herabsetzen. Andererseits wird in der Praxis häufig gefordert, daß sich die Wandler möglichst dicht nebeneinander in die Schaltanlage einbauen lassen, damit das Schaltfels. eine möglichst kleine Seitenausdehnang hat.
Demgemäß liest der -ärfindung die Aufgabe zugrunde, gießharzisoliertee Spannungswandler so zu gestalten, daß sie unter Vermeidung einer Überbeanspruchung der genannten Art mit einem besonders geringen Mittenabstand nebeneinander aufgestellt werden können.

Das wird erfindungsgemäß in erster Linie dadurch erreicht, daß auf oder unter den Seitenflächen, die bei Aufstellung mehrerer Spannungswandler nebeneinander den benachbarten Spannungswandlern zugekehrt sind, je eine geerdete Schirmangebracht ist, die den Luftraum zwischen den Wandlern entlastet. Beispielsweise erstrecken sich die geerdeten

Schirm-Elektroden in den Bereich zwischen dem Hochspannungs-

Anschluß des Wandlers und der Hochspannungs-Wicklung hinein

mit Verrundungen, deren Abstände von der Hochspannungs-Wick-

lang nach den Enden der Schirm-Elektroden hin zunehmen.

?:ach einem weiteren Schritt der Erfindung werden die Schirm--

Elektroden durch die Sekundär-Wicklung gebildet, welche die

Primär-Wicklung umschließt und etwa Erd-Potential aufweist;

hierbei nimmt das elektrische Potential der Primär-Wicklun,

von deren Außenumfang zur Innenseite zu und hat auch der

von der Primär-Wicklung umschlossene Eisenkern Hochspannur_gs--

PoteiA#lal. Bei einem solchen Spannungswandler befindet sich

das. Hückschlußjoch des 3isenkernes zweckmäßig oberhalb der

Sekundär-Wicklung und ist der Zwischenraum zwischen dieser

und dem Rückschlußjoch mit Gießharz ausgefüllt. .

Vorzugsweise werden Spannungswandler nach der .Orfindunü im

sogenannten Gießharz-Vollverguß hergestellt, bei we__chem

der Eisenkern und die imprägnierten Primär- und Sekundär-

Wicklungen vor. einem gemeinsamen Gießharz-Ebck umgeben. werden.

Auf der üeiclL=ung sinä zwei Ausführungsbeispiele des 2rfir_-

dungsgegenstandes dargestellt; und zwar zeigt

Abb. ? eine:: Spannungswandlernach dem ersten Ausführungs-

beispiel iz einem rechte irklig zur lotrechten tel-

ebene des 3isenkernes `elegten lotrechten .Obene,

Abb. 3 einen Spannungswandler nach dem Zweiten Ausf'ührung@-

beispiel in einem entsprechenden Schnitt

Abb. 4 de.- Schnitt nach der Linie IV-IV in Abb. 3 in kle--

nerem Maßstab.

Soweit bei den Aus ührungsbefpielen gleiche eile wie bei

dem "eia :1 .lach Abb. 1 sina, sind sie äen Ab@-.2,

@.a:@ e- Zen- ei 3 n w.-;._p

Der Spannungswandler nach Abb: 2 hat den gleichen Aufbau wie der nach Abb. 1. So steht das auf dem Außenumfang der Primär-Wicklung 7 befindliche Wicklungsende 9 unter Hochspannungs-Potential, und es ist mit der Hochspannungs-Anschlußarmatur 10 verbunden. Das auf der Innenseite der Primär-Wicklung 7 befindliche Wicklungsende hatMngegeni Erd-Po tenti a1 .

In den Gießharz Körper 2 sind zwei Schirm-Elektroden 13 in solcher Anordnung eingebettet, daß sie sich mit geringem Abstand von den Seitenflächen 12 von der Unterkante des Gießharz-Körpers 2 nach oben erstrecken. Von der Höhe der Wicklungs-Achse 11 ab verlaufen sie in einer zylindrischen Krümmung mit gleichbleibendem Abstand von dem Außenumfang der Primärwicklung 7. In einer gewissen Höhe weisen die Schirm-Elektroden 13 Verrundungen 14 auf, die nach den Seitenflächen 12 hin gerichtet sind, so daß die einzelnen Punkte der Verrundungen 14 von der Primär-Wicklung 7 um so. größere Abstände haben, je näher sie an dem oberen Ende der Schirm-Elektroden liegen. Die Schirm-Elektroden 13, die aui Metall bestehen und deren wenigstens gleich der Breite der Primär-Wicklung 7 ist, sind geerdet. Sie bewirken daher, daß der Luftraum zwischen zwei nahe nebeneinander aufgestellten Spannungswandlern elektrostatisch von der hohen Spannung der Primär-Wicklungen 7 entlastet wird.
Im Hinblick auf das große Spannungsgefälle zwischen der -Hochspannungs-Anschlußarmatur 10 und der Primär-Wicklung 7 einerseits und den Verrundungen 14 der Schirm-Elektrodgn 13 andererseits ist der Gießharz-Körper 2 über den Bereichen zwischen den Vnrrundungen 14 und der Primär-Wicklung 7 mit nach oben ragenden Rippen 15 versehen, welche sich über die Breite des Gießharz-Körpers erstrecken. Sie bewirken eine Verringerung des Spannungsgefälles auf der Oberfläche des Gießharz-Körpers zwischen der Hochspannnungs-Anschlußarmatur 10 und den Seitenflächen 12 im Bereich der Verrundungen 14. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 3 und 4 liegt das Rückschlußjoch 16 des Eisenkernes oberhalb des kreuzförmig

geschich@ets nHauptschenkels 5. Die Primär-Wicklung 17 um-

schließt unter Vermittlung eines Spulenkörpers 1b. Die Se-

kundär-Wicklung 9 umschließt konzentrisch die Primär-Wicklung 17. Zwischen beiden Wicklungen liegt ein elektrostatischer Schirm 20 aus Metall oder Halbleiter-Material.
Beide Wicklungen 17 und 19 sowie das Rückschlußjoch 16 des Eisenkernes sind von dem Gießharz-Körper 2 umschlossen, wobei zwischen der Sekundär-Wicklung 19 und dem Rückschlußjoch 16 eine Gießharz-Brücke 21 von ausreichender Stärke

vebrbleibt.jT@in1Üindringen von Gießharz zwischen die fleche

des Eisenkernes zu verhindern, sind der Hauptschenkel 5 von dem Spulenkö rpe r 18 und das Rucks chluß j o eh 16 von einer Ummantelung 22 eingefaßt, die sich auch über die Querjoche

a

erstreckt. Abb. 4 zeigt eine Ausführung, bei derygesamte

aus dem Hauptschenkel 5, dem Rückschlußjoch 16_ und den beiden Querjochen 23 bestehende Eisenkern zur Verhinderung des Eindringens von Gießharz allseitig von einem Gehäuse 24 eingeschlossen ist. 4ährend des Gießvorganges' ist das Innere dieses Gehäuses beispielsweise durch die Hochspannungs-Anschlußarmatur 10 mit der Atmosphäre des Gießofens so verbunden, daß während des unter Vacuum stattfindenden Imprägnier-und Gießvorganges innerhalb des Gehäuses 24 und außerhalb von ihm etwa der gleiche Druck herrscht.
Abweichend von der Art der elektrischen Anschlüsse der Wicklungen nach Abb. 2 1 und 2 steht bei dem Ausführungsbeispiel nach,Abb. 3 und 4 die Sekundär-Wicklung 19 unter Erd-Potential. Auch die auf dem Außenumfang der Primär-Wicklung 17 befindliche letzte Primär-Wicklungslage 25 weist Erd-Potential auf. Von da steigt das elektrische Potential bis zur Innenseite der Primär-Wicklung 17, wo deren inneres Wicklungsende 26 Hochspannungs-Potential hat. Auch der gesamte Eisenkern 5, 16, 23 mit der Hochspannungs-Anschlußarmatur 10 hat das Hochsp annungs-Po te nti a1 . Bei dieser Bauart wird, de. die den Seitenflächen 12 des Gießharz-Körpers 2-am nächsten liegende Sekundär-Wicklung 19 Erd-Potential hat, der Luftspalt zwischen zwei sehr nahe nebeneinander-aufgestellten Wandlern nicht durch die Hochspannung der Primär-Wicklung belastet. Folglich kann man die Spannungswandler, auch wenn die Sekundär-Wicklungen 19 beiderseits nur mit verhältnismäßig dünnen Gießharz-Schichten abgedeckt sind, sehr dicht nebeneinander aufstellen, so daß sich besonders kleine Mitten-Sntfernungen zwischen den Spannungswandlern ergeben. Sonach bildet die Sekundär-Wicklung 19 hier die Schirm--ilektroden.
Wie Abb. 4 zeigt, nimmt die Wandstärke des Gießharzes 27 beiderseits de,r Querjoche 23 nach unten hin zu. Hierdurch wird ein regelmäßiger Abbau der Hochspannung längs der Oberfläche des Gießharz-Körpers 2 begünstigt. Abb. 4 zeigt weiterhin., daß sich die Ansc hlußklemme n 2 8 der Sekundär-°Oicklung 19 in einen Kasten 29 befinden, der sich an die eine Unterkante des Gießharz-KörTers anschließt. Die in das Gießharz eingebetteten y@rbindungsleitungen zwischen der Sekundär-Wicklung 19 und den Anschlußklemmen 28 sind mit 30 bezeichnet. Zwischen der Hochspannungs-Wicklung 17 und dem Eisenkern 5, 23 einerseits und den Verbindungsleitungen 30 sowie den Anschlußklemmen 2$ andererseits liegt in dem Gießharz ein elektrostatischer Schirm. 31, der sich auf dem Potential der SekundKr¢!k#-.eklung 19 befindet.

Claims

P a t e n t a n s p räche t 1. 1,inpolig geerdeter üießharz-isolierter Spannungswandler, dadurch gekennzeichnet, daß auf oder unter den Seitenflächen (12) des Gießharz-Körpers (2), die bei Aufstellung mehrerer Spannungswandler nebeneinander den benachbarten Spannungswandlern sind, je eine geerdete Schirm-Elektrode (13, 19) angebracht ist, welche den luftraum zwischen den Wandlern entlastet.
2. Spannungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die geerdeten Schirm-Elektroden (13) in die Bereiche zwischen dem Hochspannungs-Anschluß e (10) des Wandlers und der Hochspannungs-Wicklung (7) hinein mit Verrundungen (14) erstrecken, deren-Abstände von der Hochspannungs-Wicklung (7) nach den Enden der Schirm-Elekt-roden (13) hin zunehmen. 3. Spannungswandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß über den Zonen zwischen den Verrundungen (14) der geerdeten Schirm-?lektroden (13) und der Hochspannungswicklung (7) der Gießharz-Körper (2) Hippen (15) dergestalt bildet, daß das Spannungsgefälle auf der Oberfläche des sießharz-kdrTars verringert wird. 4. Spannungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirm-Elektroden durch die Sekundär-Wickl.zng (101) gebildet wird, welche die Primär-Wicklung (17) umschließt und etwa Erd-Potential aufweist, und daß das elektrische Poter:tial er Primär-Wicklung (17) vom Außenumfang @@ jr Innenseite zunimmt und auch der von der Primär-'dickl-::,.Ä schlossere -?isenkerr= (5, 16, 2.3) Hochspannungs-Potertial hat. 5. Spannän gswa:Adler nach Anspruch 4, dadurch daß sic1= Äa-ackschlußjoch E 1 lü ) des @.=iser@ernes oberhalb der Sekä -"är-1.eklun5 (19) belPndet an d der .wischen rc. 2.. lund dem -Ztiickschl-ß j och von einer G ie i L 81 - .:Yin bl.h...... .e _ _1 ` aäs@e-ä11t ist.

6. Spannungswandler nach Anspruch ¢ oder 5, dadurch Bekennzeichnet, daß die Anschlußklemmen (28) der Sekundär-Wicklung (19), die sich an der Bodenseite des Gießharz-Körpers (2) befinden, mit ihren Verbindungsleitungen (30) gegenüber der Primär-Wicklung (17) und dem Eisenkern (5, 23) durch einen in den. Gießharz Körper eingebetteten elektrostatischen Schirm (31) getrennt sind.