DE19620966C2

DE19620966C2 - Medium voltage converter

Info

Publication number: DE19620966C2
Application number: DE1996120966
Authority: DE
Inventors: Erwin Reichl
Original assignee: Alstom Sachsenwerk GmbH
Current assignee: Schneider Electric Sachsenwerk GmbH
Priority date: 1996-05-24
Filing date: 1996-05-24
Publication date: 2000-08-10
Anticipated expiration: 2016-05-25
Also published as: DE19620966A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Mittelspannungswandler gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.The invention relates to a medium voltage converter according to the Preamble of the first claim.

Ein bekannter Mittelspannungswandler dieser Art (DE 42 33 986 A1) weist ein quaderförmiges Gehäuse auf, das im oberen Bereich einer senkrechten Seitenwand mit einem starr angesetzten Steckerteil versehen ist, dessen Steckachse senkrecht zu dieser Seitenwand steht und unmittelbar in eine Steckbuchse einzustecken ist, welche im Gehäuse einer Mittelspannungsschaltanlage angeordnet und mit hochspan nungsführenden Bauteilen elektrisch verbunden ist. Im Gehäuse der Mittelspannungsschaltanlage sind in einer weiteren Seitenwand zusätzliche, eng benachbart angeordnete Steckbuchsen vorgesehen, die für den Anschluß von Mittelspannungskabeln mit daran vorgesehenen Steckerteilen bestimmt sind. Diese Steckerteile entsprechen dem Steckerteil des Mittelspannungswandlers. Nachdem der Mittelspannungswandler beachtliche bauliche Abmessungen aufweist, ist die dafür vorgesehene Steckbuchse soweit von den Kabelsteckbuchsen entfernt, dass eine gegenseitige räumliche Beeinträchtigung nicht stattfindet, wenn der Mittelspannungswandler an die zugehörige Steckbuchse angesteckt ist.A known medium voltage converter of this type (DE 42 33 986 A1) has a cuboid housing, which in the upper area a vertical side wall with a rigidly attached Plug part is provided, the thru axis perpendicular to this Sidewall stands and directly into a socket is to be inserted, which one in the housing Medium voltage switchgear arranged and with high voltage leading components is electrically connected. In the housing the medium voltage switchgear are in another Side wall additional, closely arranged Sockets provided for the connection of Medium voltage cables with connector parts provided on them are determined. These plug parts correspond to the plug part of the medium voltage converter. After the Medium voltage converter considerable structural dimensions has, the intended socket is as far from the Cable sockets removed that a mutual spatial Impairment does not take place when the Medium voltage converter to the associated socket is infected.

Weiterer Stand der Technik ist in der DE 94 20 191 U1 und der AT 182 448 beschrieben.Further prior art is in DE 94 20 191 U1 and AT 182 448.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mittelspannungswandler gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs zu schaffen, dessen Baugröße und Gewicht minimiert sind.The invention has for its object a Medium voltage converter according to the preamble of the first To create claim, the size and weight minimized are.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.This object is achieved according to the invention by the characteristic features of the first claim. Advantageous further developments are in the subclaims described.

Bei einer Ausgestaltung eines Mittelspannungswandlers gemäß der Erfindung wird durch die Anwendung eines Transformators, der einen Topfkern aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität und hohem spezifischem elektrischem Widerstand besitzt, ein Wandlerelement bereitgestellt, das praktisch ohne zusätzliche Isolation zwischen der Hochspannungswicklung und dem Magnetmaterial auskommt und das aufgrund seines hohen elektrischen Widerstandes auch die notwendige elektrische Erdpotetntial liegenden Sekundärwicklung schafft. Dabei wird durch die Ausbildung des Topfkerns mit großer axialer Länge die elektrische Isolation zwischen den beiden Wicklungen noch verbessert und gleichzeitig erreicht, dass der Spannungs abfall in der Primärwicklung angenähert dem Spannungsabfalls verlauf im Magnetmaterial entspricht. Die Potentialdifferenz zwischen dem Magnetmaterial und der hochspannungsführenden Bewicklung bleibt damit sehr gering, so dass elektrische Überschläge nicht zu befürchten sind, nachdem die Primär wicklung als Scheibenwicklung mit in axialer Richtung stufig abnehmender Spannungs differenz ausgebildet ist. Der Transformator läßt sich dadurch mit so geringem Durchmesser ausführen, daß er in einem Griff teil untergebracht werden kann, der entsprechend einem genorm ten Mittelspannungskabelstecker mit Innenkonus- oder Außen konus-Steckteil ausgebildet ist. Ein so aufgebauter Mittel spannungswandler läßt sich dann auch unmittelbar neben oder zwischen Kabelsteckern an eine Steckbuchse anstecken, die sonst für Kabelstecker bestimmt sind. Aufgrund der kleinen Bauweise weist ein derart aufgebauter Mittelspannungswandler auch nur ein entsprechend geringes Gewicht auf und bedarf keiner Ab stützung zusätzlich zur Halterung an einer Steckbuchse. Der Griffteil kann insbesondere senkrecht zum Steckteil stehen, wie es bei Kabelsteckern üblich ist. Insbesondere ist der Durchmesser des Topfkerns derart bemessen, daß der Durchmesser des Griffteils einschließlich eines den Topfkern umschließenden Mantels aus elektrichem Isoliermaterial ein für Kabelstecker übliches Maß nicht überschreitet.In a configuration of a medium voltage converter according to the invention is achieved through the use of a transformer, the one pot core made of a material with high magnetic Permeability and high specific electrical resistance has a transducer element provided that is practically without additional insulation between the high voltage winding and the magnetic material needs and because of its high electrical resistance also the necessary electrical Creates secondary potential lying on the ground. Doing so through the design of the pot core with a large axial length the electrical insulation between the two windings still improves and at the same time achieves that tension drop in the primary winding approximates the voltage drop course in the magnetic material corresponds. The potential difference between the magnetic material and the high voltage Wrapping remains very low, so that electrical Rollovers are not to be feared after the primary winding as a disc winding with steps in the axial direction decreasing tension difference is formed. This allows the transformer run with such a small diameter that it is in one grip part can be accommodated according to a standard medium voltage cable connector with inner cone or outer cone plug-in part is formed. A means so constructed voltage converter can then also be located directly next to or Connect between cable plugs to a socket that otherwise are intended for cable plugs. Because of the small size has such a medium voltage converter only a correspondingly low weight and does not require any down support in addition to the holder on a socket. The Handle part can in particular be perpendicular to the plug-in part, such as it is common for cable plugs. In particular, the Measure the diameter of the pot core so that the diameter of the handle part including one enclosing the pot core Jacket made of electrical insulating material for cable connectors does not exceed the usual size.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Prinzipsskizze eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is based on the schematic diagram of a Embodiment explained in more detail.

Ein Mittelspannungswandler weist einen Steckteil 1 eines Außenkonus-Systems auf, der im Querschnitt zylindrisch ausgebildet ist und an seiner Stirnseite 2 mit einer nach innen gerichteten Konusförmigen Buchse 3 versehen ist, in der zentral ein Anschlußsteckerstift 4 achsengleich angeordnet ist. An den Steckteil 1 schließt sich ein im wesentlichen ebenfalls zylindrisch ausgebildetes Gehäuse in Form eines Griffteils 5 an, der entweder achsengleich zum Anschlußsteckerstift 4 oder, wie vorliegend, rechtwinklig dazu verläuft. Im Griffteil 5 befindet sich ein Transformator 6, der eine mit dem Anschlußsteckerstift 4 elektrisch verbundene Primärwicklung 7 aufweist, welche als Scheibenwicklung ausgebildet ist, die in einzelne, axial aneinander anschließende Kammern eines Kammerspulenkörpers eingewickelt ist oder aus axial aneinandergefügten Scheibenspulen besteht. Der mit dem Anschlußsteckerstift 4 verbundene Anschluß der Primärwicklung 7 bzw. das dazugehörige Ende der Kammerspule ist zum Anschlußstift 4 hingewandt, während das andere Wicklungsende am axial gegenüberliegenden Ende der Kammer-spule mit einem Masseanschluß 8 elektrisch verbunden ist. Die Längsachsen des Griffteils 5 und der Primärwicklung 7 verlaufen im übrigen parallel zueinander und sind insbe-sondere identisch, so daß die Mantelfläche des Griffteils 5 konzentrisch zur Mantelfläche der Primärwicklung 7 steht. An dem dem Masseanschluß 8 zugewandten Ende der Kammerspule ist als galvanisch getrennte weitere Wicklung eine Sekundärwicklung 9 vorgesehen, die einendig ebenfalls an den Masseanschluß 8 gelegt ist und deren anderer Anschluß vorzugsweise durch die benachbarte freie Stirnfläche 10 des Griffteils 5 nach außen geführt ist, um eine Meßeinrichtung 12 anschließen zu können.A medium-voltage converter has a plug-in part 1 of an outer cone system, which is cylindrical in cross section and is provided on its end face 2 with an inwardly directed cone-shaped socket 3 , in which a connecting plug pin 4 is arranged centrally with the same axis. Connected to the plug-in part 1 is an essentially likewise cylindrical housing in the form of a handle part 5 , which is either axially aligned with the connector pin 4 or, as in the present case, at right angles to it. In the handle part 5 there is a transformer 6 which has a primary winding 7 which is electrically connected to the connector pin 4 and which is designed as a disk winding which is wrapped in individual, axially adjoining chambers of a chamber bobbin or consists of axially joined disk coils. The connected to the male terminal pin 4 terminal of the primary winding 7 and the associated end of the chamber coil is hingewandt to pin 4, while the other coil end is electrically connected at the axially opposite end of the chamber coil to a ground terminal. 8 The longitudinal axes of the handle part 5 and the primary winding 7 run parallel to each other and are in particular identical, so that the outer surface of the handle part 5 is concentric with the outer surface of the primary winding 7 . At the end of the chamber coil facing the ground terminal 8, a secondary winding 9 is provided as a galvanically isolated further winding, which is also connected at one end to the ground terminal 8 and the other terminal of which is preferably guided through the adjacent free end face 10 of the handle part 5 to the outside by To be able to connect measuring device 12 .

Die Primärwicklung 7 ist abhängig von der Höhe der zu messenden Spannung aus mehreren Scheibenspulen 7.1 aufgebaut und in einem Topfkern 11 angeordnet, der aus einem Magnetmaterial, insbesondere aus Ferritmaterial mit hoher magnetischer Permeabilität und hohem spezifischem elektrischem Widerstand besteht. Der Mantel des Topfkerns 11 umschließt die Wicklungen 7, 9 und auch deren Stirnseiten und weist einen zentral durch die Wicklungen 7, 9 hindurch-greifenden Kernstift auf. Insbesondere ist der Topfkern 11 aus zwei mit ihren offenen Seiten aneinander angesetzten Schalenkernen mit E-förmigem Querschnitt aufgebaut. Die axiale Länge des Topfkerns 11 ist dabei wie die der Gesamtwicklung 7, 9 wesentlich größer als der Durchmesser, so daß von der praktisch an Hochspannungspotential liegenden, dem Steckteil 1 zugewandten Stirnseite 11.1 des Topfkerns 11 bis zu der dem Masseanschluß 8 benachbarten Stirnseite 11.2 des Topfkerns 11 durch das Ferritmaterial eine lange elektrische Widerstandsstrecke gebildet ist, die aufgrund ihres hohen elektrischen Widerstandes keiner zusätzlichen elektrischen Isolation zwischen hochspannungsseitigem und erdseitigem Ende bedarf. Dabei ist über die axiale Länge des Topfkerns 11 ein linearer Verlauf des elektrischen Span nungsabfalls gegeben, der dem an der Sekundärwicklung auf tretenden, leicht stufigen Verlauf des Spannungsabfalls weitgehend entspricht. Zwischen dem Mantel des Topfkerns 11 und den außenliegenden Windungen der einzelnen Scheibenspulen tritt somit nur eine vernachlässigbar kleine Spannungsdifferenz auf, die bei ausreichend kurz bemessener axialer Länge der einzelnen Scheibenwicklungen 7.1 zu keinem Spannungsüberschlag führt. Zwischen dem Mantel des Topfkerns 11 und dem im allgemeinen mit einem ebenfalls geerdeten Mantel versehenen Griffteil 5 ist eine elektrische Isolierung 13 vorgesehen, die in ihrer radialen Dicke entsprechend der zu messenden Hochspannung bzw. der zwischen dem Mantel des Griffteils 5 und des Topfkerns 11 sich einstellenden Spannungsdifferenz zu bemessen ist.Depending on the level of the voltage to be measured, the primary winding 7 is constructed from a plurality of disk coils 7.1 and is arranged in a pot core 11 which consists of a magnetic material, in particular of ferrite material with high magnetic permeability and high specific electrical resistance. The jacket of the pot core 11 encloses the windings 7 , 9 and also their end faces and has a core pin which extends centrally through the windings 7 , 9 . In particular, the pot core 11 is constructed from two shell cores with an E-shaped cross section which are attached to one another with their open sides. The axial length of the pot core 11 , like that of the overall winding 7 , 9, is substantially larger than the diameter, so that from the end face 11.1 of the pot core 11 , which is practically at high voltage potential and faces the plug-in part 1, to the end face 11.2 of the pot core adjacent to the ground connection 8 11 a long electrical resistance path is formed by the ferrite material, which due to its high electrical resistance does not require any additional electrical insulation between the high-voltage side and the earth-side end. There is a linear course of the electrical voltage drop across the axial length of the pot core 11 , which largely corresponds to the occurring on the secondary winding, slightly staged course of the voltage drop. Between the jacket of the pot core 11 and the outer turns of the individual disk coils, therefore, only a negligibly small voltage difference occurs, which does not lead to a voltage flashover if the axial length of the individual disk windings 7.1 is sufficiently short. Between the jacket of the pot core 11 and the handle part 5, which is generally also provided with an earthed jacket, electrical insulation 13 is provided, the radial thickness of which corresponds to the high voltage to be measured or that which occurs between the jacket of the handle part 5 and the pot core 11 Voltage difference is to be measured.

Nachdem die Spannungsdifferenz von dem dem Steckteil 4 benachbarten, hochspannungsseitigen Ende der Primärwicklung 7 zu dem dem Steckteil 1 abgewandten Ende, also zur Sekundärwicklung 9 hin abnimmt, kann der Mantel des Topfkerns 11 und damit auch der Außendurchmesser der Kammerspule kegel stumpfförmig zum Masseanschluß hin erweitert werden, wenn ein größerer Wicklungsraum für die Wicklungen 7, 9 erforderlich ist. Die radiale Stärke der elektrischen Isolation 13 nimmt dann bei gleichbleibendem Durchmesser des Griffteils 5 zur Stirnseite 10 hin entsprechend der fallenden Spannungsdiffrenz der einzelnen Scheibenspulen 7,1 gegenüber Massepotential ab. Gleichfalls kann bei zylindrischer Gestatung des Mantels des Topfkerns 11 auch die radiale Stärke des Isolators 13 zur Stirnseite 10 hin entsprechend der fallenden Spannungsdifferenz abnehmen, so daß eine äußere kegelstumpfförmige Ausprägung des Griffteils 5 entsteht. In jedem Fall ist jedoch der Durchmesser des Topfkerns 11 derart bemessen, daß der Durchmesser des Griffteils 5 einschließlich des als Mantel den Topfkern umschließenden elektrischen Isoliermaterials 13 nicht das durch Vorschriften vorgegebene Maß überschreitet, das ein in gleicher Weise an eine zugehörige Steckbuchse ansteckbarer Kabelanschlußteil haben darf.After the voltage difference from the plug-in part 4 , high-voltage side end of the primary winding 7 to the end facing away from the plug-in part 1, i.e. to the secondary winding 9 , the jacket of the pot core 11 and thus also the outer diameter of the chamber coil can be expanded in a truncated cone shape to the ground connection when a larger winding space for the windings 7 , 9 is required. The radial thickness of the electrical insulation 13 then decreases with a constant diameter of the handle part 5 towards the end face 10 in accordance with the falling voltage difference of the individual disk coils 7 , 1 with respect to ground potential. Likewise, with a cylindrical configuration of the jacket of the pot core 11 , the radial thickness of the insulator 13 towards the end face 10 can also decrease in accordance with the falling voltage difference, so that an outer frustoconical shape of the handle part 5 is produced. In any case, however, the diameter of the pot core 11 is dimensioned such that the diameter of the handle part 5 including the electrical insulating material 13 surrounding the pot core as a jacket does not exceed the dimension prescribed by regulations that a cable connection part which can be plugged into an associated socket in the same way may have .

Claims

1.Mid-voltage converter with a high-voltage transformer, which is arranged in an electrically insulated housing, to which a plug part for the inner or outer cone is rigidly attached, and which has a primary winding and a galvanically isolated secondary winding, characterized in that the transformer in a handle part ( 5 ) is arranged with a molded inner cone or outer cone plug-in part and has a pot core ( 11 ) made of ferrite material with high magnetic permeability and high specific electrical resistance, that the axial length of the pot core ( 11 ) is greater than its diameter, that the pot core ( 11 ) encloses a chamber coil in which the high-voltage side primary winding ( 7 ) is arranged in the manner of a disk winding, and that the secondary coil ( 7 ) on the end of the handle part ( 5 ) facing away from the plug-in part ( 1 ) and the high-voltage side end of the primary winding ( 7 ) the plug-in part ( 1 ) adjacent angeo rdnet is.

2. Medium voltage converter according to claim 1, characterized in that the handle part ( 5 ) is perpendicular to the plug-in part ( 1 ).

3. Medium voltage converter according to claim 1, characterized in that the handle part ( 5 ) is axially aligned with the plug-in part ( 1 ).