DE2304337A1

DE2304337A1 - Hochspannungsstromwandler mit thermosyphon-kuehlung

Info

Publication number: DE2304337A1
Application number: DE19732304337
Authority: DE
Inventors: Heinz Dr Ing Kraeft
Original assignee: RITZ MESSWANDLER GmbH
Current assignee: RITZ MESSWANDLER GmbH
Priority date: 1973-01-30
Filing date: 1973-01-30
Publication date: 1974-08-01

Description

Hochspannungsstromwandler mit Thermosyt>hon-Kühlung Aus der Schweizer Patentschrift 525 546 ist ein Hochspannungsstromwandler mit Thermosyphon-Kühlung in Stützerbauweise mit die Sekundärwicklung tragenden ringförmigen Eisenkernen und einem diese durchsetzenden isolierten Primärringleiter bekannt.
Der Primärringleiter ist über hohl ausgebildete koaxiale Rohre mit den Anschlußbolzen des Stromwandlers verbunden. Die Aktivteile dieses Stromwandlers sind in einem isoliermittelgefüllten hohlen Porzellan-Stützisolator mit metallischem geerdeten Fundament und metallischer, auf Hochspannungspotential befindlicher Abschlußhaube untergebracht. Die hohl ausgebildeten koaxialen Rohre sind an ihren der Abschlußhaube benachbarten Enden offen, wobei die eine Öffnung die Einströmöffnung und die andere Öffnung die Ausströmöffnung für das im Stützisolator befindliche Isoliermittel bildet. Die Kanäle der Stromzuführungsrohre sind so ausgebildet, daß infolge von Thermosyphonwirkung der Kanal der einen Stromzuführung absteigendes Isoliermittel und der Kanal der anderen Stromzuführung aufsteigendes Isoliermittel führt.
Aus der DDR-Patentschrift 29 003 ist ein Wicklungsaufbau für einen Stromwandler bekannt, bei dem die Primärwicklung den Kern haarnadelförmig umgibt und in unmittelbarer Nähe der Primärwicklung ein Kühlkanal vorgesehen ist. Der Kühlkanal wird von einem wärmeleitenden Rohr gebildet, auf dem die Leiter der Primärwicklung derart aufgebracht sind, daß die Verlustwärme in dem einen Schenkel des Rohres höher ist als in dem anderen Schenkel. Dadurch wird innerhalb des wärmeleitenden Rohres durch Termosyphonwirkung von dem eine geringere Verlustwärme erzeugenden Schenkel zu dem eine höhere Verlustwärme erzeugenden Schenkel eine Strömung in Gang gesetzt, die die im Bogenstück des haarnadelförmigen Primärleiters erzeugte Wärme abftthrt.
Bei den bekannten Stromwandlern wird also die Thermosyphon-Kühlung unter Ausübung der unterschiedlichen Erwärmung des Isolier- bzw. Kühlmittels in einem hohlen ringförmigen Primärleiter bzw. in koaxialen Anschlußrohren oder in einem U-förmigen Primärleiter bewirkt. Bei beiden Leiterformen bietet sich die Ausnutzung des Thermosyphoneffektes an, weil die Hohlleiter oben, d.h. in Richtung des aufsteigenden wärmeren Isoliermittels offen sind und das notwendige Wärmegefälle durch einfache konstruktive Maßnahmen erzeugt werden kann.
Der Erfindung, die sich auf einen Hochspannungsstromwandler mit Thermosyphon-Kühlung bezieht, liegt demgegenuber die Aufgabe zugrunde, bei elektrischen Leiteranordnungen mit von oben nach unten verlaufenden Isolierungen, wie dies bei dem Sekundärwicklungssystem von Eopf- oder Stützerkopfstromwandlern der Fall ist, ebenfalls den Thersosyphoneffekt zur-AbfUhrung der Wärme aus der Isolieranordnung nutzbar zu machen.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Stromwandler als Kopf- oder Stützerkopfstromwandler mit einem isoliermittelgefüllten isoliermantel1 metallischem geerdeten Fundament und metallischem, auf Hochspannungspotential befindlichen Kopfgehäuse ausgebildet ist, dessen Primärleiter bzw. -wicklung einen im Kopfgehäuse oder im oberen Teil des Isoliermantels angeordneten geschlossenen Eisenkern mit Sekundärwicklung und Isolierbandage, die einen axialen Fortsatz für die Sekundärausleitungen aufweist, ein oder mehrere Male durchsetzt, daß der axiale Fortsatz der Isolierbandage hohl ausgebildet ist, wobei dieser Hohlraum mit dem Isoliermittel im Isoliermantel und im Kopfgehäuse in Verbindung steht, und daß ein annähernd U-förmiges Rohr oder ein U-förmiger Schlauch sich von dem Kopfgehäuse aus in den Hohlraum des Fortsatzes der Isolierbandage erstreckt.
Die Erfindung zeichnet sich durch eine wesentlich verbesserte Wärmeabführung aus, da infolge der großen Dicke des Fortsatzes der Isolierbandage die allein auf Grund von Wä-rmeleitung abgeführte Wärmeleistung sehr gering ist.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Die Zeichnung stellt einen Längsschnitt durch einen Kopfstromwandler mit Thermosyphon-Kühlung gemäß der Erfindung dar.
Der Kopfstromwandler besteht in bekannter Weise aus einem stabförmigen Primärleiter 1, der das Fenster eines ringförmigen Eisenkernes 2 durchsetzt. Auf dem Eisenkern 2 ist die Sekundärwicklung 3 mit den zum Sockel 4 des Wandlers führenden Sekundärausleitungen 5 gewickelt. Die Isolierbandage der Sekundärwicklung 3 ist mit 6 bezeichnet. Sie weist einen fast bis zum Sockel 4 führenden axialen Fortsatz 7 auf. Die Aktivteile 1 - 3 befinden sich in einem auf Hochspannungspotential liegenden Kopfgehäuse 8, das auf einen Isoliermantel in Gestalt eines hohlen, nur schematisch angedeuteten Porzellanisolators 9 aufgesetzt ist. Die Hohlräume innerhalb des Porzellanisolators 9 und des Kopfgehäuses 8 sind mit Isolieröl ausgefüllt.
Der axiale Fortsatz 7 der Isolierbandage 6 weist einen nur von unten zugänglichen Hohlraum 10 auf, der sich bis zu dem sekundärbewickelten Eisenkern 2 erstreckt und mit dem Hohlraum 11 des Stützisolators 9 in Verbindung steht und somit ebenfalls mit Isoliermittel gefüllt ist. Das sich durch die Sekundärwicklung 3 erwärmende Isoliermittel in dem Hohlraum 10 kann sich normalerweise nicht abkühlen, da die Isolierbandage 6 und der Fortsatz 7 als Wärmeisolierung wirken. Hier schafft die Erfindung Abhilfe. In einem im wesentlichen U-förmigen Rohr oder in einem U-förmigen Schlauch 12, dessen einer Schenkel 12a sich bis in die Nähe des oberen Endes des Kopfgehäuses 8 erstreckt und dessen anderer Schenkel 12b in den Hohlraum 10 eingeführt ist und bis in die Nähe des sekundärbewickelten Eisenkernes 2 reicht, besteht eine Temperaturdifferenz zwischen dem durch Abstrahlung im metallischen Kopfgehäuse 8 kühleren Isoliermittelanteil 13 und dem im Hohlraum 10 befindlichen wärmeren Isoliermittelanteil 14 in Umgebung des Rohr- oder Schlauchteiles 12b. Entsprechend dieser Temperaturdifferenz unterscheiden sich die spezifischen Gewichte der Isoliermittelanteile 13 bzw. 14, was die treibende Kraft für die Thermosyphon-Kühlung bewirkt.
Um den "heißen" Isoliermittelanteil 14 möglichst vollständig durch gekühltes Isoliermittel zu ersetzen, ist es vorteilhaft, wenn das in den Hohlraum 10 des Isolierfortsatzes 7 eingeführte Ende des Rohres oder Schlauches 12 möglichst nahe bis an den sekundärbewickelten Eisenkern 2 heranreicht. Andernfalls ist es auch vorteilhaft, das andere Ende des Rohres oder Schlauches 12 möglichst weit bis zum oberen Ende des Eopfgehäuses 8 zu führen, weil dann die treibende Kraft für den Strömungsvorgang am größten ist.
Die Erfindung ist überall dort mit Vorteil anzuwenden, wo die Wärme einer durch eine Isolierschicht abgeschirmte Wärmequelle schnell und wirksam abgeführt werden muß, sofern die Öffnung der Isolierschicht nicht in Richtung des Auftriebes des erwärmten Isoliermittelanteiles liegt.

Claims

Pate ntan sprüche

< Hochspannungsstromwandler mit Thermosyphon-Kühlung, dadurch gekennzeichnet,. daß der Stromwandler als Kopf- oder Stützerkopfstromwandler mit einem isoliermittelgefüllten Isoliermantel (9), metallischem geerdeten Fundament (4) und metallischem, auf Hochspannungspotential befindlichen Kopfgehäuse (8) ausgebildet ist, dessen Primärleiter bzw.

-wicklung (1) einen im gopfgehäuse (8) oder im oberen Teil des Isoliermantels (9) angeordneten geschlossenen Eisenkern (2) mit Sekundärwicklung (3) und Isolierbandage (6), die einen axialen Fortsatz (7) für die Sekundärausleitungen (5) aufweist, ein oder mehrere Male durchsetzt, daß der axiale Fortsatz (7) der Isolierbandage (6) hohl ausgebildet ist, wobei dieser Hohlraum (10) mit dem Isoliermittel (11) im Isoliermantel (9) und im Kopfgehäuse (8) in Verbindung steht, und daß ein annähernd U-förmiges Rohr oder ein U-förmiger Schlauch (12) sich von dem Kopfgehäuse (8) aus in den Hohlraum (10) des Fortsatzes (7) der Isolierbandage (6) erstreckt.
2. Hochspannungsstromwandler nach Anspruch 1, - dadurch gekennzeichnet, daß das im Kopfgehäuse (8) angeordnete Ende des Rohres oder Schlauches (12) sich annähernd bis zu dessen oberen Rand erstreckt.
3. Hochspannungsstromwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das im Hohlraum (10) des Fortsatzes (7) der Isolierbandage (6) angeordnete Ende des Rohres oder Schlauches (12) sich annähernd bis zu dem sekundärbewickelten Eisenkern (2) erstreckt.