DE2315523C3 - Hochspannungsstromtransformator - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungsstromtransformator, der einen hohlen Stützisolator, einen darin enthaltenen Hauptisolator, an welchem ein zweiteiliger magnetischer Kreis angeschlossen ist, wenigstens eine Primärwicklung und wenigstens eine Sekundärwicklung sowie erforderliche Leiter umfaßt, wobei der Hauptisolator rohrförmig ist und mehrere ineinander und wenigstens teilweise abgestuft angeordnete Metallfolienrohrelemente und zwischen diesen angeordnete Isolierrohrelemente aufweist, wenigstens eine erste Wicklung (entweder Primär- oder Sekundärwicklung) rings um den Hauptisolator angeordnet ist und wenigstens eine zweite Wicklung (entweder Sekundär- oder Primärwicklung) wenigstens annähernd gegenüber der ersten Wicklung innerhalb des Hauptisolators angeordnet ist

Bei einem bekannten Hochspannungsstromtransformator dieser Art (DT-Gbm 18 78 455) liegen die Wicklungen im Bereich des einen Endes des Hauptisolators, der an diesem Ende geschlossen ist und einen die innere der Wicklungen aufnehmenden Isoliertopf bildet, indem hier die !soiiefsiöiischichien des Hauptisolatcrs umgelegt sind, während die Metallfolienrohrelemente vorzugsweise nicht bis in den Bereich der Wicklungen hineinragen, sondern in diesen Bereich durch halbleitende Oberflächenschichten des isolierrohres ersetzt sind. Nähere Einzelheiten der Magnetkreisteile sind nicht angegeben. Dieser Hochpsannungsstromtransformator weist den Nachteil umständlicher Fertigung des Hauptisolators auf.

Andererseits ist ein Stromwandler mit stabförmigem Eisenkern und einem aus wenigstens zwei Teilen bestehenden keramischen Hauptisolator bekannt (DT-PS 6 66 919), bei dem i^: r magnetische Kreis aus zwei gesonderten Kernteilen besteht, von denen der eine Teil sich außerhalb des Hauptisolators, die erste Wicklung außenseitig umgebend, befindet und der andere Teil sich innerhalb des Hauptisolators, die zweite Wicklung innenseitig umgebend, befindet

Weiter ist ein Stromwandler mit stabförmigem, gemeinsam mit der seinen mittleren Teil umschließenden Primärwicklung innerhalb einer rohrförmigen Isolierhülie gelagertem Eisenkern, mit einer die Isolierhülle in der Mitte umschließenden Sekundärwicklung und mit einer die Sekundärwicklung umschließenden, nach dem Eisenkern zu offenen Hülle aus magnetisch leitendem Material bekannt (DT-PS 6 16 903), wobei der stabförmige Eisenkern nach seinen Enden zu abnehmendes magnetisches Leitvermögen aufweist und der Isolierhüllenkörper nach Art einer Kondensatordurchführung ausgebildet sein kann.

Außerdem ist es bei einem Hochspannungsmeßtransformator bekannt (GB-PS 9 24 716), den äußeren Kernteil des magnetischen Kreises an gleiches Potential wie die erste Wicklung und den inneren Kernteil ein gleiches Potential wie die zweite Wicklung zu legen.

Schließlich ist es für einen Hochspanungswandler, insbesondere Meßwandler bekannt (DT-PS 6 78 840), bei konzentrischer Anordnung der durch eine Isolationsschicht getrennten Hochspannungs- und Niederspannungswicklung auf einem offenen Eisenkern ein an beiden Enden offenes Isolierrohr mit eingebetteten Metallschichten zu verwenden, deren Anzahl und Größe so gewählt werden, daß ihre Kapazität die störende Induktivität kompensiert was praktisch dazu führt, daß die Metallschichten ungleich lang sind und das diese enthaltende Isolierrohr auch innerhalb des Bereichs der beiden Wicklungen abgestuft ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochspannungsstromtransformator der eingangs genannten Art so abzuändern, daß er sich einfacher und verläßlicher bei kompaktem Aufbau herstellen läßt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der magnetische Kreis in bekannter Weise aus zwei gesonderten Kernteilen besteht, von denen der eine Teil sich außerhalb des Hauptisolators, die erste Wicklung außenseitig umgebend, befindet und der andere Teil sich innerhalb des Hauptisolators, die zweite Wicklung innenseitig umgebend, befindet, daß in bekannter Weise der äußere Kernteil am gleichen Potential wie die erste Wicklung und der innere Kernteil am gleichen Potential wie die zweite Wicklung liegen, daß der an beiden Enden offene Hauptisolator aus gleich langen Metalifolienrohrelementen und im Vergleich dazu längeren, unter sich gleich langen Isolierrohrelementen besteht, daß die Abstufung auf die Teile des Hauptisolators beschränkt ist, die in der Achsenrichtung außerhalb der Kernteile verlaufen, und am einen Ende an der äußeren Oberfläche und am anderen Ende an der inneren Oberfläche des Hauptisoiators auftritt, und daß die

Länge der abgestuften Teile des Hauptisolators wenigstens ebenso lang wie die kürzeste Strecke ist, fiber weiche die Spannungsbelastung in der Λ chsenrichtung des Hauptisolators verteilt werden kann.

Insbesondere dank der Art und des Aufbaues des an s beiden Enden offenen Hauptisolators IaBt sich der Hochspannungsstromtransformator einfacher und verläßlicher herstellen, wobei gleichzeitig von dein an sich für Keramikisolatoren bekannten Magnetsystem Gebrauch gemacht wird und man einen kompakten Aufbau erreicht

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung veranschaulichten Ausiührungsbeispiels näher erläutert; darin zeigt

F i g. 1 schematisch einen bekannten Hochspannung-Stromtransformator und

F < g. 2 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hochspannungsstromtransformators.

Aus Säulen, die in ihrer Längsrichtung elektrische Isolierfähigkeit und gute magnetische Leitfähigkeit besitzen, kann ein Stromtransfcrmator auf die in F i g. 1 gezeigte Weise gebaut werden. Der im Primärleiter 1 fließende Strom erzeugt eine magnetomotorische Kraft nt\ zwischen den Magnetsäulen Z Der hierdurch entstandene Streufluß φ_α schließt sich dem Sekundärfluß q>2 an und bildet mit diesem zusammen den Primärfluß φι. Je länger die Säulen sind, desto größer ist der Streufluß. Die Säulen dürfen nicht kurzer als der Minimalabstand in der Achsenrichtung sein, aber welchen die Spannung U mit Sicherheit verteilt werden kann. Die Säulen werden bei großen Spannungen so lang, daß es erforderlich ist, um den Streufluß im Zaume zu halten, die Zahl der Primäramperewindungen niedrig zu wählen. Hierbei ist die Belastbarkeit des Transformators gering und seine Empfindlichkeit gegen Störungen groß. Darüber hinaus ist ein Anpassungstransformator zum Erhalten einer ausreichend geringen Amperewindungszahl erforderlich.

Gemäß F i g. 2 besteht der Hauptisolator aus einem Rohr 2, das eine Länge von 2 H+ H' aufweist Hier bezeichnet H die kürzeste Strecke, über weiche die Spannungsbelastung in der Achsenrichtung des Stützisolators verteilt werden kann, und H' die Länge der aktiven Teile des Stromtransformators in der Achsenrichtung des Rohres. Das Hauptisolierrohr 2 besteht aus mehreren ineinanderliegenden Metallfolienzylindern 10, die eine Länge von H+ //'aufweisen, und aus zwischen diesen angeordneten gegenseitig gleich dicken, dünnen Isolierzylindern U, die langer als die Metallfolienzylinder U sind. Die Enden der Metallfolienzylinder 10 liegen am einen Ende des Hauptisolierrohres 2 um den Abstand H/m weiter entfernt von und am anderen Ende in entsprechendem Grade näher an der Mitte des Hauptisolierrohres 2, als das Ende des am nächsten liegenden inneren Metallfolienzylinders U, wobei m die Anzahl der Isolierfolienzylinder U ist Konzentrisch mit dem Hauptisolierrohr 2 ist ein Primärwieldungszyünder 5 von der Länge < H' um den mittleren Bereich des Rohres gewickelt Der Sekundärwicklungszylinder 5 ist seinerseits in Achsenrichtung auf demselben Niveau wie die Primärwicklung 4, aber in radialer Richtung auf der gegenüberliegenden Seite des Hauptisolatorrohres 2 gewickelt

Der magnetische Kreis 3, 6 besteht aus zwei gesonderten Teilen, von denen der eine Teil 6 sich außerhalb des Hauptisolierrohres 2 und der andere Teil 3 sich innerhalb desselben auf der Strecke //'befinden. Beide Teile haben entsprechend das Potential der auf derselben Seite des Hauptisolierrohres 2 befindlichen Wicklung 4 bzw. 5, so daß das Hauptisolierrohr 2 durch zwei Luftspalte, deren Länge der Isolierdicke entspricht den magnetischen Kreis unterbricht Somit bleiben die Wicklungen 4,5 und der zwischen diesen liegende Teil des Hauptisolierrohres 2 innerhalb des magnetischen Kreises 3, 6. Hierbei ist der magnetische Kreis 3, 6 einschließlich der Wicklungen 4, S und des Hauptisolierrohres 2 in einem hohlen Stützisolator 8 derart angeordnet, daß die Achse des Hauptisolierrohres 2 parallel zur Achse des Stützisolators 8 verläuft und daß dasjenige Ende (das untere Ende) des Hauptisolierrohres 2, an welchem die Enden sämtlicher Metallfolienzylinder auf der Außenfläche liegen, sich ganz und gar im Stützisolator 8 befindet

Die aktiven Teile des Transformators sowie des Hauptisolierrohres befinden sich also ganz und gar im Stützisolator 8. Der am Erdpotential befindliche Teil 3 des Magnetkreises ist als eine mit Endflanschen versehene Rolle ausgeformt und dient als Spulenkörper für die Sekundärwicklung 5 und weist dasselbe Potential wie diese auf. Auf dem gleich dicken, aus dem Teil 3 des Magnetkreises und der Sekundärwicklung 5 gebildeten Zylinder ist das Hauptisolierrohr 2 gewickelt, dessen Enden sich auf beiden Seiten um den Abstand Hübe^r die Enden des Teils 3 des Magnetkreises erstrecken. Das Potential verteilt sich in der Längsrichtung des Hauptisolierrohres 2 in der mit den gestrichelten Linien angedeuteten Weise am oberen Ende des Rohres 2 nach innen und am unteren Ende des Rohres nach außen. Auf das Hauptisolierrohr 2 gegenüber der Sekundärwicklung 5 ist die Primärwicklung 4 in der Form eines Zylinders gewickelt, um welche ihrerseits der am Potential der Primärwicklung befindliche Teil 6 des Magnetkreises angeordnet ist.

Die Einwirkung des von der Lage des Hauptisolierrohres abhängigen Luftspaltes kann durch Vergrößerung der Jochflächen reduziert werden.

Im Rahmen der Erfindung ist, in Abweichung von dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel, ein Platzwechsel zwischen der Primär- und Sekundärwicklung möglich, wobei das Hauptisolierrohr umzukehren ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Hochspannungsstromtransformator, der einen hohlen Stützisolator, einen darin enthaltenen Haupt- s isolator, an welchem ein zweiteiliger magnetischer Kreis angeschlossen ist, wenigstens eine Primärwicklung und wenigstens eine Sekundärwicklung sowie erforderliche Leiter umfaßt, wobei der Hauptisolator rohrförmig ist und mehrere ineinander und wenigstens teilweise abgestuft angeordnete Metallfolienrohrelemente und zwischen diesen angeordnete Isolierrohrelemente aufweist, wenigstens eine erste Wicklung (entweder Primär- oder Sekundärwicklung) rings um den Hauptisolator angeordnet ist und wenigstens eine zweite Wicklung (entweder Sekundär- oder Primärwicklung) wenigstens annähernd gegenüber der ersten Wicklung innerhalb des Hauptisolators angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der magneti- sehe Kreis (3, 6) aus zwei gesonderten Kernteilen besteht von denen der eine Teil (6) sich außerhalb des Hauptisolators (2), die erste Wicklung (4) außenseitig umgebend, befindet und der andere Teil (3) sich innerhalb des Hauptisolators (2), die zweite Wicklung (S) innenseitig umgebend, befindet, daß der äußere Kernteil (6) am gleichen Potential wie die erste Wicklung (4) und der innere Kernteil (3) am gleichen Potential wie die zweite Wicklung (5) liegen, daß der an beiden Enden offene Hauptisolator (2) aus gleich langen Metalifolienrohrelementen (10) und im Vergleich dazu längeren, unter sich gleich langen Isolierrohrelemenien (U) besteht, daß die Abstufung auf die Teile des Hauptisolators (2) beschränkt ist, die in der Achsenrichtung außerhalb der Kernteile (3,6) verlaufen, und am einen Ende an der äußeren Oberfläche und am anderen Ende an der inneren Oberfläche des Hauptisoiators auftritt, und daß die Länge (H) der abgestuften Teile des Hauptisolators (2) wenigstens ebenso lang wie die kürzeste Strecke ist, über welche die Spannungsbelastung in der Achsenrichtung des Hauptisolators verteilt werden kann.