DE2325438A1

DE2325438A1 - Spannungswandler fuer vollisolierte, metallgekapselte hochspannungsschaltanlagen

Info

Publication number: DE2325438A1
Application number: DE2325438A
Authority: DE
Inventors: Albert Herrmann; Gerhard Kleen; Heinz Schiemann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-05-17
Filing date: 1973-05-17
Publication date: 1974-11-21
Also published as: CH565372A5; DE2325438B2; DE2325438C3; SE394048B; JPS5523454B2; US3952243A; ATA353874A; JPS5048419A; AT340530B

Description

SIMMS AKTIENGESELLSCHAFT Erlangen, den j η μ/\\ 1973 Berlin und München Werner-von-Siemens-Str.

Unser Zeichen: VPA 73/3728 Kr /Et ζ

Spannungswandler für vollisolierte, metallgekapselte Hochspannungsschaltanlagen

Die Erfindung bezieht sich auf einen Spannungswandler für vollisolierte, metallgekapselte HochspannungsSchaltanlagen, bei dem im Innern des metallenen Außenrohres der Hochspannungsschaltanlage ein Rohr als flächenhafte Elektrode angeordnet ist, das mit dem Hochspannungsleiter der Anlage einen OberSpannungskondensator eines Spannungsteilers... bildet, an dessen mit dem Oberspannungskondensator verbundenen Unterspannungskondensator ein Verstärker mit nachgeordneter Bürde angeschlossen ist, nach Patent . (Patentanmeldung P 21 25 297.1-32).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spannungswandler nach dem Hauptpatent derart weiterzubilden, daß eine Anbringung des die flächenhafte Elektrode bildenden Rohres konstruktiv und fertigungstechnisch einfach bewerkstelligt werden kann, um einen Spannungswandler zu schaffen, der hinsichtlich seiner Herstellungskosten günstig ist.

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Zur lösung dieser Aufgabe ist hei einem Spannungswandler nach dem Hauptpatent daa Rohr an seinem einen Ende mittels mindestens eines Verbindungsgliedes aus Isoliermaterial an dem Außenrohr der Hochspannungsschaltanlage befestigt und trägt an seinem anderen Ende mindestens ein an dem Außenrohr sich abstützendes -Stützelement aus Isoliermaterial. Vorzugsweise enthält der erfindungsgemäße Spannungsv/andler gleichmäßig über den Umfang des Rohres verteilt drei Verbindungsglieder und drei Stützelemente. Als vorteilhaft wird auch die Verwendung eines einzigen Verbindungsgliedes und eines einzigen Stützelementes in Scheibenform angesehen.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Spannungswandlers besteht vor allem darin, daß er auch bei Hochspannungsschaltanlagen für verhältnismäßig hohe Spannungen kostengünstig hergestellt werden kann, da kein Isolierkörper als Tragkörper für die flächenhafte Elektrode verwendet wird; dieser Isolierkörper würde nämlich bei Hochspannungsschaltanlagen für sehr hohe Spannungen verhältnismäßig große Abmessungen aufweisen und wäre daher verhältnismäßig teuer.

Bei dem er findungs gemäßen Spannungswandler wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das die flächenhafte Elektrode bildende Rohr an seinem einen Ende einen Befestigungsansatz trägt, an dem mittels Schrauben die Verbindungsglieder befestigt sind; die Verbindungsglieder sind ferner mittels weiterer Schrauben an einen Befestigungsvorsprung des Außenrohres der Hochspannungsschaltanlage angebracht, und das Rohr weist an seinem anderen Ende einen weiteren Befestigungsansatz auf, an dem mittels zusätzlicher Schrauben die Stützelemente befestigt sind. Diese Ausbildung des er- findungsgemäßen Spannungswandlers hat den Vorteil, daß sich das Rohr bei Temperatur änderungen in einer Richtung

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ausdehmen kann, ohne daI3 dabei ein Verziehen auftritt, das zu einer unerwünschten Kapazitätsänderung des Oberspannungs kondensators führen würde. Dabei ist aber durch das sich an dem Außenrohr abstützende Stützelement dafür gesorgt, daß das Rohr an seinem beweglichen Ende in einer vorbestimmten lage zu dem Hochspannungsleiter bleibt. Es dürfte selbstverständlich sein^ daß jeder Befestigungsansatz auch von einer der Zahl der Verbindungsglieder und der Stützelemente entsprechenden Zahl von einzelnen Befestigungslaschen gebildet sein kann. ·

Als besonders vorteilhaft wird eine Ausbildung des erfindungsgemäßen Spannungswandlers angesehen, bei der die Schrauben aufnehmende Bohrungen des einen Befestigungsansatzes oder die weiteren Schrauben aufnehmende weitere Bohrungen im Befestigungsvorsprung und die zusätzlichen Schrauben aufnehmende zusätzliche Bohrungen in dem weiteren Befestigungsansatz jeweils einen eine Zentrierung des Rohres bezüglich des Hochspannungsleiters ermöglichenden größeren Durchmesser als die Schrauben aufweisen% außerdem ist durch im zentrierten Zustand vorgenommene jeweils gemeinsame Bohrungen durch den Befestigungsansatz, die Verbindungsglieder und den Befestigungsvorsprung sowie durch jeweils weitere gemeinsame Bohrungen durch die Stützelemente und den weiteren Befestigungsansatz und mittels in die gemeinsamen Bohrungen eingebrachter Paßstifte das Rohr in der zentrierten lage gehalten. Soll nämlich bei der Montage des erfindungsgemäßen. Spannungswandlers in dem Außenrohr einer Hochspannungsschaltanlage durch ein eingesetztes Zentrierstück das Rohr in eine zentrische lage zum Hoehspannungsleiter gebracht werden* dann sind diese Arbeiten durch die verhältnismäßig großen Bohrungen in den Befestigungsansätzen erleichtert, da das weitgehend montierte Rohr in radialer Richtung verschiebbar ist« Durch die Paßstifte

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läßt sich, in einfacher Weise dafür sorgen, daß die zentrierte lage "beibehalten und nicht durch ein Anziehen der Schrauben -verändert wird. Nach Entfernen des Zentrieretükkes nach erfolgter Zentrierung "bleibt das Rohr in der zentrierten Lage, wodurch der von dem Hochspannungsieiter und dem Rohr gebildete O"ber Spannungskondensat or hinsichtlich seiner Kapazität genau definiert ist und "bleibt.

Diese vorteilhaften Eigenschaften ergeben sich auch dann, wenn das Rohr an seinem einen Ende, von einem isoliert an' ihm angebrachten Rohrteil gehalten ist, an dem die Verbindungsglieder oder die Stützelemente angebracht sind; der Befestigungsansatz an diesem Rohrende ist dann an dem Rohrteil bzw. an Befestigungslappen dieses Rohrteiles angeschraubt, wobei die Durchmesser der Bohrungen zur Aufnahme der Schrauben wiederum zur Ermöglichung einer radialen Verschiebung entsprechend groß gewählt sind.

Schutzringelektroden, die bereits in dem Hauptpatent beansprucht werden, sind bei dem erfindungsgemäßen Spannungswandler dadurch gebildet, daß an beiden Enden des Rohres Rohrteile isoliert vom Rohr angebracht sind.

Bei einem derartig ausgebildeten Rohr ist eine Halterung im Außenrohr der Hochspannungsschaltanlage auch über Befestigungslappen der Rohrteile möglich, an die die Verbindungsglieder und die Stützelemente angeschraubt sind, wenn die Befestigungslappen mit den Befestigungsansätzen verbunden werden.

Vorteilhafterweise tragen die Rohrteile zur Bewerkstelligung ihrer Anbringung Befestigungslappen, von denen die Befestigungslappen an dem einen Rohrteil über ein zwischengelegtes Abstandsstück aus Isoliermaterial mittels der Schrauben mit

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dem einen Befestigungsansatz und den Yerbindungsgliedern verspannt sind, während die Befestigungslappen an dem anderen Rohrteil über ein weiteres zwischengelegtes Abstandsstück aus Isoliermaterial mittels der zusätzlichen Schrauben mit dem weiteren Befestigungsansatz und den Stützelementen verschraubt sind* Diese Art der Anbringung der Rohrteile hat:den Vorteil, daß die aus den oben beschriebenen Gründen verwendeten· Schrauben gleichzeitig zur Halterung der die Schutzringelektroden bildenden Rohrteile an dem Rohr mitausgenutzt werden können, was zu einer kostengünstigen Ausführung beiträgt„ Die Abstandsstücke aus Isoliermaterial sowie gegebenenfalls in Bohrungen in den Befestigungsansätzen des Rohres oder in den Rohrteilen eingelegte Isolierringe schaffen eine gegenseitige Isolierung der Rohrteile von dem Rohr und bewirken daher die Schutzringfunktion der Rohrteile j die geerdet sind.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in Figur 1 ein Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Spannungswandlers gezeigt; die Figuren 2 und 3 geben Einzelheiten A und B dieses Ausführungsbeispiels wieder. In der Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt.

In der Figur 1 ist ein Abschnitt eines Außenrohres 1 einer Hochspannungsschaltanlage 2 mit einem Teil des in dem Außenrohr 1 geführten Hochspannungsleiters 3 zu erkennen. Der Hochspannungsleiter 3 ist von einem Rohr 4 umgeben, das eine flächenhafte Elektrode bildet. Das Rohr 4 ist an seinem einen Ende 5 mit einem Befestigungsansatz 6 und an seinem anderen Ende 7 mit einem weiteren Befestigungsansatz 8 versehen.

An dem Befestigungsansatz 6 ist ein Verbindungsglied 9 aus Isoliermaterial befestigt, das auch an einem Befestigungs-

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vorsprung 10 des Außenrohres 1 angebracht ist. Mittels eines Abstandsstückes 11 ist ein Befestigungslappen 12 eines Rohrteiles 13 mit dem Befestigungsansatz 6 und dem Verbindungsglied 9 verspannt und damit das Röhrteil 13 in dem Außenrohr 1 gehalten; das Rohrteil 13 bildet eine Schutzringelektrode.

Ein weiteres Rohrteil 14 ist am anderen Ende des Rohres 4 angebracht und in dem Außenrohr 1 in definierter Lage dadurch gehalten, daß ein weiterer Befestigungslappen 1.-5 an dem weiteren Rohrteil 14 mit einem Stützelement 16 aus Isoliermaterial, das sich an dem Außenrohr 1 abstützt, und über ein weiteres Abstandsstück 17 aus Isoliermaterial mit dem weiteren Befestigungsansatz 8 an dem Rohr 4 verspannt ist. In gleicher Weise sind an mehreren Stellen am Umfang des Rohres Verbindungsglieder und Stützelemente mit "den Befestigungsansätzen und den Be festigungs lappen verbunden.

Die Befestigung des Außenrohres 4 an seinem Ende 5 ist in Figur 2 vergrößert dargestellt, in der Einzelteile, die mit denen nach Figur 1 übereinstimmen, mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Man erkennt wiederum das Rohr 4 und einen Teil des Rohrteiles 13. Der Befestigungsansatz 6 am Rohr 4 trägt eine Bohrung 20, die mit einem Ring 21 aus Isoliermaterial ausgekleidet ist. Das Verbindungsglied 9 aus Isoliermaterial weist ebenfalls eine Bohrung 22 auf und auch der Befestigungslappen 12 trägt eine Bohrung 23. Zwischen dem Befestigungsansatz 6 und dem Befestigungsläppen 12 ist das Abstandsstück 11 aus Isoliermaterial gelegt. Das Verbindungsglied 9, der Befestigungsansatz 6, das Abstandsstück 11 und der Befestigungslappen 12 sind mittels einer durch die Bohrungen 20, 22 und 23 geführte Schraube 24 miteinander verspannt. Dabei ist durch eine hinsichtlich ihres Durchmessers größer als der Außendurchmesser

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des Schaftes der Schraube 24 ausgeführte Bohrungen 20 dafür gesorgt, daß im montierten Zustand eine Zentrierung des Rohres 4 "bezüglich des Hochspannungsleiters 3 möglich ist. Bei dieser Zentrierung, die mittels eines auf den Hochspannungsleiter 3 aufgeschobenen Zentrierstückes erfolgt, wird das Rohr 4 in radialer Richtung entsprechend verschoben. Im zentrierten Zustand wird eine gemeinsame Bohrung 25 durch den Befestigungsvorsprung 10, das Verbindungsglied 9 und den Befestigungsansatz 6 eingebracht und ein Paßstift eingeführt. Danach wird die Schraube 24 fest verspannt, Das Rohr 4 ist damit in einer zentrischen lage zum Hochspannungsleiter 3 gehalten.

Wie die Figur 2 ferner erkennen läßt, ist das Verbindungsglied 9 an seinem dem Außenrohr 1 der Hochspannungsschaltanlage 2 benachbarten Ende mit einer Bohrung 27 versehen, die mit einer Bohrung 28 im Befestigungsvorsprung 10 fluchtet. Durch eine Schraube 29 wird das Verbindungsglied an dem Befestigungsvorsprung 10 befestigt.

Aus der Pigur 3 ist die Halterung des Rohres 4 an seinem anderen'Ende 7 und die Anbringung des Rohrteiles 14 zu . erkennen. Der weitere Befestigungsansatz 8 ist über das zwischengelegte weitere Abstandsstück 17 mittels einer zusätzlichen Schraube 30 mit dem weiteren Befestigungslappen des weiteren Rohrteiles 14 und dem Stützelement 16 verspannt. Zur Zentrierung enthält beispielsweise der weitere Befestigungslappen 15 eine Bohrung 31, die einen größeren Durchmesser als der Außendurchmesser des Schaftes der Schraube 30 aufweist. Es läßt sich dann im montierten Zustand der Befestigungslappen 15 mit dem Rohrteil 14 unter Mitnahme des weiteren Befestigungsansatzes 8 in radialer Richtung verstellen. Nach der Zentrierung des weiteren Rohrteiles 14 -und damit des Rohres 4 an seinem Ende 7 bezüglich des Hoch-

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Spannungsleiters 3 wird durch den weiteren Befestigungslappen 15 und das Stützelement 16 eine Bohrung 32 geführt und ein Paßstift 33 eingebracht. Damit ist das weitere Röhrteil 14 und das Rohr 4 an seinem Ende 7 in seiner zentrisehen Xage gesichert. Yon dem Rohr 4 wird dann in Yerbindung mit dem Hochspannungsie it er 3 ein Zylinderkondensator definierter Kapazität gebildet. .-

Selbstverständlich kann an dem Ende 7 des Rohres 4 auch das Stützelement 16 an dem weiteren Befestigungsansatz 8 unmitterbar "befestigt und das weitere Rohrteil 14 in einer Weise am Rohr 4 angebracht werden, wie es aus Eigur 2 ersichtlich ist.

Bei dem in der Pigur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Spannungswandlers ist das Rohr 40 wiederum an beiden Enden mit jeweils einen Befestigungsansatz 41 und 42 versehen. An die Befestigungsansätze 41 und 42 sind mehrere Verbindungsglieder 43 und mehrere Stützelemente 44 mittels Schrauben 45 bzw. 46 angeschraubt. Diese Schrauben 45 und 46 dienen gleichzeitig zur Anbringung von einem eine Schutzringelektrode bildenden Rohrteil 47_; und einem eine weitere Schutzringelektrode bildenden weiteren Röhrteil 48, indem als Befestigungslappen dienende abgebogene Ränder 49 und 50 der Rohrteile 47 und 48 mit Bohrungen versehen sind, durch die der Schaft der Schrauben 45 und 46 hindurchgeführt ist. In den Bohrungen der abgebogenen Ränder 49 und 50 befindet sich jeweils ein Abstandsring 51 aus Isoliermaterial; außerdem ist jeweils ein weiterer Abstandsring 52 vorgesehen, auf den sich eine jeweils mittels der Schrauben 45 und 46 verspannte Scheibe 53 abstützt. Auf diese Weise ist erreicht, daß die Rohrteile 47 und 48 gegenüber den Befestigungsansätzen 41 und 42 des . Rohres 40 isoliert sind, womit sichergestellt ist, daß die

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Rohrteile 47 und 48 gegenüber dem Rohr 40 isoliert sind und als Schutzringelektrode wirken könnön,

Die Verbindungsglieder 43 sind jeweils an einem Befestigungsvorsprung 54 am Außenrohr 55 der Hochspannungsschaltanlage "beispielsweise durch Schrauben "befestigt. Die Stützelemente 44 sind nicht an dem Außenrohr—5-5 "befestigt, sondern stützen sich dort nur ab. Das Rohr 40 kann sich daher "bei Temperaturänderungen in Achsrichtung der Hochspannungsschaltanlage ungehindert ausdehnen', wodurch Verformungen des Rohres 40 vermieden sind.

In einer im Zusammenhang mit der Beschreibung des Ausführungsbeispiels nach den Figuren 1 bis 3 bereits näher erläuterten Weise kann auch bei dem Ausführungsbeispiel nach !Figur 4 eine Zentrierung des Rohres 40 mit den Rohrteilen 47 und 48 bezüglich des Hochspannungsieiters 56 nach dem Einbau in das Außenrohr 54 vorgenommen werden, indem durch entsprechend groß ausgeführte Bohrungen in den Befestigungsansätzen des Rohres 40 oder in den abgebogenen Rändern der Rohrteile 47 und 48 eine radiale Verschiebung des Rohres 40 mit den Röhrteilen 47 und 48 ermöglicht ist. Im zentrierten Zustand werden die Schrauben dann fest verspannt und damit die gesamte Anordnung in der zentrierten Lage gehalten.

Mit der Erfindung wir ein kapazitiver Spannungswandler für vollisolierte, metallgekapselte Hochspannungsschaltanlagen vorgeschlagen, der sich infolge einer konstruktiv und fertigungstechnisch einfachen Anbringung einer flächenhaften Elektrode zur Bildung des Oberspannungskondensators des kapazitiven Spannungsteilers in einem Außenrohr einer Hochspannungsschaltanlage kostengünstig herstellen läßt.

4 Figuren

8 Patentansprüche 409847/0690

Claims

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1 .J Spannungswandler für vollisolierte, metallgekapselte Hochspannungsschaltanlagen, "bei dem im Innern des metallenen Außenrohres der Hochspannungsschaltanlage ein eine flächenhafte Elektrode "bildendes Rohr angeordnet ist, das mit dem Hochspannungsie it er der Anlage einen Oberspannungskondensator eines Spannungsteilers bildet, an dessen mit dem Oberspannungskondensator verbundenen Unterspannungs-" kondensator ein Verstärker mit nachgeordneter Bürde angeschlossen ist, nach Patent (Patentanmeldung

P 21 25 297.1-32), dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (4) an seinem einen Ende (5) mittels mindestens eines Verbindungsgliedes (9) aus Isoliermaterial an dem Außenrohr (1) der Hochspannungsschaltanlage (2) befestigt ist und an seinem anderen Ende (7) mindestens ein an dem Außenrohr (1) sich abstützendes Stützelement (16) aus Isoliermaterial trägt.
2. Spannungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über den Umfang des Rohres gleichmäßig verteilt drei Verbindungsglieder und drei Stützelemente angebracht sind.
3. Spannungswandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (4) an seinem einen Ende (5) einen Befestigungsansatz (6) trägt, an dem mittels Schrauben (24) die Verbindungsglieder (9) befestigt sind, daß die Verbindungsglieder (9) ferner mittels weiterer Schrauben (29) an einem Befestigungsvorsprung (10) des Außenrohres (1) der Hochspannungsschaltanlage (2) angebracht ist und daß das Rohr (4) an seinem anderen Ende (7) einen weiteren Befestigungsansatz (8) aufweist, an dem mittels zusätzlicher Schrauben (30) die Stützelemente (16) befestigt sind.

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ORiGfMAL INSPECTED

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4. Spannungswandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrauben aufnehmende Bohrungen in dem einen Befestigungsansatz oder die weiteren Schrauben aufnehmende weitere Bohrungen im Befestigungsvorsprung und die zusätzlichen Schrauben aufnehmende zusätzliche Bohrungen in dem weiteren Befestigungsansatz jeweils einen eine Zentrierung des Rohres bezüglich des Hochspannungslelters der Hochspannungsschaltanlage ermöglichenden größeren Durchmesser als die Schrauben aufweisen und daß durch im zentrierten Zustand Tor genommene jeweils gemeinsame Bohrungen durch den Befestigungsansatz, die Yerbindungsglieder und den Befestigungsvorsprung und durch jeweils weitere gemeinsame Bohrungen durch die Stützelemente und den weiteren Befestigungsansatz sowie durch in die gemeinsamen Bohrungen eingebrachte Paßstifte das Rohr in der zentrierten lage gehalten ist.
5. Spannungswandler nach einem der Torangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an "beiden Enden (5, 7) des Rohres (4) Schutzringelektroden "bildende Rohrteile (13, 14) isoliert vom Rohr (4) angebracht sind.
6. Spannungswandler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß aie Röhrteile (13, 14) Befestigungslappen (11, 12, 15) tragen und daß die Befestigungslappen (12) an dem einen Rohrteil (13) über jeweils ein zwischengelegtes. Abstandsstück (11;) aus Isoliermaterial mittels Schrauben (24) jeweils mit dem einen Befestigungsansatz (6) und den Verbindungsgliedern (9) Terspannt sind und die Befestigungslappen (15) an dem anderen Rohrteil (14)über jeweils ein weiteres zwischengelegtes Abstandsstück (17) aus Isoliermaterial mittels der zusätzlichen Schrauben (30) jeweils mit dem weiteren Befestigungsansatz (S) und den Stützelementen (16) Terschraubt sind.

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7. Spannungswandler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrteile Befestigungslappen tragen, daß zwischen den Befestigungslappen an dem einen Rohrteil und dem einen Befestigungsansatz jeweils die Verbindungsglieder und zwischen den Befestigungslappen an dem anderen Rohrteil und dem weiteren Befestigungsansatz jeweils die Stützelemente angeordnet sind und daß die Befestigungslappen mit den Befestigungsansätzen verspannende Schrauben durch ringförmige Abstandsstücke jeweils gegenüber den Befestigungslappen ' oder den Befestigungsansätzen isoliert sind.
8. Spannungswandler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungslappen der Rohrteile von abgebogenen Rändern der Rohrteile gebildet sind.

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