DE2325438B2

DE2325438B2 - Spannungswandler für vollisolierte, metallgekapselte Hochspannungsschaltanlagen

Info

Publication number: DE2325438B2
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: 1978-08-24
Also published as: SE394048B; JPS5523454B2; DE2325438C3; ATA353874A; DE2325438A1; AT340530B; JPS5048419A; US3952243A; CH565372A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Spannungswandler für vollisolierte, metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage, bei dem im Innern des metallenen Außenrohres der Hochspannungsschaltanlage ein eine flächenhafte Elektrode bildendes Rohr angeordnet ist, daß mit dem Hochspannungsleiter der Anlage einen Oberspannungskondensator eines Spannungsteilers bildet, an dessen mit dem Oberspannungskondensator verbundenen Unterspannungskondensator ein Verstärker mit nachgeordneter Bürde angeschlossen ist.

Bei einem bekannten Spannungswandler dieser Art (US-PS 37 01 944) ist das die flächenhafte Elektrode bildende Rohr etwa in seiner Mitte durch eine Durchführung abgestützt. Diese Lagerung des Rohres

so ist verhältnismäßig instabil, so daß mit diesem Aufbau ein Oberspannungskondensator mit definierter Kapazität nicht herstellbar ist.

Ferner ist eine Anordnung zur Messung hoher Spannungen bekannt (DE-PS 4 25 628), die in einer geteilten Durchführung untergebracht ist und aus einem längeren, geerdeten Befestigungszylinder und einem innerhalb dieses geerdeten Zylinder untergebrachten weiteren Metallzylinder besteht. Der weitere Metallzylinder bildet mit dem geerdeten Zylinder einen

ω Kondensator; an die beiden Zylinder ist eine Spannungsmeßeinrichtung angeschlossen. Der weitere Metallzylinder ist an seinen beiden Enden fest mit dem geerdeten äußeren Zylinder verbunden. Die bekannte Anordnung weist daher den Nachteil auf, daß sich der innere Metallzylinder bei Temperaturänderungen in axialer Richtung nicht ausdehnen kann, weil er an beiden Enden befestigt ist Dadurch tritt bei Temperaturänderungen ein Verziehen auf, was Kapazitätsände-

rungen des Kondensators mit sich bringt und zu Fehlmessungen der Spannungen führt

Es ist auch ein Einleiterwandler bekannt (DE-AS 18 07 996), bei dem ein zylinderförmiger Wandlerkörper in der Metallkapsel einer Hochspannungsschaltanlage dadurch festgelegt ist, daß an einem Ende des Wandlerteils eine Befestigung durch Verschrauben an einem flanschartigen Befestigungsstück erfolgt und am anderen Ende des Wandlerkörpers eine Blattfeder eine Zentrierung des Wandlerkörpers bewirkt Die Halterung erfolgt über Befestigungselemente, die aus Metall bestehen und daher infolge ihrer elektrischen Leitfähigkeit zur Anbringung einer flächenhaften Elektrode in einer einen Spannungswandler bildenden Anordnung einer metallgelcapseiten Hochspannungsschaltanlage ungeeignet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spannungswandler der eingangs beschriebenen Art 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

Zur ersten Lösung dieser Aufgabe trägt erfindungsgemäß das Rohr an seinem einen Ende einen Befestigungsansatz, an dem mittels Schrauben mindestens ein Verbindungsglied aus Isoliermaterial befestigt ist; das mindestens eine Verbindungsglied ist ferner mittels weiterer Schrauben an einem Befestigungsvorsprung des Außenrohres der Hochspannungsschaltanlage angebracht, und das Rohr weist an seinem anderen Ende einen weiteren Befestigungsansatz auf, an dem mi'tels zusätzlicher Schrauben mindestens ein an dem Außenrohr sich abstützendes Stützelement aus Isoliermaterial befestigt ist; an beiden Enden des Rohres sind Schutzringelektroden bildende Rohrteile isoliert vom Rohr angebracht sind, indem die Rohrteile Befestigungslappen tragen, die an dem einen Rohrteil über jeweils ein zwischengelegtes Abstandsstück aus Isoliermaterial mittels Schrauben jeweils mit dem einen Befestigungsansatz und den Verbindungsgliedern verspannt sind und die an dem anderen Rohrteil über jeweils ein weiteres zwischengelegtes Abstandsstück aus Isoliermaterial mittels der zusätzlichen Schrauben jeweils mit dem weiteren Befestigungsansatz und den Stützelementen verschraubt sind.

Bei einer anderen Lösung der Aufgabe trägt das Rohr an seinem einen Ende einen Befestigungsansatz, an dem mittels Schrauben mindestens ein Verbindungsglied aus Isoliermaterial befestigt ist; das mindestens eine Verbindungsglied ist ferner mittels weiterer Schrauben an einem Befestigungsvorsprung des Außenrohres der Hochspannungsschaltanlage angebracht, und das Rohr an seinem anderen Ende weist einen weiteren Befestigungsansatz auf, an dem mittels zusätzlicher Schrauben mindestens ein an dem Außenrohr sich abstützendes Stützelement aus Isoliermaterial befestigt ist; an beiden Enden des Rohres sind Schutzringelektroden bildende Rohrteile isoliert vom Rohr angebracht, indem die Rohrteile Befestigungslappen tragen, zwischen denen an dem einen Rohrteil und dem einen Befestigungsansatz jeweils die Verbindungsglieder zwischen denen an dem anderen Rohrteil und dem weiteren Befestigungsansatz jeweils die Stützelemente angeordnet sind und die mit den Befestigungsansätzen verspannende Schrauben durch ringförmige Abstandsstücke jeweils gegenüber den Befestigungslappen oder den Befestigungsansätzen isoliert sind.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Spannungswandler besteht darin, daß sich das Rohr bei Temperaturänderungen in einer Richtung ausdehnest kann, ohne daß dabei ein Verziehen auftritt, das zu einer unerwünschten

s Kapazitätsänderung des Oberspannungskondensators 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

ίο 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. Ein weiterer Vorteil wird darin gesehen, daß unter Ausnutzung der Verbindungsglieder und der Stützelemente eine Anbringung von Rohrteilen (Schutzringelektroden) an dem die flächenhafte Elektrode bildenden Rohr erfolgt
Als besonders vorteilhaft wird eine Ausbildung des erfindungsgemäßen Spannungswandlers angesehen, bei der 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 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 P· nnnungswandlers in dem Außenrohr einer Hochspannungsschaltanlage durch ein eingesetzes Zentrierstück das Rohr in eine zentrische Lage zum Hochspannungsleiter 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 läßt sich in einfacher Weise dafür sorgen, daß die zentrierte Lage beibehalten und nicht durch ein Anziehen der Schrauben verändert wird. Nach Entfernen des ZentrierstUckes nach erfolgter Zentrierung bleibt das Rohr in der zentrierten Lage, wodurch der von dem Hochspannungsleiter und dem Rohr gebildete Oberspannungskondensator 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 angebracht, wobei die Durchmesser der Bohrungen zur Aufnahme der Schrauben wiederum zur Ermöglichung einer radialen Verschiebung entsprechend groß gewählt sind.

Eine Halterung des Rohres im Außenrohr der Hochspannungsschaltanlage ist auch über Befestigungslappen der Rohrteile möglich, an die die Verbindungsglieder und die Stützelemente angeschraubt sind, wenn die Befestigungslappen mit dem Befestigungsansätzen verbunden werden.

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

In der F i g. 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 Befestigungsvorsprung 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 Rohrteil 13 in dem Außenrohr 1 gehalten; das Rohrteil 13 bildet eine Schutzringelektrode.

Ein weiteres Rohrleil 14 ist am anderen Ende des Rohres 4 angebracht und in dem Außenrohr 1 in definierter Lage dadurch gehalten, daß ein weiterer Befestigungslappen 15 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 Befc-stigungslappen verbunden.

Die Befestigung des Außenrohres 4 an seinem Ende 5 ist in F i g. 2 vergrößert dargestellt, in der Einzelteile, die mit denen nach F i g. 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 Befestigungslappen 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 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 26 eingeführt. Danach wird die Schraube 24 fest verspannt Das Rohr 4 ist damit in einer zentrischen Lage zum Hochspannungsleiter 3 gehalten.

Wie die Fig.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 9 an dem Befestigungsvorsprung 10 befestigt

Aus der Fig.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 zwischengelegt weitere Abstandsstück 17 mittels einer zusätzlichen Schraube 30 mit dem weiteren Befestigungslappen 15 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 Hochspannungsleiters 3 wird durch den weiteren Befestigungslappen 15 und das Stützelement 16 eine Bohrung 32 geführt und ein Paßstift 33 eingebracht Dai/üt ist das weitere Rohrteil 14 und das Rohr 4 ar. seinem Ende 7 in seiner zentrischen Lage eesichert Von dem Rohr 4 wird dann in Verbindung nut dem Hochspannungsleiter 3 ein Zylinderkondensator definierter Kapazität gebildet.

Selbstverständlich kann an dem Ende 7 des Rohres 4 auch das Stützelement 16 an dem weiteren Befesti gungsansatz 8 unmittelbar befestigt und das weitere Rohrteil 14 in einer Weise am Rohr 4 angebracht werden, wie es aus F i g. 2 ersichtlich ist

Bei dem in der F i g. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Spannungswandlers ist das Rohr 40 wiederum an beiden Enden mit jeweils einem 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 Rohrteil 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 5G befindet sich jeweils ein Abstandsring 51 aus Isoliermaterial ; außerdem ist jeweils ein weiterer Abstandsring 52

so 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 Rohrteile 47 und 48 gegenüber dem Rohr 40 isoliert sind und als Schutzringelektrode wirken können.

Die Verbindungsglieder 43 sind jeweils an einen* Befestigungsvorsprung 54 am Außenrohr 55 dei Hochspannungsschaltanlage beispielsweise durch Schrauben befestigt Die Stützelemente 44 sind nicht ar dem Außenrohr 55 befestigt, sondern stützen sich dor nur ab. Das Rohr 40 kann sich daher bei Temperaturän derungen in Achsrichtung der Hochspannungsschalter! lage ungehindert ausdehnen, wodurch Verformunger

es des Rohres 40 vermieden sind

In einer im Zusammenhang mit der Beschreibung de: Ausführungsbeispiels nach den F i g. 1 bis 3 bis bereit! näher erläuterten Weise kann auch bei dem Ausftth

rungsfaeispiel nach F i g. 4 eine Zentrierung des Rohres 40 mit den Rohrteilen 47 und 48 bezüglich des Hochspannungsleiters 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 Rohrteilen 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 wird 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. 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 Hochspannungsleiter der Anlage einen Oberspannungskondensator eines Spannungsteilers bildet, an dessen mit dem Oberspannungskondensator verbundenen Unterspannungskondensator ein Verstärker mit nachgeordneter Bürde angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (4) an seinem einen Ende (5) einen Befestigungsansatz (6) trägt, an dem mittels Schrauben (24) mindestens ein Verbindungsglied (9) aus Isoliermaterial befestigt ist, daß das mindestens eine Verbindungsglied (9) ferner mittels weiterer Schrauben (29) an einem Refestigungsvorsprung (10) des Außenrohres (1) der Hochspannungsschaltanlage (2) angebracht ist, daß das Rohr (4) an seinem anderen Ende (7) einen weiteren Befestigungsansatz (8) aufweist, an dem mittels zusätzlicher Schrauben (30) mindestens ein an dem Außenrohr (1) sich abstützendes Stützelement (16) aus Isoliermaterial befestigt ist, und daß an beiden Enden (5, 7) des Rohres (4) Schutzringelektroden bildende Rohrteile (13,14) isoliert vom Rohr (4) angebracht sind, indem die Rohrteile (13, 14) Befestigungslappen (12, IS) tragen, die (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) verspannt sind und die (15) an dem anderen Rohrteil (14) über jeweils ein weiteres zwischengelegtes Abstandstück (17) aus Isoliermaterial mittels der zusätzlichen Schrauben (30) jeweils mit dem weiteren Befestigungsansatz (8) und den Stützelementen (16) verschraubt sind (Fig. 1 bis 3).

2. 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 Hochspannungsleiter der Anlage einen Oberspannungskondensator eines Spannungsteilers bildet, an dessen mit dem Oberspannungskondensator verbundenen Unterspannungskondensator ein Verstärker mit nachgeordneter Bürde angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (40) an seinem einen Ende einen Befestigungsansatz (42) trägt, an dem mittels Schrauben (45) mindestens ein Verbindungsglied (43) aus Isoliermaterial befestigt ist, daß das mindestens eine Verbindungsglied (43) ferner mittels weiterer Schrauben an einem Befestigungsvorsprung (54) des Außenrohres (55) der Hochspannungsschaltanlage angebracht ist, daß das Rohr (40) an seinem anderen Ende einen weiteren Befestigungsansatz (41) aufweist, an dem mittels zusätzlicher Schrauben (46) mindestens ein an dem Außenrohr (55) sich abstützendes Stützelement (44) aus Isoliermaterial befestigt ist, und daß an beiden Enden des Rohres (40) Schutzringelektroden bildende Rohrteile (47, 48) isoliert vom Rohr (40) angebracht sind, indem die Rohrteile (47, 48) Befestigungslappen (49,50) tragen, zwischen denen an dem einen Rohrteil (48) und dem einen Befestigungsansatz (42) jeweils die Verbindungsglieder (43) und zwischen denen an dem anderen Rohrteil (47) und dem weiteren Befestigungsansatz (41) jeweils die Stützelemente (44) angeordnet sind und die mit den Befestigur.gsansätzen (41, 42) verspannende Schrauben (45,46) durch ringförmige Abstandsstücke (51) jeweils gegenüber den Befestigungslappen (49,50) oder den Befestigungsansätzen (41,42) isoliert sind (F i g. 4).

3. Spannungswandler nach Ansprüche 1 oder 2, 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 Hochspannungsleiters der Hochspannungsschaltanlage ermöglichenden größeren Durchmesser als die Schrauben aufweisen und daß durch im zentrierten Zustand vorgenommene jeweils gemeinsame Bohrungen durch den Befestigungsansat2:, die Verbindungsglieder 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.

4. Spannungswandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungslappen der Rohrteile von abgebogenen Rändern der Rohrteile gebildet sind.