DE2325446A1

DE2325446A1 - Spannungswandler fuer eine mehrere leiter fuehrende hochspannungsschaltanlage mit einer metallkapselung

Info

Publication number: DE2325446A1
Application number: DE2325446A
Authority: DE
Inventors: Albert Herrmann; Gerhard Kleen
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: CH570684A5; ATA321774A; DE2325446B2; AT343217B; NL7406192A; US3891863A; FR2230054A1; JPS5413566B2; GB1460338A; FR2230054B1; JPS509717A

Description

AKTIENGESELLSCHAFT Erlangen, den ^ 7 j^j 1973

Berlin und München . Werner-von-Siemens-Str.

Unser Zeichen:
VPA 73/3718
Kr/Etζ

Spannimgswandler für eine mehrere leiter führende
Hochspannungsschaltanlage mit einer Metallkapselung

Die Erfindung "bezieht sich auf einen Spannungswandler für eine mehrere Leiter führende, gas™ oder flussigkeitsisolierte Hochspannungsschaltanlage mit einer Metallkapselung.

Es ist ein Spannungswandler für vollisolierte ₉ metallgekapselte Hochspannungsschaltanlagen "bekannt (DT-OS 2 125 297), hei dem im Innern des metallenen Außenrohres der Hochspannungsschaltanlage eine flächenhafte Elektrode angeordnet ist; die flächenhafte Elektrode "bildet mit dem Hochspannungsleiter der Anlage einen Oherspannungskondensator eines
Spannungsteilers, an dessen mit dem Oberspannungskondensator verbundenen Unterspannungskondensator ein Verstärker mit nachgeordneter Bürde angeschlossen ist. Der "bekannte Spannungswandler ist seiner Konstruktion nach nur zum Einsatz in denjenigen HochspannungsSchaltanlagen geeignet j die in der Metallkapselung einen einzigen Hochspannungsleiter führen°, als Spannungswandler für eine
mehrere leiter führende Hochspannungssehaltanlage ist
dieser" "bekannte Spannungswandler nicht einsetz"bar_o

lerner ist es "bei einen Hoehspannungsleiter aufnehmenden ₉ ._;... Tollisolierten HochspannungsSchaltanlagen "bekannt

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("Smit-Mededelingen", 24(1969)4, Seiten 223 Ms 232), eine Spannungsmessung mittels einer Anordnung vorzunehmen, die in Form eines Ansatzes außen an der Metallkapselung der Hochspannungsschaltanlage angebracht ist. Der Ansatz enthält einen mit dem Hochspannungsleiter der Anlage verbundenen stabförmigen Leiter, der die Hochspannungselektrode eines Oberspannungskondensators eines kapazitiven Teilers bildet j eine die andere Elektrode des Oberspannungskondensators bildende Meßelektrode ist dadurch gewonnen, -daß in dem Ansatz eine zylinderförmige weitere Elektrode den Stab umgebend angeordnet ist. Die Meßelektrode ist außen an einen Kondensator geführt, der den Unterspannungskondensator bildet. An den Unterspannungskondensator ist ein Verstärker angeschlossen, an dessen Ausgang ein die Bürde des Spannungswandlers bildender Widerstand in Porm eines Meßgerätes oder einer Netzschutzeinrichtung liegt. ,

Ein Einsatz dieses bekannten Spannungswandlers bei einer mehrere Leiter führenden Hochspannungsschaltanlage würde zu einem recht beträchtlichen zusätzlichen Aufwand führen, da zur Messung der Spannung an jedem Leiter der Anlage ein Ansatz vorgesehen werden müßte. Die Ansätze würden auch zu einem hohen zusätzlichen Raumbedarf der Anlage führen, was unerwünscht ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde/ einen Spannungswandler für eine mehrere Leiter führende Hochspannungsschaltanlage zu schaffen, durch den der Raumbedarf der Anlage nicht zusätzlich vergrößert wird. Außerdem wird eine kostengünstige Lösung angestrebt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Spannungswandler der eingangs beschriebenen Art jedem Leiter eine von einem Isolierkörper getragene fläckenhafte Elektrode zugeordnet,

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die mit dem leiter einen OberSpannungskondensator eines kapazitiven Spannungsteilers bildet; die Isolierkörper sind mittels mindestens eines Spannbandes zusammengespannt und durch ein eingelegtes Zentrierstück zueinander in einer vorbestimmten Lage gehalten, und die zusammengespannten Isolierkörper sind an der Metallkapselung befestigt.

Ein wesentlicher Torteil des erfindungsgemäßen Spannungswandlers besteht darin, daß aufgrund der Anordnung des zur Bildung des Oberspannungskondensators jeweils eines kapazitiven Teilers erforderlichen Elektroden innerhalb der Metallkapselung ein zusätzlicher Raumbedarf nicht entsteht. Ein weiterer -Vorteil ist darin zu sehen, daß der erfindungsgemäße Spannungswandler verhältnismäßig kostengünstig hergestellt werden kann, da nicht nur äußere Ansätze an der Metallkapselung vermieden sind, sondern auch stabförmige, mit dem leiter verbundene Leiter zur Bildung der Hochspannungselektrode des Oberspannungskondensators nicht erforderlich sind; die Hochspannungselektrode des Oberspannungskondensators wird bei dem erfindungsgemäßen Spannungswandler jeweils von den Leitern gebildet. Außerdem ist der erfindungsgemäße Spannungswandler durch Verzicht auf Ansätze leichter und daher auch einfacher transportierbar. Die Verwendung des Zentrierstük-. kes bringt ferner den Vorteil mit sich, daß durch gegebenenfalls zusätzliche Einlagen zwischen dem Zentrierstück und den die flächenhaften Elektroden tragenden Isolierkörpern Toleranzen zwischen den Leitern und den Isolierkörpern ausgeglichen werden können, wodurch die Möglichkeit gegeben ist, Oberspannungskondensatoren etwa gleicher Kapazität zu bilden. Dies wiederum ist bei der meßtechnischen Auswertung der erfaßten Spannungen vorteilhaft,

Zur Halterung der verspannten Isolierkörper in der Metall-

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kapselung der Hochspannungsschaltanlage sind an den Isolierkörpern vorteilhafterweise Befestigungsnasen vorgesehen, die mit Befestigungsteilen an der Metallkapselung verbunden sind. Unter Umständen kann es auch vorteilhaft sein, wenn anstelle von Befestigungsnasen aus dem mindestens einen Spannband herausgezogene Lappen zur Anbringung an den Befestigungsteilen der Metallkapselung vorgesehen sind.

Das "bei dem erfindungsgemäßen Spannungswandler verwendete mindestens eine Spannband ist vorzugsweise endlos und mit Gewindestücken versehen, die im Zusammenwirken mit auf den Isolierkörpern sich abstützenden Schrauben das Spannband spannen. Diese Art der Verspannung erleichtert die Montage erheblich und gestattet es, eine erwünscht hohe Spannkraft zu erzielen.

Bei dem erfindungsgemäßen Spannungswandler kann die flächenhafte Elektrode unterschiedlich ausgebildet sein. Beispielsweise kann es zweckmäßig sein, wenn die flächenhafte Elektrode aus einem Blechstück gebildet ist. Vorteilhafter erscheint es jedoch, wenn die flächenhafte Elektrode von einem Leitbelag auf dem Isolierkörper gebildet ist.

Die Ausbildung des Isolierkörpers und seine Anordnung sowie die Anbringung der flächenhaften Elektrode kann bei dem erfindungsgemäßen Spannungswandler unterschiedlich vorgenommen werden. So erscheint es vorteilhaft, wenn der Isolierkörper als Ring in einem bestimmten vorgesehenen gleichmäßigen Abstand den jeweiligen Leiter der Hochspannungsschaltanlage umgibt, so daß das Dielektrikum des von diesem Leiter und der zugeordneten flächenhaften Elektrode gebildeten Oberspannungskondensators von dem Isoliermaterial der Hochspannungsschaltanlage gebildet ist; der Isolierkörper

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trägt "bei einer derartigen Ausführungsform an seiner dem leiter zugewendeten inneren Uhfangsfläche die flächenhafte Elektrode.

In Abweichung davon wird es auch als vorteilhaft erachtet, wenn das Dielektrikum des von dem jeweiligen leiter und der zugeordneten flächenhaften Elektrode gebildeten Oberspannungskondensators von dem Isolierkörper gebildet ist, und der Isolierkörper an seinem äußeren Umfang die flächenhafte Elektrode bildet«,

Bei dem erfindungsgemäßen Spannungswandler ist der Isolierkörper am äußeren Umfange vorteilhafterweise eingezogen und trägt im eingezogenen Bereich die flächenhafte Elektrode. Der eingezogene Bereich kann jedoch nicht nur zur Aufbringung der flächenhaften Elektrode in einer isolationstechnisch günstigen Weise ausgenutzt werden, sondern auch zusätzlich zur Unterbringung des Unterspannungskondensators des kapazitiven Teilers verwendet werden= Die Unterbringung des kapazitiven Teilers im eingezogenen Bereich des Isolierkörpers hat den Yorteil, daß der Unterspannungskondensator der gleichen Temperatur wie der Oberspannungskondensator ausgesetzt ist, so daß bei hinsichtlich des Teraperaturganges günstig gewählten Dielektrika im Ober- und Unterspannungskondensator bei Temperaturänderungen gleiche Änderungen der Kapazitäten verursacht werden; ein Einfluß von Temperaturänderungen auf das Teilerverhältnis des kapazitiven Teilers und damit auf das Meßergebnis sind daher weitgehend vermiedene

Wird der Isolierkörper beispielsweise aus Gießharz hergestellt j und wird als Unterspannungskondensator ein Kondensator verwendet, der als Dielektrikum ebenfalls Gießharz enthält j dann ist erreicht, daß "bei Temperaturänderungen das Teilerverhältnis überhaupt nicht geändert wird«.

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In dem eingezogenen Bereich des Isolierkörpers kann nicht nur der Unterspannungskondensator, sondern gegebenenfalls auch ein Stromwandlerkern mit aufgebrachtem Sekundärwicklungssystem untergebracht werden.

Selbstverständlich kann bei einem Isolierkörper mit eingezogenem Bereich der Unterspannungskondensator auch außerhalb der Metallkapselung angeordnet sein und in dem eingezogenen Bereich beispielsweise nur der Stromwandlerkern mit aufgebrachter Sekundärwicklung liegen.

In jedem Fall erscheint es vorteilhaft, den eingezogenen Bereich des Isolierkörpers in einem weiteren Fertigungsgang mit Gießharz auszugießen, um einen mechanischen Schutz und auch eine Halterung der in dem eingezogenen Bereich liegenden Teile zu erreichen.

Die flächenhafte Elektrode ist bei dem erfindungsgemäßen Spannungswandler vorzugsweise von einer Zylinderelektrode gebildet, die mit dem zugeordneten Leiter der Hochspannungsschaltanlage einen Zylinderkondensator bildet. Dies ist an sich aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 125 297 bekannt.

Ebenfalls wird es als vorteilhaft angesehen, wenn beider- · seits der die flächenhafte Elektrode bildenden Zylinderelektrode Schutzringelektroden angeordnet sind, wie sie bereits in der-'deutschen Offenlegungsschrift 2 125 297 beschrieben sind.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur 1 teilweise eine Seitenansicht und'teilweise ein Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Spannungswandlers gezeigt und in Figur 2 eine Frontansicht auf dasselbe Ausführungsbeispiel wiedergegeben. In Figur 3 ist eine

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Spannvorrichtung für das Spannband eines erfindungsgemäß ausgeführten Spannungswandlers gezeigt. Die Figur 4 gibt teils einen längssehnitt und teils eine Seitenansicht von einem weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Spannungswandlers wieder; in der Figur 5 ist eine Frontansicht dieses Ausführungsbeispieles gezeigt.,

Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte Spannungswandler ist für eine drei leiter führende gas- oder flussigkeitsisolierte Hochspannungsschaltanlage 1 mit einer Metallkapselung 2 geeignet. Der Spannungswandler enthält deshalb jeweils einen Isolierkörper 3₅ 4 und 5, die - wie insbesondere Figur 1 erkennen läßt - ringförmig ausgebildet sind. Jeder Isolierkörper 3 bis 5 trägt auf seiner einem jeweils zugeordneten leiter 6, 7 und 8 der Hochspannungsschaltanlage 1 zugewendeten Innenfläche eine flächenhafte Elektrode 9» die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel von einem auf den jeweiligen Isolierkörper 3 bis 5 aufgebrachten Leitbelag besteht ο An beiden Enden der flächenhaften Elektrode 9 ist jeweils eine Schutzringelektrode 10 und 11 vorgesehen, die von der flächenhaften Elektrode 9 isoliert auf dem Isolierkörper 3j 4 bzw. 5 aufgebracht sind.

Die die flächenhaften Elektroden 9 tragenden Isolierkörper 3 bis 5 sind mit zwei endlosen Spannbändern 12 und 13 verspannt» Zur Erzielung einer genügend großen Spannkraft sind wie Figur 3 erkennen läßt, in der eine in der Figur 2 strichpunktiert dar gerstellte Einzelheit des Spannungswandlers wiedergegeben ist - auf das jeweilige Spannband 12 bzw. 13 Gewindestücke 14 aufgeschweißt, die ein durchgehendes Gewinde loch 15 aufweisen. Fluchtend mit dem Gewindeloch 15 ist in dem jeweiligen Spannband 12 bzw» 13 ein Durchgangsloch vorgesehen* In das Gewindeloch 15 wird eine S_chraube "bzw. ein. Gewindestift 17 eingeschraubt, der sich auf einer auf den jeweiligen Isolierkörper aufgelegten Platte 18 abstützt

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und dadurch das Spannband von dem Isolierkörper unter Erzielung einer Spannkraft abhebt.

Mittels eines aus der Figur 2 ersichtlichen Zentrierstükkes 19 werden die die flächenhaften Elektroden 9 tragenden Isolierkörper 3 bis 5 in einer vorbestimmten Lage zueinander gehalten. Diese Lage kann erforderlichenfalls durch Einlagen verändert werden, um zu erreichen, daß die Isolierkörper 3 bis 5 jeweils zentrisch zu den Leitern 6 bis 8 der Hochspannungsschaltanlage 1 angeordnet sind.

Die mittels der Spannbänder 12 und 13 zusammengehaltenen Isolierkörper 3 bis 5 v/erden mit an den Isolierkörpern 3 bis 5 angebrachten Befestigungsnasen 20, 21 und 22 an Befestigungsmitteln 23, 24 und 25 der Metallkapselung 2 beispielsweise durch Schrauben befestigt. Die Befestigungsmittel 23 bis 25 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel Befestigungswinkel.

Auf diese Weise wird erreicht, daß die einzelnen Isolierkörper des erfindungsgemäßen Spannungswandlers zueinander in einer vorbestimmten Lage und bezüglich der einzelnen Leiter der Hochspannungsschaltanlage jeweils zentrisch angeordnet sind sowie gegen eine axiale Verschiebung gesichert sind. Damit sind die einzelnen Isolierkörper auf einfache Weise untereinander mit den Leitern und mit der Metallkapselung verbunden.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Spannungswandlers wird ein Oberspannungskondensator jeweils eines kapazitiven Teilers jeweils von . einem Leiter 6 bis 8 der Hochspannungsschaltanlage 1 und der flächenhaften Elektrode 9 auf jeweils einem der den Leitern 6 bis 8 zugeordneten Isolierkörper 3 bis 5 gebildet. Der jeweils zur Bildung der kapazitiven Teiler erfor-

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derliche Unterspannungskondensator und ein im allgemeinen an diesen Unterspannungskondensator jeweils angeschlossener Verstärker ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der "besseren Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt. Die Anordnung der Unterspannungskondensatoren mit den Verstärkern und den nachgeordneten Bürden und deren schaltungstechnische Verknüpfung untereinander kann in einer Weise erfolgen, wie es aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 125 297 hervorgeht.,

Das in den Figuren 4 und 5 gezeigte weitere Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Spannungswandlers unterscheidet sich von dem oben beschriebenen zunächst dadurch, daß als Dielektrikum jeweils von einem Hochspannungsieiter 50, 51 und 32 sowie einer jeweils zugeordneten flächenhaften Elektrode 33 auf Isolierkörpern 34_s 35 und 36 gebildeter Oberspannungskondensatoren die Isolierkörper 34 bis 36 dienen. Die Isolierkörper 34 bis 36 tragen demzufolge - wie insbesondere Figur 4 erkennen läßt - auf ihrer den Leitern 30 bis 52 jeweils abgewendeten äußeren Umfangsflache die flächenhafte Elektrode 33.

Die flächenhafte Elektrode 33 ist" jeweils in eingezogenen Bereichen 37 der Isolierkörper 34 bis 36 untergebracht; in den eingezogenen Bereichen 37 befinden sich, isoliert von der flächenhaften Elektrode 33 angeordnet, Sehutzringelektroden 38 und 39. Die flächenhafte Elektrode 35 ist mit einem Kontakt i-erungsr ing 40 versehen,, ebenso die Schutzringelektroden 38 und 39 mit Kontakt ierungsringen 41 und 42, Der Kontaktierungsring 40 der flächenhaften Elektrode 33 ist über eine leitung 43 mit einem nicht dargestellten Unterspannungskondensator verbunden,/ Auch die Kontaktierungsringe 41 und 42 der Schutzringelektroden 38 und 39 sind über eine Leitung nach außen geführt und dort geerdet.

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Innerharb des eingezogenen Bereiches 37 der Isolierkörper 34 "bis 36 ist .in dem dargestellten Aus führungsseil. .-. spiel ein Stromwandlerkern 44 mit aufgebrachtem Sekundärwicklungssystem 45 untergebracht. Der Stromwandlerkern 44 mit dem Sekundärwicklungssystem 45 ist mit Gießharz 46 vergossen, das den eingezogenen Bereich 37 ausfüllt und dadurch den Stromwandler isoliert und in seiner Lage arretiert.

Zusätzlich zu dem Stromwandlerkern 44 mit aufgebrachtem Sekundärwicklungssystem 45 "bzw. anstelle des Stromwandlerkerns kann ein Rundwickelkondensator in dem eingezogenen Bereich 37 jedes Isolierkörpers 34 bis 36 angeordnet sein. Der Rundwickelkondensator dient dann als Unterspannungskondensator zu dem jeweils von der benachbarten flächenhaften Elektrode und dem umfaßten Leiter der Hochspannungsschaltanlage gebildeten Oberspannungskondensator. Dies hat den besonderen Vorteil, daß der Unterspannungskondensator den gleichen Temperatureinflüssen wie der Oberspannungskondensator ausgesetzt ist, so daß die Dielektrika beider Kondensatoren jeweils der gleichen Temperaturänderung unterworfen sind. Bei in etwa übereinstimmendem Temperaturgang der beiden Dielektrika bleibt daher bei Temperaturänderungen das Teilerverhältnis konstant. , ·

Die Isolierkörper 34 bis 36 des in den Figuren 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Spannungswandlers sind in einer im Zusammenhang mit der Beschreibung des Ausführungsbeispieles nach den Figuren und 2 erläuterten Weise mittels Spannbändern 47 und 48 unter Verwendung eines ZentrierStückes 49 miteinander verspannt und in der oben bereits beschriebenen Weise an der Metallkapselung 50 der Hochspannungsschaltanlage 51 befestigt.

Mit der Erfindung wird ein Spannungswandler für eine mehrere

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leiter führendej gas- oder flussigkeitsisolierte Hochspannungsschaltanlage mit einer Metallkapselung Torgeschlagen, der sich in vorteilhafter Weise in die Metallkapselung der Schaltanlage einfügen läßt, und daher keinen zusätzlichen Raumbedarf verursacht,,

5 Figuren
15 Patentansprüche

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Claims

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■Patentansprüche

I1.)Spannungswandler für eine mehrere Leiter führende, gas- oder flüssigkeitsisolierte Hochspannungsschaltanlage mit einer Metallkapselung, dadurch gekennzeichnet, daß jedem leiter eine von einem Isolierkörper getragene flächenhafte Elektrode zugeordnet ist, die mit dem Leiter einen Oberspannungskondensator eines kapazitiven Spannungsteilers "bildet, daß die Isolierkörper mittels mindestens eines Spannbandes zusammengespannt und durch ein eingelegtes Zentrierstück zueinander in einer vorbestimmten Lage gehalten sind und daß die zusasmengespannten Isolierkörper an der Metallkapselung "befestigt sind.
2. Spannungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Isolierkörpern Befestigungsnasen vorgesehen sind, die mit Befestigungsteilen an der Metallkapselung verbunden, sind.
3. Spannungswandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannband endlos ist und mit Gewindestücken versehen ist, die im Zusammenwirken mit auf den Isolierkörpern sich abstützenden Schrauben das Spannband spannen.
4. Spannungswandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die flächenhafte Elektrode jeweils von einem Leitbelag auf den Isolierkörpern gebildet ist.
5. Spannungswandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum des von dem Leiter und der zugeordneten flächenhaften Elektrode jeweils gebil-

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de ten OberSpannungskondensators von dem Isoliermaterial der Hochspannungsschaltanlage gebildet ist und daß der Isolierkörper an seiner dem leiter zugewendeten inneren Umfangsflache die flächenhafte Elektrode trägt.
6. Spannungswandler nach einem der Ansprüche 1 "bis 4, dadurch gekennzeichnet} daß das Dielektrikum des von dem leiter und der augeordneten flächenhaften Elektrode jeweils gebildeten OberSpannungskondensators von dem Isolierkörper gebildet ist und daß der Isolierkörper an seinem äußeren Umfang die flächenhafte Elektrode trägt. ■
7. Spannungswandler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper am äußeren Umfange eingezogen ist und im eingezogenen Bereich die flächenhafte Elektrode trägt.
8. Spannungswandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterspannungskondensator des kapazitiven Teilers als selbständiges Bauelement außerhalb der Metallkapselung der Hochspannungsschaltanlage liegt.
9. Spannungswandler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterspannungskondensator derart an der Metallkapselung der Hochspannungsschaltanlage angebracht ist, daß er stets etwa die gleiche Temperatur wie die Metallkapselung aufweist.
10. Spannungswandler nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß in dem eingezogenen Bereich des Isolierkörpers der Unterspannungskondensator des kapazitiven Teilers untergebracht ist. ■ ■

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11. Spannungswandler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Uhterspannungskondensator ein Rundwikkelkondenaator ist.
12. Spannungswandler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem eingezogenen Bereich des Isolierkörpers ein Stromwandlerkern mit aufgebrachtem Sekundärwicklungssystem untergebracht ist.
13. Spannungswandler nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der eingezogene Bereich mit Gießharz ausgegossen ist.
14. Spannungswandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die flächenhafte Elektrode eine Zylinderelektrode bildet, die mit dem zugeordneten leiter einen Zylinderkondensator bildet.
15. Spannungswandler nach Anspruch 14» dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits der die flächenhafte Elektrode bildenden Zylinderelektrode Schutzringelektroden angeordnet sind.

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