DE2417023B2

DE2417023B2 - In eine vollisolierte, metallgekapselte hochspannungsschaltanlage einbaubarer einleiterstromwandler

Info

Publication number: DE2417023B2
Application number: DE19742417023
Authority: DE
Inventors: Otto 8600 Bamberg Graul
Original assignee: Messwandler-Bau Gmbh, 8600 Bamberg
Priority date: 1974-04-08
Filing date: 1974-04-08
Publication date: 1977-12-22
Also published as: CA1024640A; FR2266945A1; FR2266945B3; DE2417023A1; DE2417023C3; CH580860A5; US3959761A

Description

Die Erfindung betrifft einen in eine vollisolierte, metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage einbau-

iii baren Einleiterstromwandler, dessen Kerne und Sekundärwicklungen durch eine allseitige Umhüllung aus elektrisch isolierendem Material geschützt sind, deren Isolation für Niederspannung bemessen ist, während die Hochspannungsisolation durch das Isoliergas innerhalb

der Kapselung der Hochspannungsschaltanlage gebildet ist, wobei die Isolierumhüllung selbst das Druckgehäuse für das Isoliergas bildet.

Der Isolierkörper eines derartigen, durch die CH-PS 4 53 490 bekanntgewordenen Einleiterstromwandlers weist an seinen Stirnseiten rohrförmige Ansätze auf, mit denen der Wandler die beiden Rohrenden der Kapselung umfaßt. Die rohrförmigen Ansätze sind an ihrer Innenfläche mit Aussparungen versehen, in denen Dichtungsringe eingelegt und mittels durch Schrauben

befestigter Druckringe gegen die Rohrenden verspannt werden. Die Befestigungsschrauben sind hierbei unmittelbar im Isolierkörper befestigt, so daß dieser die Feststellkräfte der Druckringe unmittelbar aufnehmen muß. Da die Druckringe die außerhalb der Metallkapsel

jo überstehenden Stirnflächen des Isolierkörpers in vollem Umfange abdecken, ist eine metallische Überbrückung der Kapselungsrohrenden unter Einbeziehung des Isolierkörpers des Wandlers nicht möglich.

Ferner sind durch die DT-AS 18 07 996 und die CH-PS 4 53 490 für den Einbau in eine vollisolierte, metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage vorgesehene Einleiterstromwandler bekanntgeworden, die von der Metallkapsel vollständig umgeben und mittels eines Tragkörpers oder mittels flanschartiger Befestigungsstücke im Innern der Metallkapsel befestigt werden.

Aus der CH-PS 4 53 490 und dem DT-GM 70 17 125 ist es schließlich bekanntgeworden, als Einleiterwandler ausgebildete Ringkernstromwandler zu verwenden, die über das zylindrische Rohr der Metallkapselung geschoben und außen am Rohr befestigt werden.

Während der Einbau der Einleiterstromwandler in die Metallkapsel den Nachteil zusätzlich benötigter Tragbzw. Befestigungsteile, besonderer gasdichter Durchführungen der Sekundärausleitungen durch die Metallkapsel sowie eines erhöhten Montageaufwandes mit sich bringt, ist das Aufsetzen der Stromwandler auf die Kapselung insofern von Nachteil, als der Wandler nicht, wie die anderen in die Kapselung eingesetzten elektrischen Geräte, vor Außeneinwirkungen geschützt ist. Vor allem muß aber zur Unterbindung von die Messung verfälschenden Strömen in der Kapselung dafür gesorgt werden, daß das Kapselungsteil im Bereich des Stromwandlers gegenüber den benachbarten Kapselungssteilen der Schaltanlage isoliert ist.

ho Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen in eine vollisolierte, metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage einbaubaren Einleiterstromwandler der eingangs erwähnten Art so auszugestalten, daß der Montageaufwand gering ist und daß gleichzeitig

(i5 Probleme der Durchführung der Sekundärausleitungen des Stromwandlers durch die Kapselung oder der Auftrennung der Kapselung und Isolierung der aufgetrennten Kapselungsteile nicht auftreten. Insbesondere

soll gewährleistet sein, daß die Stromrückleitung in der äußeren Metallkapselung der Schaltanlage nicht unterbrochen ist, wobei auf störende, außerhalb des Einleiterstromwandlers liegende Übarbrückungsschienen verzichtet werden soll.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in die Isolierumhüllung des Wandlers im Bereich ihrer inneren Umfangsfläche ein leitender oder halbleitender Belag eingebracht ist, daß die Isolierumhüllung mit ihren Stirnseiten an Anschlußflansche der Metallkapselung befestigbar ist und daß zur Stromrückführung und zur Herstellung einer Potentialverbindung mit dem leitenden oder halbleitenden Belag im äußeren Randbereich der Isolierumhüllung angeordnete, die Isolierumhüllung zwischen den Außenflanschen der Metallkapselung galvanisch überbrückende metallische Rohre eingegossen sind, in die mit den Anschlußflanschen der Metallkapselung verbindbare Befestigungsbolzen einsetzbar sind.

Wohl ist durch die DT-OS 20 50 769 bereits ein isolierender Abstandshalter bekanntgeworden, dessen flanschartig nach außen abgewinkeltes Ende zwischen zwei entsprechenden Metallkapselungsflanschen verspannt ist. Die Verspannung erfolgt durch Schraubverbindungen, wobei die Schraubenbolzen in metallischen Rohren im Bereich des nach außen abgewinkelten Endes des isolierenden Abstandshalters geführt sind. Die metallischen Rohre könnten zur Überbrückung der Isolierung der durch den isolierenden Abstandshalter aufgetrennten Metallkapselteile herangezogen werden. Jedoch findet sich diesbezüglich kein Hinweis in dieser Druckschrift. Keinesfalls kommt den metallischen Rohren aber eine Doppelfunktion zu, wie dies für die vorliegende Erfindung von Bedeutung ist. Hierbei dienen nämlich die im äußeren Randbereich der Isolierumhüllung angeordneten metallischen Rohre sowohl zur Stromrückführung als auch zur Herstellung einer Potentialverbindung mit dem leitenden oder halbleitenden Belag im Bereich der inneren Umfangsfläche der Isolierumhüllung.

Der für den Einbau in eine vollisolierte, metallgekapselte Schaltanlage vorgesehene Einleiterstromwandler gemäß der Erfindung ermöglicht also, daß auf das Kapselungsrohr im Bereich des Stromwandler ganz verzichtet wird, ohne daß die Stromrückleitung in der Metallkapselung der Schaltanlage unterbrochen ist. Die bevorzugt im Gießharzvollverguß hergestellte !solierumhüllung hält den bei der vorzugsweisen Verwendung von Schwefelhexafluorid als Isoliermedium benötigten vergleichsweise niedrigen Betriebs- und Prüfdruckwerten ohne weiteres stand. Bei anderen Isoliergasen, die höhere Betriebs- und Prüfdruckwerte erfordern, kann die Isolierumhüllung nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung durch vorzugsweise in diese eingegossene metallische oder nichtmetallische Verstärkungseinlagen, wie Ringe, Gitter, Gewebebahnen, insbesondere aus Glasfasern, od. dgl., ausreichend verstärkt sein. Besonders vorteilhaft ist der äußerst geringe Montageaufwand für den Einleiterstromwandler gemäß der Erfindung. So entfallen nicht nur zusätzliche Trag- oder Befestigungsteile für eine Befestigung des Wandlers innerh.ä.b des Kapselur.gsrohres, sondern auch die unbequemen und aufwendigen Montagearbeittn innerhalb der räumlich beengten Kapselung der Schaltanlage. Durch das Einbeziehen des Einleiterstromwandlers gemäß der Erfindung in das Kapselungssystem der Schaltanlage bildet dieser einen mit der Schaltanlage integrierten Baustein, der sich in

κι

die Gesamtanlage organisch einfügt, im Gegensatz zu den auf das Kapselungsrohr aufgesetzten bekannten Einleiterstromwandlern, deren exponierte Anordnung für die gesamte Schaltanlage atypisch ist.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.

F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Einleiterstromwandler gemäß der Erfindung in der Schnittebene A-B und eine bevorzugte Ausbildung der Kuppelstellen mit der Metallkapselung der vollisolierten Hochspannungsschaltanlage.

Fig. 2 zeigt die Draufsicht auf den E'.inleiterstromwandler gemäß F i g. 1 in Pfeilrichtung C.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt eines der in die Isolierumhiillung des Einleiterstromwandlers eingegossenen metallischen Rohre mit Potentialverbindungskerben.

Der für den Einbau in eine vollisolierte. metallgckapsehe Hochspannungsschaltanlage vorgesehene Einleiterstromwandler gemäß der Erfindung ist mit ϊ bezeichnet. Er besitzt eine den Primärleiter 2 konzentrisch umfassende Isolierumhüllung 3, die die Eisenkerne 4, 5 mit den zugehörigen Sekundärwicklungen 6, 7 allseitig umgibt. Die Isolierumhüllung 3 bildet selbst das Druckgehäuse für das Isoliergas, vorzugsweise Schwefelhexafluorid, der vollisolierten, metallgekapselten Hochspannungsschaltanlage. Das Sekundärsystem 4—7 ist durch eine Polsterung 8 in bekannter Weise vor unzulässigen Druckbeanspruchungen bei der Herstellung der Isolierumhüllung 3, vorzugsweise aus Gießharz, geschützt. In die Isolierumhüllung 3 ist eine Elektrode 9 aus leitendem oder halbleitendem Material eingegossen. Die Elektrode 9 ist vorzugsweise als Gazeschirm ausgebildet. Zur Vermeidung von Koronaerscheinungen bei höheren Beanspruchungen kann dieser an seinen Stirnseiten mit ringförmigen Drahtwendeln 10, U versehen sein.

Im äußeren Randbereich 12 der Isolierumhüllung 3 außerhalb des Sekundärsystems 4—7 (siehe F i g. 2) sind über deren Umfang gleichmäßig verteilte metallische Rohre 13 eingegossen, in die Befestigungsbolzen 14 mit Schraubengewinden 15, 16 an deren Enden eingesetzt und mit den Anschlußflanschen 17 der Metallkapselung 18 — in Fig. 1 ist nur der rechte Anschlußflansch dargestellt, der linke Anschlußflansch ist entsprechend ausgebildet — verbunden sind. Die Anschlußflansche 17 werden beim Festziehen der Muttern 19 mit den metallischen Rohren 13, gegebenenfalls unter Anbringung von die Auflageflächen vergrößernden Kontaktscheiben, kontaktiert. Der Querschnitt der aus stromleitendem Material, wie Aluminium, Miessing od. dgl., bestehenden Befestigungsbolzen 14 oder der metallischen Rohre 13 ist so bemessen, daß die Stromrückleitung über die Metallkapselung 18 sichergestellt ist. Die an den Kupplungsstellen vorgesehenen ringförmigen Dichtungselemente 20 sind ausreichend elastisch, um die Kontaktierung zwischen den metallischen Rohren 13 und den Anschlußflanschen 17 nicht zu beeinträchtigen.

Die Anlenkung der Abschirmelektrode 9 an das Niederspannungspotential der Metiillkapselung 18 erfolg! über mit den metallischen Rohren 13, beispielsweise durch Nieten, Löten od. dgl. kontaktierte Potentialverbindungen 21. Die Potentialverbindungen zwisehen den metallischen Rohren 13 und den vorzugsweise mit geringem Spiel in die Rohre 13 eingesetzten Befestigungsbolzen 14 sind durch Potentialverbindungs kerben 22 in den metallischen Rohren 13 hergestellt,

wodurch entsprechende Kontaktierungswarzen als Potentialverbindungen 23 entstehen (siehe F i g. 3).

Die Befestigungsanordnung des Einleiterstromwandlers gemäß der Erfindung mittels metallischer Rohre 13 und durchgehender Befestigungsbolzen 14 weist den Vorteil auf, daß der notwendige Kraftschluß zwischen den Anschlußflanschen 17 der Metallkapselung 18 und dem Einleiterstromwandler 1 über diese Metallteile erfolgt und nicht über das Gießharz. Zudem können die Befestigungsbolzen 14 oder bei entsprechender Dimensionierung auch die eingegossenen Rohre 13 gleichzeitig als Stromrückleiter verwendet werden. Außerdem können in einfacher Weise zwei oder mehr dieser Einleiterstromwandler baukastenförmig aneinandergesetzt und mit den Befestigungsbolzen 14 gemeinsam mit den Anschlußflanschen 17 der Metallkapselung 18 verbunden werden.

zur Stromrückführung können auch zwischen den die Befestigungsbolzen 14 aufnehmenden Rohren 13 im Randbereich 12 der Isolierumhüllung 3 ein oder mehrere zusätzliche Durchbrüche zur Aufnahme von mit den Anschlußflanschen 17 der Metallakpselung 18 verbindbaren Leiterteilen (Stromrückleiter) vorgesehen

ι sein.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Einleiterstromwandler 1 zwei Kerne, beispielsweise einen Schutz- und einen Meßkern, auf. Selbstverständlich kann die Anzahl der Kerne weitgehend beliebig

ίο gewählt werden.

Wie eingangs erwähnt, kann die Isolierumhüllung 3 durch einen Gießharz-Vollverguß hergestellt werden. Hierbei können nicht nur die Kerne und die zugehörigen Sekundärwicklungen, sondern gleichzeitig

η auch metallische oder nichtmetallische Verstärkungseinlagen, wie Versteifungsringe, Gitter, Gewebebahnen — vorzugsweise aus Glasfasern —, in das Umgußharz mit eingebettet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. In eine vollisolierte, metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage einbaubarer Einleiterstromwandler, dessen Kerne und Sekundärwicklungen durch eine allseitige Umhüllung aus elektrisch isolierendem Material geschützt sind, deren Isolation für Niederspannung bemessen ist, während die Hochspannungsisolation durch das Isoliergas innerhalb der Kapselung der Hochspannungsschaltanlage gebildet ist, wobei die Isolierumhüllung selbst das Druckgehäuse für das Isoliergas bildet, dadurch gekennzeichnet, daß in die Isolierumhüllung (3) des Wandlers (1) im Bereich ihrer inneren Umfangsfläche ein leitender oder halbleitender Belag eingebracht ist, daß die Isolierumhüllung (3) mit ihren Stirnseiten an Anschlußflansche (17) der Metallkapselung (18) befestigbar ist und daß zur Stromrückführung und zur Herstellung einer Potentialverbindung (21) mit dem leitenden oder halbleitenden Belag im äußeren Randbereich der Isolierumhüllung (3) angeordnete, die Isolierumhüllung (3) zwischen den Außenflanschen (17) der Metallkapselung (18) galvanisch überbrückende metallische Rohre (13) eingegossen sind, in die mit den Anschlußflanschen (17) der Metallkapselung (18) verbindbare Befestigungsbolzen (14) einsetzbar sind.

2. Einleiterstromwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Rohre (13) und die Befestigungsbolzen (14) die die Isolierumhüllung (3) überbrückenden Stromrückleiter bilden.

3. Einleiterstromwandler nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Rohre (13) über den Umfang der IsoUerumhüllung (3) gleichmäßig verteilt sind.

4. Einleiterstromwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den eingegossenen metallischen Rohren (13) und den Befestigungsbolzen (14) Potentialverbindungen (23) vorgesehen sind.

5. Einleiterstromwandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentialverbindungen (23) zwischen den metallischen Rohren (13) und den Befestigungsbolzen (14) durch in den Rohren (13) angebrachte Potentialverbindungskerben (22) hergestellt sind.

6. Einleiterstromwandler nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der im Bereich der inneren Umfangsfläche der Isolierumhüllung (3) angeordnete leitende oder halbleitende Belag als in die Isolierumhüllung (3) eingegossene Elektrode (9) ausgebildet ist.

7. Einleiterstromwandler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (9) als Gazeschirm ausgebildet ist.

8. Einleiterstromwandler nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den Stirnseiten der Elektrode (9) ringförmige Drahtwendeln (10, 11) vorgesehen sind.

9. Einleiterstromwandler nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr dieser Wandler (1) baukastenförmig aneinandergesetzt und mittels Befestigungsbolzen (14) gemeinsam mit den Anschlußflanschen (17) der Metallkapselung (18) verbindbar sind.

10. Einleiterstromwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die IsoUerumhüllung (3) durch in diese eingegossene metallische oder nicht metallische Verstärkungseinlage!!, wie Ringe, Gitter, Gewebebahnen od. dgl., verstärkt ist.