DE2509325B2 - Spannungswandler - Google Patents

Description

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Zur Spannungsmessung in vollisolierten, metallgekapselten Hochspannungsschaltanlagen werden neben kapazitiven Spannungswandlern induktive Spannungswandler eingesetzt. Zwar lassen sich die induktiven Spannungswandler im Vergleich zu den kapazitiven Wandlern nur mit einem vergleichsweise hohen Aufwand herstellen, sie bieten jedoch den Vorteil einer großen Leistung bei nahezu beliebiger Genauigkeit. Außerdem liefern sie eine große Grenzleistung.

Ein bekannter induktiver Spannungswandler (DT-AS 07 997) für eine mittels Isoliergas vollisolierte, metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage ist in einem an der Metellkapsel angebrachten Druckkessel untergebracht. Er besieht im wesentlichen aus einem Rahmenkern, auf dessen einen Schenkel Primär- und r^ Sekundärwicklung aufgebracht sind; die Anordnung aus Primär- und Sekundärwicklung ist in Gießharz einge-. wobei der Gießharzkörper auch eine Durchführung für den Hochspannungsanschluß bildet Dieser bekannte induktive Spannungswandler ist zwar in isolationstechnischer und meßtechnischer Hinsicht vorteilhaft, beansprucht aber einen verhältnismäßig großen Raum. · , , ·

Bei einem weiteren bekannten induktiven Spannungswandler für SFb-isolierte, gekapselte Schaltanlagen (ETZ-A, Bd. 94 (1973) H. 7, Seite 420) ist ebenfalls ein Rahmenkern verwendet, auf dessen einem Schenkel Sekundär- und Primärwicklung aufgebracht sind. Die Anordnung aus den beiden Wicklungen ist wiederum in einem Gießharzkörper eingebettet, der an seiner Hochspannungsausleitung einen tellerförmigen Isolator trägt. Dieser tellerartige Isolator bildet den Tragkörper für einen auf der von der Metallkapsel abgewendeten Seite aufgebrachten Topf, in den aus Korrosionsgründen ebenfalls SF_b eingeiüllt ist. Auch dieser bekannte induktive Spannungswandler bildet einen verhältnismäßig großräumigen Fortsatz der Hochspannungsschaltanlage und ist daher wegen des relativ großen beanspruchten Raumes ungünstig.

Im Hinblick auf den Raumbedarf ist ein anderer bekannter induktiver Spannungswandler (DT-OS 22 09 734) vorteilhafter, der einen scheibenförmigen Gießharzkörper aufweist; in dem Gießharzkörper ist der auf Hochspannungspotential liegende Ringkern mit der auf ihn unmittelbar aufgebrachten Hochspannungswicklung und einer auf der Hochspannungswicklung angeordneten Sekundärwicklung untergebracht. Die Herstellung dieses bekannten Spannungswandlers bereitet jedoch dann Schwierigkeiten, wenn er für höhere Spannungen ausgelegt werden soll, weil dann der Gießharzkörper verhältnismäßig groß sein muß und schwer zu gießen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spannungswandler für vollisolierte, metallgekapselte Hochspannungsschaltanlagen vorzuschlagen, der einfach herstellbar ist und sich durch einen vergleichsweise geringen Raumbedarf auszeichnet.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einem Spannungswandler mit einem Ringkern mit aufgebrachter Sekundärwicklungsanurdnung und Primärwicklung und mit einer äußeren isolierenden Umhüllung für vollisolierte, metallgekapselte Hochspannungsschaltanlagen mit mindestens einem Hochspannung führenden Innenleiter und einer geerdeten Metallkapsel aus.

Dieser Spannungswandler zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß der Spannungswandler im Innern der Metallkapsel quer zu ihrer Längsachse angeordnet ist, daß die Primärwicklung mit ihrem hochspannungsseitigen Ende über ein Anschlußelement mit dem Innenleiter galvanisch verbunden ist und daß das erdseitige Ende der Primärwicklung gemeinsam mit den Enden der Sekundärwicklungsanordnung in einer Durchführung der äußeren Isolierung durch die Metallkapsel nach außen geführt sind.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Spannungswandlers besteht vor allem darin, daß er sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet. Außerdem ist dieser Aufbau raumsparend, weil der erfindungsgemäße Spannungswandler nur einen verhältnismäßig schmalen Toroid darstellt, der ohne nennenswerten zusatzlichen Raumbedarf an einem Ende der Metallkapsel im Zuge der Hochspannungsschaltanlage angeordnet werden kann. Zu einem raumsparenden Aufbau trägt auch bei, daß der erfindungsgemäße Spannungswandler in seiner Formgestaltung der der Metallkapsel der vollisolierten

Hochspannungsschaltanlage angepaßt ist. Aufgrund seines einfachen Aufbaues sind auch die Herstellungskosten des erfindungsgemäßen Spannungswandlers relativ gering.

Im Hinblick auf eine gute Isolation zwischen Hochspannungs- und Erdpotential ist der erfindungsgemäße Spannungswandler vorteilhafterweise derart bemessen und angeordnet, daß er sich mit seiner inneren Umfangsfläche im Abstand vom Innenleiter und mit seiner äußeren IJmfangsfläche im Abstand von der Metallkapsel befindet. Zwischen Hochspannungs- und Erdpotential ergibt sich dann insbesondere bei einer gebräuchlichen Isolation aus SFb für die Hochspannungsschaltanlage eine geschichtete Isolation, die sich durch eine hohe Durchschlagfestigkeit auszeichnet. ,

Der erfindungsgemäße Spannungswandler kann in unterschiedlicher Weise in der Metallkapsel gehalten sein. So ist es möglich, daß er sich mittels entsprechender Zentriermittel an dem Jnnenleiter bzw. im FaIJe mehrerer Innenleiter an diesen Innenleitern abstützt. Als besonders vorteilhaft wird jedoch eine Halterung des erfindungsgemäßen Spannungswandlers angesehen, bei der der Spannungswandler durch Befestigungselemente mit seiner Durchführung an einer Befestigungsplatte der Metallkapsel gehalten ist.

Einen besonderen Vorteil im Hinblick auf eine einfache Montage und einen geringen Raumbedarf bietet der erfindungsgemäße Spannungswandler dann, wenn er in Hochspannungsschaltanlagen mit mehreren Innenleitern eingesetzt wird. In diesem Falle ist nämlich ^₀ der einem Innenleiter zugeordnete Spannungswandler neben weiteren, übrigen Innenleitern zugeordneten und in Richtung der Längsachse der Metallkapsel aufeinander folgenden Spannungswandlern angeordnet. Die drei Spannungswandler bilden dann eine verhältnismäßig kompakte Anordnung an einem Ende der Metallkapsel.

Zur Schaffung eines Spannungswandlers nach der Erfindung, der in einer einzigen Ausführung zum Einsatz in dreipoligen, d. h. in Hochspannungsschaltanlagen mit drei Innenleitern, geeignet ist, weist der Spannungswandler vorteilhafterweise zwei in einem Winkel von 120° gegeneinander versetzte, mit dem hochspannungsseitigen Ende der Primärwicklung verbundene Anschlußelemente auf. Auf diese Weise ist erreicht, daß bei einer dreipoligen Hochspannungsschaltanlage mit ein und demselben Spannungswandlertyp der Hochspannungsanschluß der Primärwicklung der einzelnen Wandler mit dem zugeordneten Innenleiter in einfacher Weise verbunden werden kann.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in F i g. 1 teilweise im Querschnitt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Spannungswandlers in einer Hochspannungsschaltanlage mit drei Innenleitern gezeigt. In Fig. 2 ist die Anordnung von drei erfindungsgemäß ausgebildeten Spannungswandlern in einer Seitenansicht wiedergegeben.

In der F · g. 1 ist eine Metalikapsel 1 einer Hochspannungsschaltanlage 2 zu erkennen, in der ein Spannungswandler 3 vor zwei weiteren in der Darstellung nach Fig.! verdeckten Spannungswandlern untergebracht ist Der Spannungswandler 3 weist einen Ringkern 4 auf, auf den eine Sekundärwicklungsanordnung 5 aufgebracht ist Außen auf der Sekundärwicklungsanordnung 5 befindet sich die Primärwicklung 6, und zwar derart, daß ihr hochspannungsseitiges Ende 7 außen und das erdseitige Ende in der Nähe des Kernes 4 liegt

Die Hochspannungsschaltanlage 2 enthält Innenleiter 8, 9 und 10, von denen der Innenleiter 8 über ein Anschlußelement 11 eine galvanische Verbindung zum hochsf-annungsseitigen Ende 7 der Primärwicklung 6 herstellt.

Die Anordnung aus Eisenkern 4, Sekundärwicklungsanordnung 5 und Primärwicklung 6 ist von einer äußeren Isolierumhüllung 12 umgeben, die an ihrem in der Fig. 1 oberen Ende eine Durchführung 13 bildet. Innerhalb dieser Durchführung 13 sind sowohl die Enden 14 der Sekundärwicklungsanordnung 5 als auch das erdseitige Ende 15 der Primärwicklung 6 nach außen geführt. Die Fnden 14 der Sekundärwicklungsanordnung 5 sind dabei in nicht dargestellter Weise an einen Klemmkasten geführt, während das Ende 15 der Primärwicklung 6 geerdet ist.

Der Spannungswandler 3 ist im Bereich einer Öffnung 16 der Metallkapsel 1 an einer eingeschweißten Befestigungsplatte 17 mittels Schrauben gehalten. Die Befestigungsplatte 17 ist dabei zur Herausführung der Wicklungsenden mit einer Ausnehmung 18 versehen.

Wie die F i g. 2 zeigt, lassen sich drei Spannungswandler 3, 20 und 21 in einem Aufbau, wie er im Zusammenhang mit der Beschreibung der F i g. 1 eingehend erläutert worden ist, in raumsparender Weise in einem Abschnitt 23 der Hochspannungsschaltanlage 2 nebeneinander anordnen. Zu diesem Zwecke sind die Innenleiter 8, 9 und 10 unterschiedlich weit derart geführt, daß sie jeweils innerhalb der einzelnen Spannungswandler 20,21 und 3 enden. Jeder Innenleiter ist dabei über ein Anschlußelement mit dem hochspannungsseitigen Ende der jeweiligen Primärwicklung verbunden. Um mit einem einzigen Spannungswandlertyp auszukommen, weist dieser um 120° versetzt auf seiner inneren Umfangsfläche neben einem ersten Anschlußelement 7 ein weiteres Anschlußelement 24 auf. Damit ist es möglich, die Spannungswandler mit sämtlichen drei Innenleitern 8, 9 und 1Oi ohne irgendwelche Nacharbeiten zu verbinden.

Mit der Erfindung wird ein induktiver Spannungswandler für vollisolierte, metallgekapselte Hochspannungsschaltanlagen vorgeschlagen, der sich insbesondere durch einen einfachen und raumsparenden Aufbau sowie durch gerir ge Herstellungskosten auszeichnet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Spannungswandler mit einem Ringkern mit aufgebrachter Sekundärwicklungsanordnung und Primärwicklung und mit einer äußeren isolierenden Umhüllung für vollisolierte, metallgekapselte Hochspannungsschaltanlagen mit mindestens einem Hochspannung führenden Innenleiter und einer geerdeten Metallkapsel, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungswandler (3) im Innern der Mttallkapsel (1) quer zu ihrer Längsachse angeordnet ist, daß die Primärwicklung (6) mit ihrem hochspannungsseitigen Ende über ein Anschlußelement (7) mit dem Innenleiter (8) galvanisch i$ verbunden ist und daß das erdseitigc Ende (14) der Primärwicklung (6) gemeinsam mit den Enden (15) der Sekundärwicklungsanordnung (5) in einer Durchführung (13) der äußeren Isolierung (12) durch die Metallkapsel (1) nach außen geführt sind (F ig. 1).

2. Spannungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungswandler (3) derart bemessen und angeordnet ist, daß er sich mit seiner inneren Umfangsfläche im Abstand vom Innenleiter (8) und mit seiner äußeren Umfangsfläehe im Abstand von der Metallkapsel (1) befindet (Fig. 1).

3. Spannungswandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungswandler (3) durch Befestigungselemente mit seiner Durchführung (13) an einer Befestigungsplatte (17) der Metallkapsel (1) gehalten ist (F i g. 1).

4. Spannungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der einem Innenleiter (8) zugeordnete Spannungswandler (3) neben weiteren, übrigen Innenleitern (9, 10) zugeordneten und in Richtung der Längsachse der Metallkapsel (1) aufeinanderfolgenden Spannungswandlern (20,21) angeordnet ist (F i g. 2).

5. Spannungswandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungswandler bei einer Hochspannungsschaltanlage (2) mit drei Innenleitern (8,9,10) zwei in einem Winkel von i 20° gegeneinander versetzte, mit dem hochspannungsseitigen Ende (7) der Primärwicklung (6) verbundene Anschlußelemente (11, 24) auf seiner inneren Umfangsfläche aufweist (F i g. 2).