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Hochspannungskondensator Die Erfindung betrifft einen Hochspannungskondensator
nach Schering-Vieweg, insbesondere Preßgaskondensator, mit einer eine Niederspannungselektrode
umschließenden Hochspannungselektrode, die gemeinsam im Inneren eines Isolierrohres
angeordnet und mit Steuerelektroden versehen sind.
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Ftir Messungen bei sehr hohen Wechselspannungen, insbesondere ftlr
Verlustfaktormessungen, Wandlereichungen usw., werden Kondensatoren benutzt, die
eine bekannte, konstante Kapazität besitzen und vor allen Dingen weitestgehend verlustwinkelfrei
sein müssen. Die letztgenannte Bedingung nötigt zur hinwendung von Luft oder Gasen
als Dielektrikum.
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Gewöhnliche LuStkondensatoren werden für hohe Spannungen in ihren
hbmessungen zu groß. Man verwendet daher für hohe Spannungen Preßgaskondensatoren,
bei denen die bekannte Eigenschaft ausgenutzt wird, daß die Durchschlagsfestigkeit
der Gase annähernd proportional mit dem Druck wächst. In der Regel fungiert der
die Hochspannungselektrode tragende Isolator gleichzeitig als DruckgasbehälterO
Es ist bekannt, daß Preßgaskondensatoren nach dem von Sfhering und Vieweg entwickelten
Konstruktionsprinzip unabhängig von hußenfeldern sind, weil bei diesem Konstruktionsprinzip
die Niederspannungsmeßelektrode koaxial von einer Hochspannungselektrode umhüllt
wird und diese so eine naheu vollkommene hbschirmung durch die Hochspannungs elektr
Ode erfährt.
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Nachteilig erweist sich bei Preßgaskondensatoren nach Schering-Vieweg,
daß eine sehr stark nichtlineare Spannungsverteilung
längs des
Isolierrohres zu verzeichnen isto Dadurch wurde die Anwendung derartiger Preßgaskondensatoren
bisher auf eine Spannung von etwa looo kV begrenzt.
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Es ist weiterhin bekannt, Preßgaskondensatoren derart auszuführen,
daß die Elektroden innerhalb eines metallischen, zylinderförmigen Behälters angeordnet
sind, der sich auf annähernd dem halben Hochspannungspotential befindet, wodurch
die Aufteilung der Spannung auf zwei Isolierrohre möglich wird. Dieser Preßgaskondensator,
auch Kaskaden kondensator genannt, hat den Nachteil, daß sich infolge der ungleichen
kapazitiven Kopplung zwischen Behälter und Hochspannungspol einerseits und Behälter
und Erde andererseits der metaXische Behälter nicht auf dem halben Hochspannungspotential
befindet. Zur Linearisierung der Spannungsverteilung längs des Isolierrohres sind
deshalb Zusatzkapazitäten zwischen Behälter und Erde notwendig, oder der Behälter
wird direkt an eine Anzapfung der Prilfanlage mit dem halben Potential gelegt. Letzteres
ist oft nicht möglich, und Zusatzkapazitäten versteuern den Hochspannungskondensator
merklich. Außerdem tritt durch die Zusatskapazitäten eine zusätzliche Belastung
der Prüfspannungsquelle auf.
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Weiterhin ist es bekannt, die Spannung längs des Isolierrohres durch
abgestufte, leitende Beläge in Form einer KondensatordurchfUhrung zu vergleichmäßigen.
Die Kondensatordurchfhrung, die im Inneren des Isolierrohres æwischen Innenwand
und dem Tragrohr der einen Meßelektrode angeordnet ist, wirkt somit als Spannungsteiler,
wobei an den einzelnen Belägen ein derartiges Potential liegen muß, daß eine annähernd
lineare Spannungsverteilung längs des Isolierrohres entsteht. Die Enden der BeLäge
der Kondensatordurchftlhrung sind trompetenförmig erweitert und bis an die Innenwand
des Isolierrohres gefUhrtO Ihr elektrisohes Feld greift durch das Dielektrikum des
Isolators und linearisiert die Spannungsverteilung längs des terschlagweges.
Wirkungsvoller
ist es, an diesen trompetenförmigen Erweiterungen außenliegende Potentialringe kapazitiv
anzukoppeln. Diese Lösung hat den Nachteil, daß die Kondensatordurchffihrung einen
erheblichen technischen Aufwand darstellt und große technische Schwierigkeiten bei
der Realisierung der hochspannungstechnisch ungünstigen Kondensatordurchführung
auftreten. So können beispielsweise Überschläge an den als Abstandshalter zwischen
den einzelnen Belägen der Kondensatordurchführung dienenden Isolatoren auftreten,
wodurch die Vorteile der Druckgasfüllung wieder kompensiert werden. Somit werden
weitere teohnisoh komplizierte Maßnahmen notwendig. Außerdem bedingt das Durchführungsprinzip
eine große Bauhöhe Es ist Zweok der Erfindung, bei Hochspannungskondensatoren nach
Schering-Vieweg die Spannungsfestigkeit durch relativ billige und technisch einfache
Mittel zu erhöhen.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, bei Hochspannungskqndensatoren naoh
Schering-Vieweg, insbesondere Preßgaskondensatoren, mit einer eine Niederspannungselektrode
umschließenden Hoohspannungselektrode, die gemeinsam im Inneren eines Isolierrohres
angeordnet und mit Steuerelektroden versehen sind dem Isolierrohr durch eine einfache
und technisch günstige Anordnung der Steuerelektroden eine lineare Spannungsverteilung
längs des Isolierrohres aufzuprägen.
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Erfindungagemäß wird die Aufgabe bei Hochspannungskondensatoren der
oben genannten Art dadurch gelöst, daß sowohl innere als auch äußere vom Isolierrohr
getragene, miteinander in galvanischer Verbindung stehende Steuerelektroden vorgesehen
sind, wobei eine innere Elektrode trichterförmig ausgebildet und so angeordnet ist,
daß sie mit ihrem verjüngten Ende in die Hochspannungselektrode hineinragt
und
ein Tragrohr für die Niederspannungselektrode umschließt.
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Gemaß einer vorteilliaften Weiterbildung ist eine zweite innere, die
trichterförlilige Steuerelektrode umscließende Steuerelektrode vorgesehen, die mit
der bzw. den dem Hochsannung.spotential nächstliegenden, äußeren Steuerelektroden
in Verbindung steht, während die trichterförmige Steuerelektrode mit der bzw. den
dem Erdpotential nächstliegenden, äußeren Steuerelektrode verbunden ist.
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Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert
werden. Die dazugehörige Zeichnung zeigt: - einen Hochspannungskondensator in erfindungsgemäßer
Ausfahrung Die koaxial ineinander angeordneten Hochspannungselektrode 1 und Niederspannungselektrode
2 befinden sich in einem aus drei. Einzellängen bestehenden Isolierrohr 3, das durch
angeflanschte Metalldeckel 4 und 5 beiderseitig gasdicht verschlossen ist. Die Einzellängen
sind durch Letallflansche 6 und 7 ebenfalls gasdicht miteinander verbunden.
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Für die Steuerung des Potentials des unteren Metallflansches 7 werden
an diesem zwei äußere, toroidförmige Steuerelektroden 8 und 9 und eine innere, trichterförmige
Steuerelektrode 10 angebracht, wobei die Elektrode 1o das auf Erdpotential befindliche
Tragrohr 11 der Niederspannungselektrode 2 umschließt und zur besseren kapazitiven
Kopplung bis in die Hochspannungselektrode 1 gezogen isto Die Potentialsteuerung
des oberen Metallflansches 6 erfolgt durch zwei äußere, toroidförmige Steuerelektroden
12 und 13 und durch eine innere, nach außen gewölbte Ringelektrode 14, die die trichterförmige
Steuerelektrode 1o umschließt und zur besseren kapazitiven Kopplung in der Nähe
der Hochspannungselektrode 1 angeordnet ist.
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Zusammen mit den äußeren, toroidförmigen Hochspannungs-Steuerelektroden
15 und 16 sind alle angeführten Steuerelektroden durch entsprechende Größe, Formgestaltung
und
Lage untereinander und gegenüber hochspannungspotential-und
erdpotentialführende Teile derart ausgeführt, daß sich über die Metallflansche eine
nahezu lineare Spannungsverteilung längs des Isolierrohres einstellt. Die äußeren,
toroidförmigen Elektroden 8,9,12,13,15 und 16 dienen gleichzeitig als Abschirmelektroden
für die flansche 6 und 7 und für den auf Hochspannungspotential befindlichen Metalldeckel
5. Aus technologischen Gründen sind an jeden Flansch an Stelle einer großen zwei
kleinere toroidförmige Elektroden befestigt.