DE2728191A1

DE2728191A1 - Hochspannungsstromwandler

Info

Publication number: DE2728191A1
Application number: DE19772728191
Authority: DE
Inventors: Otto Ottesen
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1976-07-02
Filing date: 1977-06-23
Publication date: 1978-01-12
Also published as: SE399985B; CA1076666A; SE7607585L; US4117437A; CH614554A5

Description

Hochspannungsstromwandler

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hochspannungsstromwandler gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Es handelt sich hierbei um einen Stromwandler des sogenannten Kopfkerntyps. Die Primärwicklung des Stromwandlers besteht in der Regel aus einem geraden Leiter, der durch die axiale öffnung des als Durchführung aufgebauten Isolierkörpers verläuft.

Kopfkernstromwandler werden vor allem bei sehr hohen Spannungen verwendet und haben u.a. den großen Vorteil, daß sie für bedeutend höhere Nennströme als Stromwandler des sogenannten Haarnadeltyps ausgelegt werden können, bei denen die Sekundärwicklungen mit ihren Kernen in dem geerdeten Bodenkasten des Transformators angeordnet sind. Bei der Konstruktion von Stromwandlern des Kopfkerntyps ist es außerordentlich wichtig, daß die Abmessungen.und das Gewicht des Strornwandleroberteils, welches die Durchführung, die Eisenkerne und die Wicklungen trägt, klein gehalten werden, um die mechanischen Beanspruchungen klein zu

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halten, denen der verhältnismäßig hohe Stützisolator (Säule aus Isoliermaterial) beispielsweise bei starkem Wind oder Erdbeben ausgesetzt ist. Kleinere Abmessungen des Stromwandleroberteils bedeuten zugleich eine kleinere Ölmenge im Stromwandler, so daß die erforderliche Kapazität des Expansionssystems für das Öl entsprechend kleiner wird. Es ist dann sogar möglich, ein hermetisch geschlossenes Ölsystem zu verwenden, bei welchem die temperaturabhängigen Volumenänderungen des Öls von einer einfachen Membran oder dergleichen ausgeglichen werden.,.

Die Abmessungen des Stromwandleroberteils werden in hohem Maße von dem Isolationsabstand zwischen den auf Erdpotential liegenden Kernen und der auf Hochspannungspotential liegenden umgebenden Kopfhaube bestimmt. Um diesen Abstand klein zu halten, hat man auf verschiedene V/eise versucht, eine möglichst gleichmäßige Potentialverteilung in dem mit Öl gefüllten Raum zwischen den Kernen und der Kopfhaube zu erreichen.

Bei einem durch die DT-OS 2 343 468 bekannten Stromwandler der eingangs genannten Art sind die Eisenkerne und die Sekundärwicklungen von einer geerdeten Metalikapsel umgeben. Diese sogenannte Kernkapsel hat die Form eines Ringes, dessen Querschnitt länglich ist und gut abgerundete Endflächen hat. Mit einer solchen Formgebung kann man örtliche Feldstärkekonzentrationen in dem umgebenden ölgefüllten Raum vermeiden. Die Gefahr partieller Entladungen an der Kapsel kann dadurch, daß die Kapsel mit

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einem Belag aus festem Isoliermaterial versehen wird, weiter verringert werden. Die spezielle abgerundete Form der Kapsel führt jedoch zu einer Verteuerung bei der Herstellung der Montage. Man kann beispielsweise den festen Isolierbelag nicht durch Bewicklung mit einem vorgefertigten band- oder scheibenförmigen Isoliermaterial, wie Pappe oder dergleichen ausführen, sondern die Kapsel muß,beispielsweise auf elektrostatischem Wege, mit einem Belag aus beispielsweise Epoxypulver versehen werden, der anschließend im Ofen gehärtet werden muß. Ein solcher Belag ist verhältnismäßig teuer und kann außerdem bei der späteren Handhabung der Kapsel leicht beschädigt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochspannungsstromwandler der eingangs genannten Art in der Weise weiterzuentwiekeln, daß die Abmessungen der Kopfhaube so wie ihr Herstellungsaufwand verkleinert werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Hochspannungsstromwandler der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art vorgeschlagen, der erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat. i

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

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Anhand des in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiers* ^ soll die Erfindung näher erläutert werden.

Die Figur zeigt nur den oberen Teil des Stromwandlers. Der restliche Teil ist in einer bekannten Weise, wie sie beispielsweise aus der DT-OS 2 343 468 hervorgeht, ausgeführt.

Der Stromwandler enthält eine längliche, rohrförmige Säule 1 aus Isoliermaterial (Stützisolator), vorzugsweise aus Porzellan, die auf einen vorzugsweise geerdeten Kasten montiert ist, der Anschlußorgane für die Anschlußleiter 2 der im Oberteil des Transformators montierten Sekundärwicklungen enthält. Auf dem oberen Ende der Säule 1 ruht eine Metallhaube 3, die sogenannte Kopfhaube, in der ein sich durch die Kopfhaube erstreckender, als Kondensatordurchführung aufgebauter Isolierkörper 4 in Form eines Hohlzylinders angeordnet ist. Der Isolierkörper ist um ein Rohr 5 herum aufgebaut, das an der Haube 3 flüssigkeitsdicht befestigt ist. Der Isolierkörper ist in bekannter V/eise derart aufgebaut, daß Isolierpapier auf das Rohr 5 gewickelt wird, wobei Metalleinlagen 6 mit nach außen abnehmender axialer Breite zwischen die Papierschichten gelegt werden. Um den Mittelabschnitt des Isolierkörpers ist eine Anzahl ringförmiger Eisenkerne 7 angeordnet, von denen jeder eine Sekundärwicklung 8 trägt.· Die Eisenkerne mit den Wicklungen sind in eine metallische Kapsel 9» die sogenannte Kernkapsel, eingeschlossen, die zusammen mit dem äußersten Belag der Kondensa-

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tordurchführung 4 durch ein zentral durch die Säule 1 verlaufendes Metallrohr 10 geerdet ist. Die Anschlußleiter 2 der Sekundärwicklungen verlaufen durch dieses Rohr.

Auch das Rohr 10 in der Säule 1 ist von einem spannungssteuernden Isolierkörper 11 mit Kondensatorbelägen 12 umgeben. Der äußerste Kondensatorbelag ist an die auf Hochspannungspotential liegende Haube 3 angeschlossen, während der innerste Belag auf Erdpotential oder annähernd auf Erdpotential liegt und vorzugsweise durch Anschluß an das Metallrohr 10 geerdet ist.

Die beiden Isolierkörper 4 und 11 sind so hergestellt, daß Papier konstanter Breite auf ein zentrales Rohr 5 bzw. 10 zusammen mit leitenden Belägen, z.B. Metallfolien gewickelt wird, wobei die Breite der leitenden Beläge von innen nach außen abnimmt, so daß die Fläche der verschiedenen Beläge im wesentlichen durch den gesamten Isolierkörper konstant ist, so daß man eine gleichmäßige Spannungsverteilung erhält.

Die Kopfhaube 3 ist mit Öl gefüllt, und die Säule 1 ist entweder allein mit Öl gefüllt oder mit einem ^Gemisch aus Öl und Füllmittel, beispielsweise reinem Sand. Die Primärwicklung besteht aus einer einzigen Windung, dem sogenannten Primärleiter. Dieser Primärleiter, kann entweder durch das Rohr 5 in der Kopfdurchführung geführt werden oder an die Enden dieses Rohres angeschlossen werden, wobei dieses Rohr selbst den Primärleiter oder genauer ge-

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sagt einen Teil des Primärleiters bildet. .

Die Kopfhaube besteht aus zwei Teilen, um die Montage der Durchführung 4 und der auf dieser sitzenden Kerne 7 zu ermöglichen. An der Verbindungsstelle zwischen den beiden Haubenteilen oder an dem einen Anschluß der Haube an das Durchführungsrohr 5 ist eine isolierende Zwischenlage angeordnet, um zu verhindern, daß ein Teil des Primärstrorns über die Haube fließt.

Die Kerne 7 sind zwischen zwei Stützringen 13 in der Kernkapsel 9 montiert und mittels Sicherungsstreifen 14 fixiert, welche durch Kachaußenbiegen der inneren zylindrischen Teile der Kernkapsel gebildet werden. Auch zwischen einzelnen Kernen 7 können ein oder mehrere Stützringe 15 angeordnet sein.

Die Bereiche zwischen den ebenen Endflächen 16 der Kernkapsel 9 und der Kopfhaube 3 sind mit isolierten scheibenförmigen Metallringen 17t beispielsweise in Form von Scheibenringen aus Metallfolie, die zwischen Pappringscheiben angeordnet sind, ausgefüllt. Diese isolierten Metallringe 17 dienen als Steuerkondensatoren und bewirken eine gleichmäßige Spannungsverteilung längs der von ihnen ausgefüllten Isolationsstrecke. Man kann dadurch die Längen dieser Isolationsstrecken und die Abmessungen der Kopfhaube reduzieren. Auch die Herstellung der Kernkapsel 9 wird einfacher, wenn sie zylindrisch mit ebenen Endflächen ausgeführt wer-

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den kann.

Um die Kernkapsel 9 und die Steuerkondensatoren 17 ist eine Isolationsbarriere 18 aus beispielsweise Pappe gewickelt.

Auch in dem mit gestrichelten Linien angedeuteten Bereich 19 um den oberen Teil der Durchführung 11 für die Sekundärwicklungsanschlußleiter kann eine kapazitive Steuerung mit Hilfe isolierter Metallringe angeordnet werden.

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Claims

Patentansprüche:

1. J Hochspannungsstrornwandler mit einer Säule aus Isolierrnaterial, welche eine Metallhaube trägt, die einen Isolierkörper enthält, durch den der Primärleiter des Transformators verläuft, wobei die in eine geerdete Metallkapsel eingeschlossene Kerne mit den Sekundärwicklungen des Transformators auf dem mittleren Teil des Isolierkörpers angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in den in der axialen Verlängerung der Metallkapsel (9) liegenden ringförmigen Bereichen zwischen der Metallkapsel (9) und der Metallhaube (3) isolierte Metallringe (17) angeordnet sind.

2. Hochspannungsstromwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten ringförmigen Bereiche ganz von isolierten scheibenförmigen Metallringen (17) ausgefüllt sind.

3. Hochspannungsstromwandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierten Metallringe (17) aus Metallfolie bestehen, die zwischen ringförmigen Scheiben aus Isoliermaterial angeordnet wird.

4. Hochspannungsstromwandler nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernkapsel (9) ebene axiale Endflächen(i6)

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hat, denen die isolierten scheibenförmigen Metallringe (17) größenmäßig angepaßt sind.

5. Hochspannungsstromwandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß um die Kernkapsel (9) und die in ihrer Verlängerung angeordneten Metallringe (17) eine Barriere (18) aus festem Isoliermaterial angebracht ist.

6.Hochspannungsstromwandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Anschlußleiter der Sekundärwicklungen in der Metallhaube durch ein in einer spannungssteuernden Kondensatordurchführung in der Säule angeordnetes geerdetes Rohr verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Bereich (19) um den oberen Teil der Durchführung (11) isolierte Metallringe zur Spannungssteuerung zwischen der Metallkapsel (9) und der Haube (3) angeordnet sind.

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