DE3835484C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kondensator mit einer Mehrzahl von Kondensatorelemen­ ten, die unter Bildung einer Baugruppe untereinander elektrisch verbunden sind.

Bei einem bekannten Kondensator dieser Art (DD-PS 1 43 977) sind mehrere Konden­ satorelemente, insbesondere in Form von Kunststoffolienkondensatoren, in ein mit eingegossenen Wandungen versehenes Kunststoffgehäuse eingebaut, das mit Harzver­ gußmasse ausgefüllt und hermetisch verschlossen wird. Bei einem anderen bekannten Kondensator der eingangs genannten Art (DE 35 39 691 A1) wird ein hochgradig im­ prägnierbarer elektrischer Isolierstoff, z. B. Glasfaserband, -gewebe, -matte oder -vlies, in die Spalte zwischen den untereinander elektrisch verbundenen Kondensatorelemen­ ten eingebracht sowie um den Umfang der Kondensatorelement-Baugruppe herumge­ legt. Die so vorbereitete Baugruppe wird dann in einer Metallform mit einem Kunstharz imprägniert.

Solche Kondensatoren neigen zu Koronaentladungen an den Endteilen der Kondensa­ torelemente, weil es in der Praxis schwierig ist, die Endabschnitte der Kondensatorele­ mente einwandfrei mit Kunstharz zu imprägnieren. Man kann diesem Problem durch Herabsetzen der an den einzelnen Kondensatorelementen anliegenden Spannung be­ gegnen. Dies führt jedoch zu einer Steigerung der Anzahl der Kondensatorelemente; der Kondensator als Ganzes wird sperrig und kostspielig.

Es ist ferner ein aus mehreren Kondensatorelementen aufgebauter Hochspannungskon­ densator bekannt (DE 35 39 691 A1), bei dem die Kondensatorelemente in einem ab­ gedichteten Kunstharzgehäuse untergebracht sind, das mit einem isolierenden Gas ge­ füllt ist. Des weiteren ist es bekannt (DE 34 32 746 A1), in Kondensatoren flüssige Iso­ liermittel zu verwenden. Bei solchen Kondensatoren kann es unter Umständen zu ge­ fährlichen Verformungen der Gehäuse kommen, wenn sich das isolierende Gas oder Öl aufgrund von Temperaturschwankungen ausdehnt oder zusammenzieht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kondensator mit einer Mehrzahl von Kondensatorelementen zu schaffen, der gegen Koronaentladungen geschützt ist und der auch gegenüber starken Temperaturschwankungen unempfindlich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Kondensator mit einer Mehr­ zahl von Kondensatorelementen, die unter Bildung einer Baugruppe untereinander elektrisch verbunden und jeweils in einem formhaltigen, mit einem isolierenden Fluid gefüllten Innengehäuse untergebracht sind, wobei die gefüllten Innengehäuse jeweils mit Kunstharz umgossen sind, um das isolierende Fluid in den Innengehäusen jeweils dicht einzuschließen, und wobei die Baugruppe aus den untereinander elektrisch ver­ bundenen, in den umgossenen Innengehäusen angeordneten Kondensatorelementen in einem Außengehäuse untergebracht ist, das durch Umgießen der Baugruppe mit einem Kunstharz gebildet ist.

Durch die Unterbringung der Kondensatorelemente in mit einem isolierenden Fluid ge­ füllten Innengehäusen wird Koronaentladungen wirkungsvoll vorgebeugt. Die einzelnen Kondensatorelemente können daher mit vergleichsweise hoher Spannung beaufschlagt werden. Infolge des zweifachen Umgießens sind die formhaltigen Innengehäuse erheb­ lich verstärkt und damit Verformungen relativ wenig ausgesetzt, selbst wenn sich das in den Innengehäusen befindliche isolierende Fluid ausdehnt oder zusammenzieht. Jedes der einzelnen umgossenen Kondensatorelemente kann vor dem Verbinden mit den an­ deren Kondensatorelementen auf sein Betriebsverhalten getestet werden, so daß de­ fekte Kondensatorelemente vor dem Zusammenbau leicht ermittelt werden können. Durch das Unterbringen der Kondensatorelemente in formhaltigen Innengehäusen kommt das Gießharz nicht in direkten Kontakt mit beispielsweise im Metallsprühver­ fahren ausgebildeten elektrischen Anschlußstellen der Kondensatorelemente. Auf diese Weise sind die Anschlußstellen Beanspruchungen weniger ausgesetzt, zu denen es kommt, wenn sich die Harzgießmasse während des Aushärtens zusammenzieht.

Die Innengehäuse können insbesondere aus Polyester, Polystyrol oder Polycarbonatharz gefertigt sein, und mindestens ein Teil des Außenumfangs der Innengehäuse kann auf­ gerauht oder mit kurzen Fasern beflockt sein, um die Anhaftung an dem Gießharz zu verbessern. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann Glasfasermaterial um den Außenumfang der Innengehäuse herumgewickelt sein, was gleichfalls zu einer Erhöhung der Bindefestigkeit zwischen den Innengehäusen und der Harzumgießung beiträgt.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeich­ nungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Kondensator, und

Fig. 2 in größerem Maßstab einen Schnitt durch einen Teil des Kondensators nach Fig. 1.

Der in Fig. 1 veranschaulichte Kondensator 1 weist eine Mehrzahl von gekapselten und vergossenen, untereinander elektrisch verbundenen Kondensatorelementen 11 und ein Außengehäuse 2 für die Kondensatorelemente auf, das durch Vergießen mit einem Kunstharz gebildet wird. Das Außengehäuse 2 ist mit Durchführungen 3 einstückig ver­ bunden.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, weist jedes gekapselte und vergossene Kondensatorelement 11 einen Behälter oder ein Innengehäuse 4 und ein darin untergebrachtes Kondensator­ element 5 auf. Das Innengehäuse 4 ist mit einem isolierenden Gas, beispielsweise SF6- Gas oder Stickstoffgas, gefüllt, und um den Außenumfang des Innengehäuses ist ein Glasfasermaterial 12 herumgewickelt. Dieses Innengehäuse 4 ist in einer Gießmasse 10 aus einem Kunstharz gekapselt, wodurch das isolierende Gas hermetisch abgedichtet wird. Die Kondensatorelemente 11 werden in der nachfolgend geschilderten Weise her­ gestellt.

Zunächst wird ein Innengehäuse 4 vorbereitet. Das Innengehäuse 4 weist ein Gehäu­ seunterteil 4a mit offener Oberseite sowie einen Deckel 4b auf, der das Gehäuseunter­ teil 4a an seiner offenen Oberseite verschließt. Das Gehäuseunterteil 4a und der Deckel 4b sind beide aus Kunstharz gefertigt und mit Öffnungen 7 bzw. 7′ für Anschlußdrähte 6 des Kondensatorelements 5 versehen. Das Innengehäuse 4 hat Innenabmessungen, die geringfügig größer als die Außenabmessungen des Kondensatorelements 5 sind. Das Kondensatorelement 5 weist dielektrische Schichten und Elektrodenschichten auf, die alternierend spiralartig aufgewickelt sind. Der Deckel 4b wird auf das Gehäuseoberteil 4a so aufgesetzt, daß zwischen beiden ein Spalt 8 entsteht. Der Spalt 8 und die Spalte 9 zwischen den Anschlußdrähten 6 und den Öffnungen 7 und 7′ sind ausreichend groß, um das isolierende Gas in das Innengehäuse 4 hineingelangen zu lassen; sie sind jedoch nicht so groß, daß ein hochviskoses Kunstharz in das Innengehäuse eindringen kann, wenn das Innengehäuse umgossen wird.

Das Innengehäuse 4 besteht aus einem steifen oder starren Werkstoff mit hoher Wär­ mebeständigkeit und guten Isolations- und Formhalteeigenschaften, beispielsweise aus einem Polyesterharz, einem Polystyrolharz oder einem Polycarbonatharz.

Nachdem das Kondensatorelement 5 in das Gehäuseunterteil 4a eingebracht ist, wird der Deckel 4b auf das Gehäuseunterteil 4a aufgesetzt, wobei die Enden der Anschluß­ drähte 6 über die Öffnungen 7 und 7′ aus dem Innengehäuse 4 herausgeführt werden.

Nachdem die Außenfläche des Innengehäuses 4 in einer unten näher erläuterten Weise aufgerauht ist, wird das Glasfasermaterial 12 um den Außenumfang des Innengehäuses 4 herumgewickelt. Das Innengehäuse wird dann in eine Metallform eingebracht, und die Form wird evakuiert. Ein isolierendes Gas, beispielsweise SF6-Gas oder Stickstoffgas, wird in die Form eingeleitet. Dann wird ein hochviskoses Kunstharz, beispielsweise Epoxid- oder Urethanharz, zwischen die Form und das Innengehäuse 4 eingegossen. Nach dem Aushärten des Harzes wird das Kondensatorelement 11 entformt.

Das Innengehäuse 4 wird auf diese Weise in der aus Gießharz bestehenden Gießmasse 10 eingekapselt oder vergossen, wobei die Gießmasse 10 den Spalt 8 zwischen dem Ge­ häuseunterteil 4a und dem Deckel 4b sowie die Spalte 9 zwischen den Anschlußdrähten 6 und den Öffnungen 7 und 7′ ausfüllt, um das isolierende Gas in dem Innengehäuse 4 hermetisch abzudichten. Mehrere auf diese Weise hergestellte vergossene Kondensa­ torelemente 11 werden untereinander parallel und/oder in Reihe geschaltet und dann in eine Metallform eingebracht. Ein Kunstharz (vorzugsweise Epoxidharz) wird in die Form gegossen, ausgehärtet und dann entformt. Diese Harzgießmasse bildet das Außengehäuse 2. An Stelle des genannten isolierenden Gases kann auch ein isolieren­ des Öl verwendet werden.

Das Innengehäuse 4 hat eine solche Wandstärke, daß es durch die Expansion und Kon­ traktion während des Vergießvorganges nicht deformiert wird. Vorzugsweise ist der Außenumfang des Innengehäuses 4 aufgerauht. Die aufgerauhte Oberfläche kann durch Ätzen oder Sandstrahlen erhalten werden, oder auch dadurch, daß der Außenumfang mit kurzen Kunstharzstrahlen elektrostatisch beflockt wird. Die Rauhigkeit liegt vorzugs­ weise bei etwa 10 bis 100 µm, wodurch darunter der Unterschied zwischen den hoch- und den niedrigliegenden Oberflächenteilen oder die Faserlänge verstanden wird. Gegebe­ nenfalls reicht es auch aus, nur einen Teil der Außenfläche des Innengehäuses 4 aufzu­ rauhen, nämlich denjenigen Teil, wo am ehesten mit einem Ablösen der Vergußmasse von dem Innengehäuse 4 gerechnet werden muß.

Vorzugsweise besteht das Innengehäuse 4 aus Polyester-, Polystyrol- oder Polycarbonat­ harz, da diese Harze eine gute Adhäsion gegenüber Epoxidharz zeigen, so daß beim Vergießen für feste Bindungen zwischen dem Innengehäuse und der Vergießmasse ge­ sorgt wird. Durch Aufrauhen der Oberfläche des Außenumfangs des Innengehäuses 4 kann das Gießharz in die Hohlräume der aufgerauhten Oberfläche oder in die Zwi­ schenräume zwischen der Faserbeflockung eindringen, wodurch die Haftfestigkeit zwi­ schen dem Innengehäuse und der Gießmassenschicht verbessert wird.

Claims (5)

1. Kondensator mit einer Mehrzahl von Kondensatorelementen (5), die unter Bildung einer Baugruppe untereinander elektrisch verbunden und jeweils in einem formhal­ tigen, mit einem isolierenden Fluid gefüllten Innengehäuse (4) untergebracht sind, wobei die gefüllten Innengehäuse (4) jeweils mit Kunstharz (10) umgossen sind, um das isolierende Fluid in den Innengehäusen jeweils dicht einzuschließen, und wobei die Baugruppe aus den untereinander elektrisch verbundenen, in den umgossenen Innengehäusen (4) angeordneten Kondensatorelementen (5) in einem Außenge­ häuse (2) untergebracht ist, das durch Umgießen der Baugruppe mit einem Kunst­ harz gebildet ist.

2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innengehäuse (4) aus Polyester, Polystyrol oder Polycarbonatharz gefertigt sind.

3. Kondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des Außenumfangs der Innengehäuse (4) aufgerauht ist.

4. Kondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des Außenumfangs der Innengehäuse (4) mit kurzen Fasern beflockt ist.

5. Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Glasfasermaterial (12) um den Außenumfang der Innengehäuse (4) herumge­ wickelt ist.