DE639724C - Messwandler, insbesondere Spannungswandler - Google Patents

Description

Es sind Hochspannungsapparate bekanntgeworden, die vorzugsweise durch verdichtetes Gas isoliert werden. So sind z. B. Vorschläge gemacht worden, Hochspannungskabel dadurch herzustellen, daß man den Leiter innerhalb eines -Rohres anbringt und ihn mit geeigneten Isolatoren gegen die Wandung abstützt und dann das gesamte Rohr mit Gas unter erhöhtem Druck füllt. Man hat ferner Vorschläge gemacht, die guten Isolationseigenschaften eines Druckgases im Transformatorenbau nutzbar zu machen. Nach diesen Vorschlägen soll der gesamte Transformator in ein Gehäuse eingebaut werden, welches mit Druckgas gefüllt wird.

Ein solcher Transformator hat jedoch den ' Nachteil, daß das Druckgas die bei einem Leistungstransformator unvermeidliche Verlustwärme nicht so gut abzuführen in der Lage ist wie etwa Transformatorenöl. Man muß also beim Druckgastransformator, unter der Voraussetzung gleicher Abmessungen der aktiven Teile wie beim Öltransformator, den Gasumlauf beschleunigen, damit die aktiven Teile keine unzulässige Temperatur annehmen. Dieser Nachteil der schlechteren Kühlung des Druckgases fällt nicht so sehr ins Gewicht bei Apparaten, die weniger Wärme erzeugen, beispielsweise bei normalen Hoch-Spannungsdurchführungen und bei Hochspannungsmeßwandlern, so daß es einfacher ist, derartige Apparate mit einer Druckgasisolation zu versehen. Die eingangs beschriebenen Ausführungen haben aber auch noch den erheblichen Nachteil, daß das Gehäuse nicht völlig gasdicht gemacht werden kann, so daß man zur Aufrechterhaltung einer guten Isolation dauernd Druckgas nachfüllen muß. Es ist deshalb schon vorgeschlagen worden, alle druckgasisolierten Hochspannungsapparate einer Anlage in dem Zuge einer Gasleitung anzuordnen, an deren Ende ein ständiger Druckgasverbraucher, etwa ein Druckgasschalter, angebracht ist. Man würde durch eine solche Anordnung erreichen, daß man nur eine Verdichteranlage benötigt und den Druck sämtlicher Apparate nur an einer Stelle zu überwachen braucht. Immerhin würde eine derartige Anlage doch umständlich sein. Vor allen Dingen ist zu bedenken, daß gerade Hochspannungsmeßwandler zu den Apparaten einer Anlage gehören, deren Betriebssicherheit unbedingt aufrechterhalten werden muß, selbst wenn andere Anlageteile, beispielsweise der Druckgasschalter, bereits nicht mehr betriebsfähig sind.

Die Verwendung des Druckgases als Isoliermittel für die in einem Gehäuse_ untergebrachten Hochspannungsapparate wurde daher zunächst im Hinblick auf die Wahl geeigneter, gasdichter Werkstoffe, die die Notwendigkeit eines dauernden Nachfüllens des

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Otto Erich Nölke in Dresden-Loschwitz.

Druckgases beseitigen könnten, erschwert, so daß vielfach weniger gute Isolierstoffe für die die Wicklungen aufnehmenden Gehäuseempfohlen wurden. Hierbei wurde zur Isolierung insbesondere eine möglichst weit'-gs'v triebene Luftleere und als Werkstoff für das Gehäuse Glas vorgeschlagen. Da jedoch, die meisten Stoffe im Hochvakuum mehr oder weniger gasen, ist es ohne besondere Vorkehrungen nicht möglich, ein Hochvakuum in •einem abgeschlossenen, eine isolierte Wicklung, Metalleinschlüsse usw. enthaltenden Glaskörper aufrechtzuhalten. Die Anwendung von Hochvakuum als Isoliermittel für Meßwandler, insbesondere Spannungswandler, müßte jedoch von vornherein ausscheiden, da die hierbei Verwendung findenden Isolierwerkstoffe, wie Hartpapier, besonders stark gasen.

Um die Gefahr des Gasens des zusätzlichen festen Isolierwerkstoffes der Wicklung zu beseitigen, ohne auf gute Isolierfestigkeit eines geeigneten Füllmittels zu verzichten, wird hierbei nach der Erfindung auf das Druckgas, welches sogar die dielektrische Festigkeit der in ihm untergebrachten festen Isolierstoffe erhöht, zurückgegriffen und als Werkstoff für das hohle Durchführungen tragende Gehäuse des Meßwandlers Glas beibehalten, das' gasdicht ist. Man erstrebt nun bei den Durchführungen einen kleinen Durchmesser. Damit der Durchmesser klein ausgeführt werden kann, muß in der Durchführung ein hoher Druck der Gasfüllung gewählt werden. In dem die Hochspannungswicklung aufnehmenden Hauptraum, der an sich ziemlich groß ist, kann dagegen das Füllmittel einen kleineren Druck haben. Um diesen gegensätzlichen Anforderungen gerecht zu werden und die durch diese Anforderungen bedingten Schwierigkeiten zu beseitigen, ist erfindungsgemäß der Gasinhalt jeder Durchführung von dem Gasinhalt des Hochspannungswicklungsraumes durch eine Scheidewand getrennt, wobei das Gas in der Durchführung einen höheren Druck als in dem Hochspannungswicklungsraum besitzt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand eines Spannungswandlers dargestellt.

Der Eisenkern 26 trägt die Sekundärwicklung 27. Um Eisenkern und Sekundärwicklung ist das in der Hauptsache aus zwei Glaszylindern 12 und 13 bestehende Glasgefäß angebracht, das an seinen Enden durch die Glasteller 14 verschlossen ist. Die Glasteller 14 tragen eine ringförmige Einbuchtung 28, die zur mechanischen Abstützung eines zylinderförmigen Spulenträgers 29 dient. Der Spulenträger 29 trägt die Primärwicklung 30, die z. B. als Scheibenspule ausgebildet ist. An dem äußeren Glaszylinder 13 sind die Durchführungsrohre 31 und 2)2 angeschmolzen. Die Zuführungen 33 und 34 zur Hochspannungs-V wicklung 30 durchsetzen diese Durchführungsrohre etwa konzentrisch. Der zu wählende Gasdruck ist in der Hauptsache von der mechanischen Festigkeit des äußeren Glasrohres 13 abhängig, und nach diesem Gasdruck richten sich wieder die Abstände der Hochspannungswicklung 30 von den Glasrohren 12 und 13 und den Abschlußtellern 14. Als Gasfüllung eignet sich hierbei insbesondere Druckluft oder seiner hohen Durchbruchfeidstärke und seiner großen chemischen Trägheit wegen komprimierter Stickstoff.

Da der Durchmesser der Hochspannungsdurchführungen 31 und 32 meist geringer ist, als der Durchmesser des äußeren Glaszylinders 13, können diese Durchführungen bei gleicher Wandstärke einen höheren inneren Gasdruck aushalten. Um diesen Umstand nutzbar zu machen, ist zwischen den Durchführungsrohren 31 und 32 einerseits und dem Glaszylinder 13 andererseits eine Scheidewand angebracht, die von einem eingeschmolzenen Durchführungsdraht durchsetzt wird, und der Innenraum der Durchführungsrohre 31 und 32 mit einem Gas höheren Druckes gefüllt als der im Innenraum zwischen den Rohren 12 und 13 vorhandene.

Da die im Glaskörper untergebrachte Hochspannungswicklung 30 meist organische Isoliermittel enthält, muß man darauf bedacht sein, daß sie beim Zuschmelzen des Glaskörpers durch die hohen Temperaturen keinen Schaden erleidet. In dem Ausführungsbeispiel wird dies beispielsweise dadurch erreicht, daß der Abstand der Hochspannungs- too wicklung 30 von den Glastellern 14 an der einen Seite, z. B. rechts, wesentlich größer als an der anderen Seite ist. Die Seite mit größerem Abstand wird erst nach Einbringen der Hochspannungswicklung zugeschmolzen. Während des Zuschmelzvorganges kann man das Gas innerhalb des Glaskörpers noch zirkulieren lassen. Es müssen dann statt des einen zum Füllen mit Druckgas anzubringenden Rohrstutzens zwei Stutzen, etwa an no den beiden Enden des Hauptkörpers, vorgesehen werden. Sollte trotzdem eine Beschädigung der Hochspannungswicklung 30, etwa durch die Flammengase beim Aufschmelzen des Tellers 14, eintreten können, so kann man sich fernerhin dadurch helfen, daß man die Schmelzstellen, die von den Ringen 35 und 36 dargestellt werden, nicht, wie meist üblich, durch eine Gasflamme, sondern elektrisch, etwa durch einen Hochfrequenzkondensator, erhitzt, wobei die Schmelzstellen des Glases sich zwischen den Platten dieses

Kondensators befinden. Man erreicht dadurch, daß die Wärme nur dort erzeugt wird, wo sie gebraucht wird, und vermeidet eine unnötige Abgabe der Wärme an die Um-" S gebung.

Nach dem Einbringen der Hochspannungswicklung und dem Zuschmelzen des Glasgefäßes an den Nähten 35 und 36 wird die Gasfüllung und das endgültige Zuschmelzen des Hauptkörpers und der Durchführungsrohre 31 und 32 in der bereits beschriebenen Weise vorgenommen.

Da Preßgas eine Dielektrizitätskonstante hat, die in der Nähe von, 1 liegt, die Dielektrizitätskonstante von Glas aber etwa sechsmal so groß ist, kann man es bei einer derartigen Konstruktion mit Leichtigkeit erreichen, daß bei einer Serienschaltung der Dielektrika Glas und Gas, der Hauptanteil des Spannungsgefälles vom Druckgas übernommen wird und der Glaskörper nur eine geringe spezifische Belastung erhält. Durch geeignete Metallüberzüge oder leitende Überzüge auf dem Glaskörper kann man außerdem dafür sorgen, daß das elektrische Feld im Druckgas möglichst gleichmäßig wird. Der Glaskörper wird hierbei in der Hauptsache zur Abdichtung benutzt und braucht nicht die guten Isolationseigenschaften aufzuweisen, die von anderen in der Elektrotechnik verwendeten hochwertigen Gläsern verlangt werden. .Lediglich die Oberflächenleitfähigkeit muß einen hinreichend geringen Wert besitzen, um ein vorzeitiges Korrodieren des Glases zu verhindern.

Während in der Zeichnung ein zweipolig isolierter Spannungswandler dargestellt ist, kann man die Erfindung auch bei einpolig geerdeten Wandlern anwenden. In diesem 4.0 Falle braucht nur eine Hochspannungsdurchführung vorhanden zu sein. Es ist auch nicht unbedingt notwendig, die Hochspannungsdurchführungen auf den Umfang des Glaszylinders 13 aufzuschmelzen, man kann sie 45 statt dessen auch auf die Glasteller 14 schmelzen.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Meß wandler, insbesondere Spannungswandler, bei dem die Hochspannungswicklung von der Niederspannungswicklung durch einen mit Preßgas gefüllten Glaskörper getrennt ist, der hohle Durchführungen mit in diesen untergebrachten Zuleitungen zur Hochspannungswicklung trägt, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasinhalt jeder Durchführung von dem Gasinhalt des Hochspannungswicklungsraumes durch eine Scheidewand getrennt ist und daß das Gas in der Durchführung einen höheren Druck besitzt als im Hochspannungswicklungsraum.
2. 2. Meß wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Glaskörper an sich bekannte, leitende Beläge bzw. Überzüge vorgesehen sind, derart, daß der Glaskörper vorwiegend als dichter Verschlußkörper für das Druckgas und nur zusätzlich zur eigentlichen Isolation benutzt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen