DE69917092T2

DE69917092T2 - Stromtransformator für eine gasisolierte Schaltanlage

Info

Publication number: DE69917092T2
Application number: DE69917092T
Authority: DE
Inventors: Carmelo Gimeno; Andre Doessegger; Christian Tschannen
Original assignee: Areva T&D AG
Current assignee: GE Grid Switzerland GmbH
Priority date: 1998-02-09
Filing date: 1999-01-29
Publication date: 2005-05-12
Anticipated expiration: 2019-01-30
Also published as: DE69917092D1; US6014072A; CN1130737C; ATE266897T1; EP0935264B1; ES2221325T3; FR2774803A1; EP0935264A1; FR2774803B1; CN1227956A; JPH11317319A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stromtransformator für eine gasisolierte Einphasen- oder Vielphasen-Schaltanlage, umfassend wenigstens ein Tragrohr, an dem wenigstens eine Sekundärspule montiert ist, die einen Magnetkern enthält, wobei dieses Rohr von einem Primärleiter durchsetzt wird und elektrisch an seinen Enden mit zwei parallel angeordneten polygonalen Metallplatten verbunden ist, die Schließdeckel eines Behälters bilden, der insbesondere den Magnetkern und die Sekundärspule enthält.
Man kennt bereits Geräte dieses Typs, die verschiedene Nachteile aufweisen, für die die vorliegende Erfindung eine vorteilhafte Lösung in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht vorschlagen möchte.
Das deutsche Gebrauchsmuster DE-GM 7914263 beschreibt einen unipolaren Stromtransformator dieses Typs. Das Kern-Tragrohr ist in geeigneten Aussparungen angeordnet, die in zwei Endplatten vorgesehen sind. Ein Isolierring ist einer Platte zugeordnet, um eine elektrische Verbindung zwischen den zwei Platten über das Tragrohr zu verhindern. Ein zylindrisches Umfangsrohr, das den Kern umgibt, ist zwischen den zwei Platten angeordnet, die ferner mittels Spannschrauben aneinander gekoppelt sind. Die Anpassung der Länge des Tragrohrs und des zylindrischen Umfangsrohrs erlaubt es auf einfache Weise, verschiedene Transformatoren zu realisieren, die mit einer variablen Zahl von Kernen mit unterschiedlichen Längen versehen sind.
Allerdings ist der Außendurchmesser des Transformators zwangsläufig größer als jener des größten Kerns, um einen Raum zu schaffen, der das Hindurchlaufen der Spannschrauben ermöglicht. Da der Durchmesser des Transformators maßgeblich ist, um den Platzbedarf einer multipolaren Anlage anzugeben, da er den Abstand zwischen den Transformatoren definiert, die jeweils jeder der Phasen entsprechen, ist die vorgeschlagene Lösung unvorteilhaft, da sie keine Verringerung der Abmessungen der Anlage erlaubt.
Die unter der Nummer EP 0665561 A1 veröffentlichte europäische Patentanmeldung beschreibt einen unipolaren Stromtransformator mit Ringkern, dessen Metallbehälter aus zwei Formteilen zusammengesetzt ist. Eines dieser Teile bildet eine Basisplatte, und das andere Teil bildet die Seitenwände des Metallbehälters und die obere Schließplatte. Die zwei Teile umfassen jeweils einen Umfangsgurt, wobei diese Gurte dazu ausgelegt sind, nebeneinander angeordnet und aneinander teilweise verbunden und gegeneinander gespannt zu sein, und zwar mittels Bolzen. Der Durchmesser dieser Gurte ist größer als der Kerndurchmesser.
Zur Veränderung der Länge des Stromtransformators muss folglich die Länge der zwei Formteile verändert werden. Die Konsequenz hieraus ist, dass für jeden Typ von Stromtransformator zwei Formen hergestellt werden müssen, die jeweils den zwei Formteilen mit verschiedenen Längen entsprechen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Stromtransformator dieses Typs mit einfachem Aufbau herzustellen, der in mehreren Abmessungen hergestellt werden kann, und insbesondere mit Magnetkernen verschiedener Längen, sowie unter Einsatz von leicht herzustellenden Komponenten.
Diese Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen Transformator gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, dass das Tragrohr gasdicht ist und an seinen Enden auf dichte Weise in geeignete Aussparungen eingesetzt ist, die in den Schließdeckeln des Behälters vorgesehen sind wobei eines der Enden mit dem entsprechenden Schließdeckel mittels eines Zwischenrings aus einem Isoliermaterial verbunden ist, und wobei die Schließdeckel miteinander durch starre Verbindungsstangen verbunden sind, die in den Ecken dieser Deckel angeordnet sind.
Vorzugsweise sind bei einer Vielphasen-Anlage die Schließdeckel mehreren Magnetkernen gemeinsam, die mehreren jeweiligen Phasen entsprechen und jeweils mehrere Aussparungen umfassen, die zum dichten Einsetzen und Aufnehmen eines Endes eines Tragrohrs eines der Magnetkerne ausgelegt sind, der einer der Phasen entspricht.
Vorzugsweise sind die Aussparungen linear angeordnet.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Verbindungsstangen elektrisch an ihren Enden mit den Schließdeckeln verbunden. Diese Verbindung erfolgt durch Verschrauben mit den Schließdeckeln.
Der Transformator kann ferner zwei Verbindungsstangen umfassen, die zwischen zwei benachbarten Sekundärspulen entsprechend zwei der Phasen der Anlage angeordnet sind.
In der bevorzugten Ausführungsform sind die Schließdeckel identisch.
Die Sekundärspule ist vorzugsweise mittels wenigstens eines Spanngurts mit einem der Schließdeckel fest verbunden, und der Deckel umfasst wenigstens einen Vorsprung sowie eine in diesem Vorsprung vorgesehene Öffnung, um das Hindurchlaufen des Spanngurts zu ermöglichen.
Vorzugsweise weisen die Verbindungsstangen einen viereckigen Querschnitt auf, und der Behälter umfasst Seitenwände, die an den Verbindungsstangen befestigt sind.
Die Seitenwände sind vorteilhafterweise an den Verbindungsstangen mittels Schrauben befestigt, und die Schrauben sind relativ zur Längsachse des Transformators asymmetrisch angeordnet.
Vorteilhafterweise umfasst der Transformator einen Verbindungskasten, der Anschlussklemmen enthält, welche elektrisch mit den Sekundärspulen verbunden sind.
Die vorliegende Erfindung wird mit Bezug zur Beschreibung einer Ausführungsform und den beigefügten Zeichnungen besser verstanden werden, in denen:
1 eine perspektivische Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Einphasen-Stromtransformators darstellt,
2 eine Axialschnittansicht des Stromtransformators aus 1 ist,
3 eine Seitenansicht ist, die teilweise eine Anlage zeigt, welche wenigstens zwei Stromtransformatoren entsprechend jenem der 1 und 2 umfasst,
4 eine teilweise geschnittene Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Vielphasen-Stromtransformators ist,
5 eine Draufsicht auf den Stromtransformator aus 4 ist,
6 eine Axialschnittansicht des Stromtransformators aus 5 ist und
7 eine Querschnittsansicht des Stromtransformators aus 5 ist.
Der in den 1 und 2 dargestellte Einphasen-Stromtransformator 10 umfasst ein Tragrohr 11, das wenigstens einen, jedoch im vorliegenden Fall drei Ringkerne 12, 13 und 14 trägt, die jeweils von Sekundärspulen 15, 16 und 17 umgeben sind. Diese Sekundärspulen sind übereinander und koaxial bezüglich des Tragrohrs 11 angeordnet. Sie sind mittels eines Spanngurts 18 aneinander gespannt. Das Tragrohr 11 sowie die Sekundärspulen 15, 16 und 17 sind im Inneren eines Behälters 19 angeordnet, der definiert ist durch zwei Metallplatten, die einen unteren Schließdeckel 20 bzw. einen oberen Schließdeckel 21 bilden, sowie durch vier Seitenwände, die durch Metallplatten 22, 23, 24 und 25 gebildet sind.
Die Schließdeckel 20 und 21 sind durch Verbindungsstangen 26 miteinander verbunden, die in den Ecken der Schließdeckel 20 und 21 angeordnet sind, welche vorzugsweise eine polygonale Form und im vorliegenden Fall eine quadratische Form aufweisen. Die zwei Schließdeckel 20 und 21 sind durch Verschrauben an den Enden der Verbindungsstangen 26 befestigt, und die Metallplatten 22, 23, 24 und 25 sind auf die Verbindungsstangen 26 geschraubt.
Der untere Schließdeckel 20 weist zwei diametral gegenüberliegende Vorsprünge 27 und 28 auf, die jeweils eine hindurchlaufende Öffnung 29 bzw. 30 umfassen, welche das Hindurchlaufen von zwei diametral gegenüberliegenden Spanngurten 18 ermöglichen, die vorgesehen sind, um die Sekundärspulen in Position um das Tragrohr 11 herum sicher zu halten.
Wie insbesondere die Schnittansicht der 2 zeigt, ist das Tragrohr 11 an seinen Enden in Aussparungen aufgenommen, welche in den zwei Schließdeckeln 20 und 21 vorgesehen sind. Zu diesem Zweck sind diese beiden Deckel in geeigneter Weise profiliert, um diese Enden des Tragrohrs aufzunehmen. Ringdichtungen 37 gewährleisten die Dichtigkeit zwischen dem Tragrohr 11 und den Schließdeckeln 20, 21. Das Tragrohr ist bezüglich des unteren Schließdeckels 20 mittels eines Isolierrings 38 elektrisch isoliert und mit dem oberen Schließdeckel 21 elektrisch verbunden.
Ein Verbindungskasten 32, der Anschlussklemmen enthält, ist seitlich am Transformator 10 montiert, und insbesondere auf der Metallplatte 23, die eine der Seitenwände des Behälters 19 bildet.
3 erläutert hauptsächlich die Nebeneinander-Anordnung von zwei Stromtransformatoren 10 wie dem oben definierten. Um Überdicken aufgrund der Schrauben 33, 34 einerseits und 35, 36 andererseits zur Befestigung der Metallplatten zu vermeiden, die die Seitenwände der zwei nebeneinander angeordneten Stromtransformatoren bilden, sind diese Schrauben asymmetrisch befestigt. Zwei Schrauben einer Platte, von denen eine in der Nähe ihrer oberen Ecke und die andere in der Nähe ihrer gegenüberliegenden unteren Ecke angeordnet ist, werden verwendet, um die Platte an den zwei entsprechenden Verbindungsstangen 26 zu befestigen. Diese Vorgehensweise ermöglicht die Verringerung des Platzbedarfs des Transformators.
Man beachte ferner, dass der untere und der obere Schließdeckel ein und das selbe Profil aufweisen, was es erlaubt, die Herstellungskosten zu senken und die Lagerung zweier unterschiedlicher Teile zu vermeiden.
Wie in den 4 bis 7 gezeigt umfasst der Vielphasen- und insbesondere der dargestellte Dreiphasen-Stromtransformator 10a drei Tragrohre 11a, 11b und 11c, die jeweils wenigstens einen, im vorliegenden Fall jedoch drei Ringkerne 12a, 12b, 12c; 13a, 13b, 13c; 14a, 14b, 14c tragen, welche jeweils von Sekundärspulen 15a, 15b, 15c; 16a, 16b, 16c; 17a, 17b, 17c umgeben sind. Diese Spulen sind übereinander und koaxial angeordnet, wie jene des vorstehend beschriebenen Transformators 10. Sie sind ebenfalls durch Spanngurte 18a verspannt und in Position gehalten. Die Tragrohre 11a, 11b und 11c sowie die entsprechenden Spulen sind im Inneren eines Behälters 19a angeordnet, der durch zwei Metallplatten definiert ist, welche einen unteren Schließdeckel 20a und einen oberen Schließdeckel 21a bilden, sowie durch vier Seitenwände, die durch Metallplatten 22a, 23a, 24a und 25a gebildet sind.
Man beachte, dass der Behälter 19a den drei Tragrohren und den entsprechenden Sekundärspulen gemeinsam ist. Wie vorstehend umfassen die Schließdeckel 20a und 21a geeignet profilierte Aussparungen, um die Enden der Tragrohre aufzunehmen. Diese Rohre sind durch einen Ring aus einem elektrisch isolierenden Material bezüglich des unteren Schließdeckels 20a elektrisch isoliert und mit dem oberen Schließdeckel 21a elektrisch verbunden.
Die Schließdeckel 20a und 21a sind mittels Verbindungsstangen 26a miteinander verbunden, die in den Ecken der Schließdeckel rechteckiger Form angeordnet sind, sowie durch Zwischenverbindungsstangen 26b, die paarweise zwischen zwei benachbarten Tragrohren und den entsprechenden Sekundärspulen angeordnet sind.
Wie vorstehend weisen die die Seitenwände bildenden Metallplatten 22a, 23a, 24a und 25a eine rechteckige Form auf und sind direkt auf die Verbindungsstangen 26a und 26b geschraubt.
Der erfindungsgemäße Stromtransformator erlaubt es, die den verschiedenen Phasen entsprechenden Komponenten so zu gruppieren, dass der Platzbedarf verringert wird. Der Platzbedarf des Behälters ist kaum größer als jener der Sekundärspule(n). Bei der Einphasen-Variante erzeugt die Gruppierung mehrerer Phasen einen geringfügig größeren Platzbedarf als jenen, der durch die Gruppierung mehrerer Phasen im gleichen Behälter gemäß der Mehrphasen-Realisierung erzeugt wird.
Die Konstruktion dieses Stromtransformators ist ferner wegen der Tatsache vorteilhaft, dass eine Veränderung der Abmessungen des Tragrohrs, des Magnetkerns und der Sekundärspulen keine wesentlichen Zusatzkosten mit sich bringt.
Der Aufbau ist einfach und führt zu einem robusten Gerät.

Claims

Stromtransformator (10) für eine gasisolierte Einphasen- oder Vielphasen-Schaltanlage, umfassend wenigstens ein Tragrohr (11), an dem wenigstens eine Sekundärspule (15; 16; 17) montiert ist, die einen Magnetkern (12; 13; 14) enthält, wobei dieses Rohr von einem Primärleiter durchsetzt wird und elektrisch an seinen Enden mit zwei parallel angeordneten polygonalen Metallplatten verbunden ist, die Schließdeckel (20; 21) eines Behälters (19) bilden, der insbesondere den Magnetkern und die Sekundärspule enthält, wobei das Tragrohr (11; 11a, 11b, 11c) gasdicht ist und an seinen Enden auf dichte Weise in geeignete Aussparungen eingesetzt ist, die in den Schließdeckeln (20, 20a; 21, 21a) des Behälters (19; 19a) vorgesehen sind, wobei eines der Enden mit dem entsprechenden Schließdeckel (20; 20a) mittels eines Zwischenrings (38) aus einem Isoliermaterial verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließdeckel miteinander durch starre Verbindungsstangen (26; 26a) verbunden sind, die in den Ecken dieser Deckel angeordnet und elektrisch an ihren Enden mit den Schließdeckeln (20, 21) verbunden sind.
Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Vielphasen-Anlage die Schließdeckel (20a, 21a) mehreren Magnetkernen (12a, 12b, 12c; 13a, 13b, 13c; 14a, 14b, 14c) gemeinsam sind, die mehreren jeweiligen Phasen entsprechen und jeweils mehrere Aussparungen umfassen, die zum dichten Einsetzen und Aufnehmen eines Endes eines Tragrohrs eines Magnetkerns ausgelegt sind, der einer der Phasen entspricht.
Transformator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen linear angeordnet sind.
Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstangen (26) durch Verschrauben mit den Schließdeckeln verbunden sind.
Transformator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass er ferner zwei Verbindungsstangen (26b) umfasst, die zwischen zwei benachbarten Sekundärspulen entsprechend zwei der Phasen der Anlage angeordnet sind.
Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließdeckel (20, 20a; 21, 21b) identisch sind.
Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärspule mittels wenigstens eines Spanngurts (18) mit einem der Schließdeckel fest verbunden ist.
Transformator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließdeckel (20) wenigstens einen Vorsprung (27, 28) sowie eine in diesem Vorsprung vorgesehene Öffnung (29, 30) umfasst, um das Hindurchlaufen des Spanngurts (18) zu ermöglichen.
Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstangen (26) einen viereckigen Querschnitt aufweisen.
Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (19) Seitenwände (22, 23, 24, 25) umfasst, die an den Verbindungsstangen (26) befestigt sind.
Transformator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände an den Verbindungsstangen (26) mittels Schrauben befestigt sind, und dass die Schrauben relativ zur Längsachse des Transformators (10) asymmetrisch angeordnet sind.
Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Verbindungskasten (32) umfasst, der Anschlußklemmen enthält, welche elektrisch mit den Sekundärspulen verbunden sind.