EP0037796B1 - Gas- oder flüssigkeitsisolierter Stromwandler - Google Patents

Gas- oder flüssigkeitsisolierter Stromwandler Download PDF

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EP0037796B1
EP0037796B1 EP81730027A EP81730027A EP0037796B1 EP 0037796 B1 EP0037796 B1 EP 0037796B1 EP 81730027 A EP81730027 A EP 81730027A EP 81730027 A EP81730027 A EP 81730027A EP 0037796 B1 EP0037796 B1 EP 0037796B1
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current transformer
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insulator
plate
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Rudolf Bahr
Peter Stenzel
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Siemens AG
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    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/20—Instruments transformers
    • H01F38/22—Instruments transformers for single phase ac
    • H01F38/28—Current transformers
    • H01F38/30—Constructions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/02—Casings
    • H01F27/04—Leading of conductors or axles through casings, e.g. for tap-changing arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
    • H01F27/10—Liquid cooling
    • H01F27/12—Oil cooling
    • H01F27/14—Expansion chambers; Oil conservators; Gas cushions; Arrangements for purifying, drying, or filling

Definitions

  • the invention relates to a gas or liquid-insulated current transformer for high voltage with a head housing attached above an insulator, which is penetrated by a primary conductor and in which at least one iron core with an applied secondary winding is accommodated in a protective cover, the protective cover being carried by a metal tube , which runs in the insulator and is fastened to an upper support plate of a foot housing located below the insulator, the current transformer is supported on the outer edge of the support plate and a box with bushings hangs on the support plate below.
  • the gas or liquid-filled space is limited by the insulator, the head housing, a metal shield and the annular area of the support plate between the metal shield and the insulator.
  • the insulator is gas-tightly connected to the head housing and the support plate;
  • the metal shield contains a gap, in the area of which the metal shield is sealed off from the outside.
  • the connection point between the metal shield and the support plate is thus also made gastight or liquid-tight.
  • a box below the support plate only serves to stabilize the mechanical connection of the metal pipe to the support plate.
  • the annular area of the support plate between the insulator and the metal shield is stressed both by the weight of the current transformer and by the pressure of the insulating medium.
  • the upper support plate of the foot housing not only fulfills a carrying function for the insulator and the protective cover with the iron cores, but also forms a pressure wall of the gas-filled interior of the current transformer.
  • the support plate is therefore subjected to a relatively high mechanical load and must therefore be made of a relatively solid, high-quality material.
  • the invention has for its object to propose a gas or liquid insulated current transformer in which the support plate of the foot housing is relatively little stressed.
  • the box is attached in a gastight or liquid-tight manner to the support plate provided with feet and is sealed at the bottom with a bushing plate carrying the bushings, and the interior of the box is closed Through holes in the support plate connected to the interior of the insulator and the head housing.
  • the support plate is therefore deliberately not sealed off from the part of the foot housing below it, so that the same pressure prevails above and below the support plate; the support plate of the current transformer according to the invention therefore only carries out a carrying function for the insulator and the protective cover with the iron cores and is not stressed by the pressure of the insulating gas or the insulating liquid.
  • the interior of the current transformer according to the invention is sealed from the outside in the area of the foot housing by the box which hangs on the bottom of the support plate and is therefore not used for the carrying function in the current transformer according to the invention.
  • the feet of the current transformer are held on the outer edge of the support plate.
  • the box is therefore only claimed by the pressure inside the current transformer according to the invention and must therefore only be dimensioned with a view to this pressure. This leads to a relatively low use of high-quality material.
  • the design of the current transformer according to the invention makes it possible to advantageously arrange a filter in the form of a ring in the space of the box above the feed-through plate.
  • the filter is a filter used in gas-insulated high-voltage switchgear and is used to bind moisture.
  • the arrangement of the filter within the box facilitates its replacement, if necessary, because the filter is only accessible from the feed-through plate after loosening.
  • the through holes in the support plate allow the insulating gas to circulate through convection and therefore enable the filter to perform its function satisfactorily.
  • the filter advantageously lies in an annular space which is formed on the one hand by the support plate and on the other hand by an annular part welded to the box; the feed-through plate is fastened to the ring part with the interposition of a sealing ring.
  • the structural design of the current transformer according to the invention with respect to the foot housing advantageously leads to the fact that the lead-through plate for leading electrical lines out of the interior of the current transformer is only exposed to the pressure of the insulating gas or the insulating liquid; The feed-through plate is not exposed to additional loads from carrying functions.
  • the contact pins are provided with connecting wires before the casting, so that after the casting no mechanical forces have to be exerted on the contact pins. Such forces, which otherwise arise when the connecting wires are clamped, could cause the feed-through plate to leak in the area of the contact pins.
  • the current transformer 1 shown has an insulator 2 to which a head housing 4 is fastened via a flange connection 3.
  • the head housing 4, which is made of metal, is penetrated by a conductor 5, which forms the primary winding of the current transformer 1.
  • a protective cover 6 is arranged within the head housing 4, in which iron cores 7 and 8 with secondary windings 9 and 10 are accommodated; the protective cover 6 thus represents a conventional core shell and is also made of metal.
  • the protective cover 6 is mechanically connected to a metal tube 12 of a plastic film leadthrough 13 via a connecting member 11.
  • the metal tube 12 passes through the insulator 2 and carries a fastening flange 14 at its lower end in FIG. 1. With this fastening flange 14, the metal tube 12 stands on an upper support plate 15 of a foot housing 16.
  • the metal tube 12 is fixed to the support plate by screws 17 15 braced.
  • the support plate 15 like the flange 3 of the head housing 4, is tightly connected to the insulator 2.
  • the support plate 15 has on its outer edge 18 feet 19 which are arranged, for example, offset at an angle of 90 °. The current transformer according to the invention is thus held over the feet 19 and the support plate 15.
  • a gas-tight or liquid-tight box 20 which is welded to the support plate 15, for example.
  • a ring part 21 made of metal is welded, which carries a sealing ring 22.
  • a filter 24, which binds the moisture in a known manner when the current transformer is filled with gas, is accommodated above the ring part 21 in an annular space 23 formed by this ring part 21 and the support plate 15.
  • a bushing plate 25 is screwed onto the ring part 21 from below, as a result of which the space above the sealing plate 25 is sealed off from the free atmosphere.
  • the box 20 actually hangs on the support plate 15, that is to say does not reach as far down as the feet 19. Therefore, the box 20 is only exposed to the pressure of the insulating gas or the insulating liquid in its space 27 and can therefore relate to it be dimensioned according to its wall. The box 20 therefore does not have any supporting functions, so that it can be relatively thin in relation to its wall.
  • the feed-through plate 25 has four diversions 38 in the exemplary embodiment shown. 2 and 3 show that each rejection takes place via a contact pin 30, at the two ends 31 and 32 of which connecting wires 33 and 34 are clamped in the usual manner.
  • the feed-through plate 25 is designed as a cast plastic plate and is produced in such a way that the contact pins 30 are provided with the connecting wires 33 and 34 before the contact pins 30 are embedded. After the encapsulation, the embedded contact pins 30 thus have the connecting wires 33 and 34 and therefore do not have to be clamped subsequently. This has the great advantage that the contact pins are not mechanically stressed, so that leaks in the area of the contact pins are avoided.
  • circumferential grooves 35 and 36 are provided on both sides of the feed-through plate 25.
  • the connecting wires 33 and 34 are then connected at contact points 37 both to the secondary connecting lines 38 of the secondary windings 9 and 10 and also to connecting lines 39 to secondary terminals (not shown in the figure) in a secondary terminal box 40; this connection takes place at points 41.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen gas- oder flüssigkeitsisolierten Stromwandler für Hochspannung mit einem oberhalb eines Isolators angebrachten Kopfgehäuse, das von einem Primärleiter durchsetzt ist und in dem in einer Schutzhülle mindestens ein Eisenkern mit aufgebrachter Sekundärwicklung untergebracht ist, wobei die Schutzhülle von einem Metallrohr getragen ist, das in dem Isolator verläuft und an einer oberen Stützplatte eines unterhalb des Isolators liegenden Fußgehäuses befestigt ist, am äußeren Rand der Stützplatte eine Abstützung des Stromwandlers erfolgt und unten an der Stützplatte ein Kasten mit Durchführungen hängt.
  • Bei einem bekannten Stromwandler dieser Art (GB-PS 651 506) wird der gas- oder flüssigkeitsgefüllte Raum durch den Isolator, das Kopfgehäuse, eine Metallabschirmung und den ringförmigen Bereich der Stützplatte zwischen der Metallabschirmung und dem Isolator begrenzt. Der Isolator ist gasdicht mit dem Kopfgehäuse und der Stützplatte verbunden ; die Metallabschirmung enthält zur Vermeidung einer Kurzschlußwindung einen Spalt, in dessen Bereich die Metallabschirmung nach außen hin abgedichtet ist. Die Verbindungsstelle zwischen der Metallabschirmung und der Stützplatte ist somit ebenfalls gas- oder flüssigkeitsdicht ausgeführt. Ein Kasten unterhalb der Stützplatte dient nur zur Stabilisierung der mechanischen Verbindung des Metallrohres mit der Stützplatte. Der ringförmige Bereich der Stützplatte zwischen dem Isolator und der Metallabschirmung wird sowohl durch die Gewichtskraft des Stromwandlers als auch durch den Druck des Isoliermediums belastet.
  • Bei einem weiteren bekannten Stromwandler (DE-AS1488299) erfüllt die obere Stützplatte des Fußgehäuses nicht nur eine Tragefunktion für den Isolator und die Schutzhülle mit den Eisenkernen, sondern bildet auch eine Druckwand des gasgefüllten Innenraumes des Stromwandlers. Die Stützplatte wird bei dem bekannten Stromwandler daher mechanisch relativ stark beansprucht und muß daher aus einem hochwertigen Werkstoff verhältnismäßig massiv ausgeführt sein.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gas- oder flüssigkeitsisolierten Stromwandler vorzuschlagen, bei dem die Stützplatte des Fußgehäuses verhältnismäßig wenig beansprucht ist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem gas-oder flüssigkeitsisolierten Stromwandler der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß der Kasten gas- oder flüssigkeitsdicht an der mit Füßen versehenen Stützplatte befestigt und nach unten hin mit einer die Durchführungen tragenden Durchführungsplatte dicht verschlossen, und der Innenraum des Kastens ist über Durchgangslöcher in der Stützplatte mit dem Innenraum des Isolators und des Kopfgehäuses verbunden.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Stromwandler ist also die Stützplatte zu dem unter ihr befindlichen Teil des Fußgehäuses bewußt nicht abgedichtet, so daß oberhalb und unterhalb der Stützplatte derselbe Druck herrscht ; die Stützplatte des erfindungsgemäßen Stromwandlers übt daher nur eine Tragefunktion für den Isolator und die Schutzhülle mit den Eisenkernen aus und wird nicht durch den Druck des Isoliergases oder der Isolierflüssigkeit beansprucht. Dies hat den Vorteil, daß die Stützplatte nicht nur verhältnismäßig dünn ausgeführt werden kann, sondern auch aus einem relativ billigen Werkstoff bestehen kann. Die Abdichtung des Innenraumes des erfindungsgemäßen Stromwandlers nach außen hin erfolgt im Bereich des Fußgehäuses durch den Kasten, der unten an der Stützplatte hängt und somit zur Tragefunktion bei dem erfindungsgemäßen Stromwandler nicht mitherangezogen wird. Die Füße des Stromwandlers sind nämlich am äußeren Rand der Stützplatte gehalten. Der Kasten ist daher nur durch den Druck im Innern des erfindungsgemäßen Stromwandlers beansprucht und muß daher nur im Hinblick auf diesen Druck bemessen sein. Dies führt zu einem verhältnismäßig geringen Einsatz hochwertigen Werkstoffes.
  • Die Ausbildung des erfindungsgemäßen Stromwandlers ermöglicht es, in vorteilhafter Weise in dem Raum des Kastens oberhalb der Durchführungsplatte ein Filter ringförmig anzuordnen. Bei dem Filter handelt es sich um ein in gasisolierten Hochspannungsschaltanlagen übliches Filter, mit dem Feuchtigkeit gebunden wird. Die Anordnung des Filters innerhalb des Kastens erleichtert seinen gegebenenfalls erforderlichen Austausch, weil das Filter nach Lösen nur der Durchführungsplatte zugänglich ist. Die Durchgangslöcher in der Stützplatte erlauben einen Umlauf des Isoliergases durch Konvektion und ermöglichen daher dem Filter, seine Funktion zufriedenstellend auszuüben.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Stromwandler liegt das Filter vorteilhafterweise in einem Ringraum, der einerseits von der Stützplatte und andererseits von einem an den Kasten angeschweißten Ringteil gebildet ist; an dem Ringteil ist unter Zwischenlage eines Dichtungsringes die Durchführungsplatte befestigt. Dieses Ausgestaltung ermöglicht eine einfache Montage des erfindungsgemäßen Stromwandiers.
  • Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, wenn an dem Kasten ein Klemmenkasten zur Aufnahme der Sekundärklemmen befestigt ist.
  • Die konstruktive Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stromwandlers hinsichtlich des Fußgehäuses führt in vorteilhafter Weise dazu, daß die Durchführungsplatte zum Hinausführen elektrischer Leitungen aus dem Innenraum des Stromwandlers nur dem Druck des Isoliergases oder der Isolierflüssigkeit ausgesetzt ist ; zusätzlichen Belastungen durch Tragfunktionen ist die Durchführungsplatte nicht ausgesetzt. Dies ermöglicht es in vorteilhafter Weise, die Durchführungsplatte als Kunststoff-Gußplatte auszuführen, in die vor dem Vergießen mit Anschlußdrähten versehene Kontaktstifte eingebettet sind. Die Kontaktstifte sind vor dem Vergießen mit Anschlußdrähten versehen, damit nach dem Vergießen keine mechanischen Kräfte mehr auf die Kontaktstifte ausgeübt werden müssen. Durch derartige Kräfte, die ansonsten beim Festklemmen der Anschlußdrähte entstehen, könnte die Durchführungsplatte im Bereich der Kontaktstifte undicht werden.
  • Zur Erläuterung der Erfindung ist in
    • Figur 1 ein Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Stromwandlers, in
    • Figur 2 eine Seitenansicht auf eine Ausführungsform einer Durchführungsplatte und in
    • Figur 3 ein Schnitt durch diese Durchführungsplatte dargestellt.
  • Der dargestellte Stromwandler 1 weist einen Isolator 2 auf, an dem über eine Flanschverbindung 3 ein Kopfgehäuse 4 befestigt ist. Das Kopfgehäuse 4, das aus Metall besteht, ist von einem Leiter 5 durchsetzt, der die Primärwicklung des Stromwandlers 1 bildet.
  • Innerhalb des Kopfgehäuses 4 ist eine Schutzhülle 6 angeordnet, in der Eisenkerne 7 und 8 mit Sekundärwicklungen 9 und 10 untergebracht sind ; die Schutzhülle 6 stellt also eine übliche Kernschale dar und ist ebenfalls aus Metall hergestellt.
  • Über ein Verbindungsglied 11 ist die Schutzhülle 6 mechanisch mit einem Metallrohr 12 einer Kunststoffolien-Durchführung 13 verbunden. Das Metallrohr 12 durchsetzt den Isolator 2 und trägt an seinem in der Fig. 1 unteren Ende einen Befestigungsflansch 14. Mit diesem Befestigungsflansch 14 steht das Metallrohr 12 auf einer oberen Stützplatte 15 eines Fußgehäuses 16. Durch Schrauben 17 ist das Metallrohr 12 fest mit der Stützplatte 15 verspannt. Die Stützplatte 15 ist übrigens ebenso wie der Flansch 3 des Kopfgehäuses 4 dicht mit dem Isolator 2 verbunden. Die Stützplatte 15 weist an ihrem äußeren Rand 18 Füße 19 auf, die beispielsweise im Winkel von jeweils 90° versetzt angeordnet sind. Über die Füße 19 und die Stützplatte 15 ist somit der erfindungsgemäße Stromwandler gehalten.
  • Unten an der Stützplatte 15 hängt gas- oder flüssigkeitsdicht ein Kasten 20, der beispielsweise an der Stützplatte 15 angeschweißt ist. An der Wand des Kastens 20 ist ein Ringteil 21 aus Metall angeschweißt, das einen Dichtungsring 22 trägt. Oberhalb des Ringteiles 21 ist in einem von diesem Ringteil 21 und der Stützplatte 15 gebildeten Ringraum 23 ein Filter 24 untergebracht, das bei einer Füllung des Stromwandlers mit Gas in bekannter Weise die Feuchtigkeit bindet. An das Ringteil 21 ist von unten eine Durchführungsplatte 25 angeschraubt, wodurch der Raum oberhalb der Dichtungsplatte 25 gegenüber der freien Atmosphäre abgedichtet ist.
  • Diese Abdichtung ist erforderlich, weil der Innenraum des Isolators 2 und des Kopfgehäuses 4 gegenüber dem Raum oberhalb der Durchführungsplatte 25 innerhalb des Kastens 20 nicht abgedichtet ist ; vielmehr sind in der Stützplatte 15 bewußt mehrere Durchgangslöcher 26 vorhanden, die eine Verbindung herstellen. Dadurch kann infolge Konvektion das im Isolator 2 und im Kopfgehäuse 4 befindliche Gas in den Raum 27 des Kastens 20 eindringen, und das Filter 24 kann ihm die Feuchtigkeit entziehen.
  • Wie die Figur 1 erkennen läßt, hängt der Kasten 20 tatsächlich an der Stützplatte 15, reicht also weniger weit nach unten wie die Füße 19. Daher ist der Kasten 20 nur dem Druck des Isoliergases oder der Isolierflüssigkeit in seinem Raum 27 ausgesetzt und kann daher bezüglich seiner Wandung entsprechend bemessen werden. Tragfunktionen übt der Kasten 20 also nicht aus, so daß er bezüglich seiner Wand verhältnismäßig dünn bemessen sein kann.
  • Die Durchführungsplatte 25 weist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel vier Ausleitungen 38 auf. Fig. 2 bzw. 3 zeigen, daß jede Ausleitung über einen Kontaktstift 30 erfolgt, an dessen beide Enden 31 und 32 Anschlußdrähte 33 und 34 in der üblichen Weise festgeklemmt sind. Die Durchführungsplatte 25 ist als Kunststoff-Gußplatte ausgebildet und in der Weise hergestellt, daß vor dem Einbetten der Kontaktstifte 30 diese mit den Anschlußdrähten 33 und 34 versehen sind. Nach dem Verguß weisen also die eingebetteten Kontaktstifte 30 die Anschlußdrähte 33 und 34 auf und müssen daher nicht nachträglich festgeklemmt werden. Dies hat den großen Vorteil, daß die Kontaktstifte mechanisch nicht beansprucht werden, so daß Undichtigkeiten im Bereich der Kontaktstifte vermieden sind. Zur Verlängerung des Kriechweges zwischen benachbarten Kontaktstiften sind auf beiden Seiten der Durchführungsplatte 25 umlaufende Nuten 35 und 36 vorgesehen.
  • Bei der Montage des erfindungsgemäßen Wandlers werden die Anschlußdrähte 33 und 34 dann an Kontaktstellen 37 sowohl mit den sekundären Anschlußleitungen 38 der Sekundärwicklungen 9 und 10 als auch mit Verbindungsleitungen 39 zu in der Figur nicht mehr dargestellten Sekundärklemmen in einem Sekundärklemmenkasten 40 verbunden ; diese Verbindung erfolgt an den Stellen 41.

Claims (5)

1. Gas- oder flüssigkeitsisolierter Stromwandler für Hochspannung mit einem oberhalb eines Isolators (2) angebrachten Kopfgehäuse (4), das von einem Primärleiter (5) durchsetzt ist und in dem in einer Schutzhülle (6) mindestens ein Eisenkern (7, 8) mit aufgebrachter Sekundärwikklung (9, 10) untergebracht ist, wobei die Schutzhülle von einem Metallrohr (12) getragen ist,. das in dem Isolator (2) verläuft und an einer oberen Stützplatte (15) eines unterhalb des Isolators liegenden Fußgehäuses (16) befestigt ist, am äußeren Rand der Stützplatte eine Abstützung des Stromwandlers erfolgt und unten an der Stützplatte ein Kasten (20) mit Durchführungen hängt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kasten (20) gas- oder flüssigkeitsdicht an der mit Füßen (19) versehenen Stützplatte (15) befestigt ist und nach unten hin mit einer die Durchführungen tragenden Durchführungsplatte (25) dicht verschlossen ist und daß der Innenraum (27) des Kastens (20) über Durchgangslöcher (26) in der Stützplatte (15) mit dem Innenraum des Isolators (2) und des Kopfgehäuses verbunden ist.
2. Stromwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Innenraum (27) des Kastens (20) oberhalb der Durchführungsplatte (25) ein Filter (24) ringförmig angeordnet ist.
3. Stromwandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (24) in einem Ringraum (23) liegt, der einerseits von der Stützplatte (15) und andererseits von einem an dem Kasten (20) angeschweißten Ringteil (21) gebildet ist und daß an dem Ringteil (21) unter Zwischenlage eines Dichtungsringes (22) die Durchführungsplatte (25) befestigt ist.
4. Stromwandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Kasten (20) ein Klemmenkasten (40) zur Aufnahme der Sekundärklemmen befestigt ist.
5. Stromwandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchführungsplatte eine Kunststoff-Gußplatte (25) ist, in die vor dem Vergießen mit Anschlußdrähten (33, 34) versehene Kontaktstifte (30) eingebettet sind.
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