EP0232471A2 - Hochspannungsstromwandler und Verfahren zur Herstellung eines derartigen Hochspannungsstromwandlers - Google Patents
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- EP0232471A2 EP0232471A2 EP86115071A EP86115071A EP0232471A2 EP 0232471 A2 EP0232471 A2 EP 0232471A2 EP 86115071 A EP86115071 A EP 86115071A EP 86115071 A EP86115071 A EP 86115071A EP 0232471 A2 EP0232471 A2 EP 0232471A2
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Definitions
- the present invention relates to a high-voltage current transformer according to the preamble of claim 1 and to a method for producing such a high-voltage current transformer according to claim 31.
- a high-voltage current transformer of this type is known from DE-A-16 13 798.
- an end plate is provided on a column made of insulating material (support), to which a cylindrical head cover that can be assembled from two flange parts is attached laterally.
- the hood-shaped upper part of the hood is provided with two lateral openings through which the rod-shaped primary conductor is passed, as usual, electrical contact being made between the primary conductor and the hood at one opening, while the passage of the primary conductor is insulated at the other opening he follows.
- the rod-shaped primary conductor passes through the ring core or rings of the secondary system in the horizontal direction.
- the ring cores of the secondary system are enclosed in a metallic, grounded core capsule.
- the core capsule is attached to the end plate of the insulating column together with the ring cores via a conical insulator and is thus supported.
- the hood is divided into two parts and is therefore of double-skin design.
- a high-voltage current transformer in which a closing plate is provided on a column made of insulating material (support), on which a lying cylindrical head cover with a lower-lying side outlet opening is welded via a molded shaft.
- the primary conductor is passed through the standing toroidal cores of the secondary system and inserted or removed at the front faces of the hood, each with an opening.
- the ring cores of the secondary system are enclosed in a metallic, grounded core capsule.
- the core capsule is supported either on the end faces of the hood and / or on the discharge pipe for the secondary discharges, which passes through the insulating column.
- the hood is longitudinally divided for better assembly and is therefore double-shell.
- Both known versions of a high-voltage head current transformer with a hood thus have not only three openings that must be sealed tight during assembly for later filling with insulating liquid or pressurized insulating gas, but also the transverse or longitudinal separation planes of the head housing to be sealed.
- the object of the present invention is to design a high-voltage current transformer of the type mentioned at the outset in such a way that simple manufacture of the head housing and good sealing with the least possible sealable bushings or parting planes within the head housing or the end plate are made possible.
- the primary conductor and the secondary system should be easy to mount on the end plate of the insulating column.
- the invention also relates to a method for producing such a high-voltage current transformer, which is described by the characterizing features of claim 31.
- a head-mounted high-voltage current transformer in particular under the usual excess pressure of an inert insulating gas, such as sulfur hexafluoride, which essentially consists of a column made of insulating material (supports), such as porcelain, epoxy resin or a composite insulator made of a GRP tube with cast-on silicone fins , consists of a foot part 3 carrying this and a head part 4 which contains the active system consisting of primary conductor and secondary system.
- an outlet pipe 5 is arranged coaxially to the latter, in which the secondary outlets 6 run and are guided to the secondary terminals in the foot part 3.
- a potential control device in particular a potential control winding, consisting of insulating foils and capacitor coatings, can be provided between the discharge pipe 5 and the column 2 in a manner known per se.
- an end plate 8 is insulated, ie oil or gas-tight. It preferably has a collar 9 projecting downwards (see FIG. 2) which engages over the column 2 from the outside.
- An inner support edge 10 lies on the end face 11 of the column 2 with the interposition of a seal 12.
- the discharge pipe 5 is inserted in a secondary system 16, which preferably consists of a plurality of ring cores 13 with associated secondary windings (not shown) and a cast resin sheathing 15 forming a ring 14.
- the latter is only attached to the end plate 8 via insulating supports 17 (see FIG. 3). These supports 17 are advantageously arranged at an angle to the outside and are expediently attached centrally to the discharge pipe 5.
- the primary conductor 18 is exclusively attached to the end plate 8.
- This is U-shaped or at least approximately U-shaped, the base 19 of which passes through the ring 14 or the core (s) 13 at least approximately centrally and fastens the two legs 20, 21 in this by means of connecting sections 22 which are guided through the end plate 8 in an insulating-tight manner are.
- An outer flange 23 attached to the legs 20, 21 serves as a support.
- the legs 20, 21 are from the outside, i.e. contactable from below the end plate 8.
- the end plate 8 is designed such that it projects laterally on all sides of all active parts, that is to say the secondary system 16 and the entire primary conductor 18.
- it has a tub or plate shape.
- a hood 24 designed as a head housing is placed over these aforementioned parts from above.
- the hood 24 can consist of a pipe section 29 and a hood-shaped or pot-shaped cover 30, which are soldered or welded at the joint 31 in the case of a metal design, or overlapped at the joint 31 for example in the case of a GRP (glass fiber reinforced plastic) version.
- the hood 24 can also consist of a single drawn, pressed or molded part.
- the secondary discharges are led out on the circumference 32 at a reinforced diversion point 33, into which the diversion pipe 5 is inserted.
- the ring 14 is preferably metallized on the outside, for example with spray galvanizing. As usual, this metal covering is connected to earth potential.
- At least three supports 17 are provided.
- the supports 17 for the ring 14 can also be integrally formed on the ring 14, that is to say they can be cast in one piece from casting resin. But they can also be molded with suitable approaches or releasably connected to the ring 14.
- the projecting free ends 34 of the supports 17 rest on correspondingly adapted, in particular perpendicular to the longitudinal axis L of the supports 17 arranged support surfaces 35 of the end plate 8.
- a bore 36 is provided within the support surface 35, through which a screw shaft 37 of a fastening screw 38 projects and is screwed to a molded-in threaded part designed as a threaded bushing 39.
- a seal 40 is provided between the support 17 and the end plate 8. If necessary, in order to increase security against the outflow of compressed gas or insulating oil, a cover 42 can be applied over the screw head 41 or via a corresponding nut, which in turn is tightly connected, in particular screwed, to the end plate 8.
- the arrangement of an individual support 17 on the ring 14 can also be carried out in such a way that a threaded part 43 designed as a threaded sleeve or threaded bolt is molded into the cast resin covering 15 and the supports 17 can be screwed to the latter by means of a counter-threaded part 44 molded therein.
- connection between the diversion point 33 and the diversion pipe 5 is mechanical as a longitudinally displaceable plug connection, preferably plug contact connection.
- the upper end of the diversion tube 5 is coaxially surrounded and held resiliently in the manner of a sliding fit by one or more contact springs 45, for example as ring contact springs arranged in the ring around the diversion tube 5, preferably as a multiply slotted collar (see FIG. 4).
- the primary conductor 18 can consist of two or more parts, for example an angle and one leg or a base and two legs. At an angle, the one angle leg forms the base 19 to which the leg 20 or 21 is attached.
- This type of design allows easy installation, especially with small core or ring inner diameters.
- the legs 20, 21 are attached at an obtuse angle to a right angle at the ends 46 (see FIG. 2) of the rod-shaped base 19.
- the legs 20, 21 can be designed as bolts.
- the insulation of the leg or legs 20 and / or 21 is advantageously carried out via an insulating bush 47 and a ring 48, which is preferably a flange of the insulating bush 47, which are tightly attached in the end plate 8, for example by pouring or by means of ring seals or the like .
- the ring or flange 48 is tightly screwed on the one hand to the outer flange 23 of the legs 20, 21 and on the other hand to the end plate 8.
- a further advantageous embodiment of the invention consists in that the primary conductor 18 is designed as a coaxial double conductor in which two U-shaped conductors which are insulated from one another are provided.
- One preferably consists of an outer conductor 50 and the other of an inner conductor 51. These are separated and fixed in position by suitable insulation paths, which are at least partly formed by a solid dielectric 52, such as cast resin.
- the dielectric 52 is at least in the Area of the connecting sections 22 is provided and thus seals at the same time.
- the outer conductor 50 of one leg 20 is arranged insulated from the end plate 8 by an insulating bush 47 (see FIG. 5) and the outer conductor 50 of the other leg 21 is conductively connected to the end plate 8, for example directly attached therein without insulation.
- the outer conductors 50 of the legs 20, 21 have an outer flange 23.
- the inner conductors 51 of the legs 20, 21 are guided to the outside in an insulated manner, and connection contacts 53, for example by means of a clamp 54, can be pivoted accordingly. The same can be provided on the insulated outer conductor 50 of the leg 20.
- This configuration of the primary conductor 18 as a double conductor makes it possible to use the two conductors separately or to connect them in series or in parallel. It is therefore possible to switch over in a ratio of 1: 2 or, in the case of parallel connection, the primary conductor can be used for a higher current load.
- each of the two coaxial conductors can also carry a separate measuring current.
- the parallel connection takes place by interconnecting the inner conductor 50 and the outer conductor 51 of the leg 20 and the leg 21.
- connection contacts 53 to the left outer conductor 50, by electrically connecting the outer flange 23 to the electrically conductive end plate 8, by a further electrical connection of the end plate 8 via a further connection contact 53 (shown in broken lines in FIG. 2) with the Left inner conductor 51, with further contact being made with the right connection contact 53 on the right connection section 22.
- Clamp clamps 54 can also be used to connect the base 19 of the primary conductor 18 to the legs 20, 21. These can be made from the tubular or solid material of the legs 20, 21 or from the base 19, both for the outer conductors 50 and for the inner conductors 51. This can be done by appropriate shaping and / or machining. The diameter of the conductor part 55 to be clamped can be reduced (see FIG. 7).
- the outer conductor 50 of the legs 20, 21 has a bore 57 in the region 56 of the inner conductor 51 of the base 19 (see FIG. 5).
- connection of the outer conductors 50 from the base 19 to the legs 20, 21 takes place in each case via a flange 59 which is attached to the ends 19 of the outer conductor 50 on the base 19 and with which the ends 60 of the outer conductors 50 of the legs, which protrude somewhat within the head housing 24 20, 21 are screwed.
- the leg section of the primary conductor 18 projecting inward from the outer flange 23 of the legs 20, 21 into the head housing 24 can also be flattened and / or with respect to the longitudinal axis LS of the outer flange 23 or the connecting section 22 be offset to the outside, but have the same cross-section as the latter (see Fig. 10b).
- the flat leg section of the legs 20, 21 can be adapted to the shape of the hood 24, that is to say it can be curved (see FIG. 11).
- FIG. 12 shows a variant of the high-voltage overhead current transformer according to FIG. 2 for a non-switchable primary conductor 18. The same parts are provided with the same reference numerals as in FIGS. 1 and 2.
- the primary conductor 18 is again U-shaped or at least approximately U-shaped, its base 19 passing through the ring 14 or the core or cores 13 together with secondary windings at least approximately centrally and the one leg 20 by means of a through the bore 100 the end plate 8 is connected to the insulation section 22 and is fastened therein.
- An outer flange 23 attached to the leg 20 serves as a support.
- This leg 20 can be contacted from the outside, ie from below the end plate 8.
- the connection section 22 is attached by an insulating sleeve 47 and an insulating ring 48, which may consist of one piece with the insulating sleeve 47, insulated and insulated.
- the other leg 21 is fastened from the inside by means of the outer flange 23 on the inside 101 of the end plate 8, in particular screwed on. There are no holes through to the outside, so that no seal is necessary.
- the connection is made via an externally attached connection 106, so that the entire head is at the potential of the primary conductor 18 there. It is therefore a non-switchable primary conductor 18.
- the end plate 8 is in turn designed such that it projects and surrounds all active parts, that is to say the secondary system 16 and the primary conductor 18, on all sides.
- it has a tub or plate shape.
- a hood 24 designed as a head housing is placed over these aforementioned parts.
- a flange 27 is provided on the edge 26 delimiting the hood opening 25, with which the hood 24 can be screwed tightly onto the end plate 8 by means of screw connections 28.
- the hood 24 can consist of a tube section 29 and a hood-shaped or pot-shaped cover 30, which are soldered, welded or screwed, for example flanged, at the butt joint 31 in the case of a metal version and overlap at the butt joint 31 for example in the case of a GRP (glass fiber reinforced plastic) version are.
- the hood 24 can consist of a single drawn, pressed or molded part.
- At least two, but preferably three supports 17 are provided.
- the supporters 17 for the ring 14 can on Ring 14 itself with molded, so be cast in one piece from resin. But they can also be molded with suitable approaches or releasably connected to the ring 14.
- the arrangement of an individual support 17 on the ring 14 can be such that a threaded part 43 designed as a threaded sleeve or threaded bolt is molded into the cast resin sheathing 15 and the supports 17 can be screwed to the latter by means of a counter-threaded part 44 molded therein.
- connection between the diversion point 33 and the diversion pipe 5 is again mechanically designed as a longitudinally displaceable plug connection.
- abutments 102 are formed or fastened, in particular screwed, on the inside 101.
- the abutments 102 expediently have a support plate 103 for each support 17, the support surface 35 of which is preferably arranged perpendicular to the longitudinal axis L of the associated supports 17.
- the support plates 103 are provided with a bore 104, through which a screw shaft 37 of a fastening screw 38 can be inserted from below and is screwed to a threaded part of the support 17 designed as a threaded bushing 39.
- the support plates 103 can be one leg of an angle rail, the other leg of which is attached to the end plate 8, for example by screws from the inside.
- a support plate 103 is advantageously provided on each side of a prism 105 and the prism 105 is molded onto the end plate 8 or fastened to it.
- This type of support attachment within the space of the hood 24 avoids having to provide additional holes in the end plate 8 and thus have to be closed in an insulating-tight manner.
- the high-voltage head current transformer according to the invention is installed in such a way that first the ring 14 of the secondary system 16 is attached to the end plate 8 by screwing the supports 17 there. Then the primary conductor 18 is pushed as a homogeneous component or as a pre-assembled unit through the ring 14, so that the base 19 of the primary conductor 18 passes through the ring 14 in parallel and the legs 20, 21 are tightly fastened in the end plate 8. However, it is also possible first to fix the legs 20, 21 to the end plate 8 and then to connect the base 19 of the primary conductor 18 to the inner ends 60 of the legs 20, 21. Then the hood 24 is put over and screwed tightly to the end plate 8.
- This preassembled unit forming the head part 4 is placed on the column 2 (post insulator) and fastened in an insulating-tight manner to the flange point by means of the seals 12.
- the attachment is carried out in a manner known per se, for example by screwing, pouring or the like.
- the plug contact connection 5, 45 according to FIG. 4 is established.
- the hood 24 can also be retrofitted. In any case, however, it must be ensured that the diversion tube 5 remains sufficiently displaceable relative to the ring 14 in order to avoid mechanical stresses and loads on the diversion tube 5 by the active system of the high-voltage current transformer according to the invention.
- the primary conductor is designed as a U-shaped conductor with a horizontally running base 19 and with two legs 20, 21 running perpendicularly thereto.
- the angle between the base 19 and the legs 20, 21 is more than 90 °, that is to say it can be designed as an obtuse angle of more than 90 °.
- the primary conductor in particular in the switchable variant, preferably consists of several parts, preferably two or three parts, it is in principle also possible to form the primary conductor in one piece and to thread it through the window of the secondary system 16 by suitable twisting and with the end plate 8 to connect electrically and / or mechanically in a suitable manner. It is also fundamentally possible to place two such one-piece primary conductors one behind the other, namely insulated from one another, on the end plate 8 and to provide the necessary switchover by means of suitable connecting lugs.
- the head housing or the hood 24 can be produced in a material-saving manner and with little work, that only a flange connection with the end plate 8 is provided, that the head housing 24 and the discharge pipe 5 for the secondary discharges with regard to the weight of the active system 13, 14, 18 of the high-voltage overhead current transformer are completely weight-relieved that, in addition to the insulating medium used, such as gas or oil, no further, in particular no mixed solid / gas or solid / oil dielectrics are required, and that in particular, a compact, slim and weight-saving design of the head housing 24 is possible, as a result of which the top-heavyness of such high-voltage current transformers is significantly reduced in comparison with known arrangements.
- the insulating medium used such as gas or oil
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungsstromwandler gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Hochspannungsstromwandlers gemäß Anspruch 31.
- Ein Hochspannungsstromwandler dieser Art ist aus der DE-A-16 13 798 bekannt. Bei diesem Hochspannungsstromwandler ist auf einer Säule aus Isoliermaterial (Stützer) eine Abschlußplatte vorgesehen, an der eine aus zwei Flanschteilen zusammensetzbare zylindrische Kopfhaube seitlich befestigt ist. Der haubenförmige obere Teil der Kopfhaube ist mit zwei seitlichen Öffnungen versehen, durch die - wie üblich - der stabförmige Primärleiter hindurchgeführt wird, wobei an einer Öffnung eine elektrische Kontaktierung zwischen dem Primärleiter und der Haube erfolgt, während an der anderen Öffnung die Durchführung des Primärleiters isoliert erfolgt. Der stabförmige Primärleiter durchsetzt den oder die Ringkerne des Sekundärsystems in horizontaler Richtung. Die Ringkerne des Sekundärsystems sind in einer metallischen, geerdeten Kernkapsel eingeschlossen. Die Kernkapsel ist dabei zusammen mit den Ringkernen über einen konischen Isolator an der Abschlußplatte der Isoliersäule befestigt und damit abgestützt. Die Kopfhaube ist aus Montagegründen quergeteilt und damit zweischalig ausgeführt.
- Ferner ist aus der DE-A-27 28 191 ein Hochspannungsstromwandler bekannt, bei dem auf einer Säule aus Isoliermaterial (Stützer) eine Abschlußplatte vorgesehen ist, auf der eine liegende zylindrische Kopfhaube mit einer unten liegenden seitlichen Auslaßöffnung über einen angeformten Schacht angeschweißt ist. Parallel zur waagrecht liegenden Längsachse der Kopfhaube ist der Primärleiter durch die stehenden Ringkerne des Sekundärsystems hindurchgeführt und an den mit je einer Öffnung versehenen Stirnflächen der Kopfhaube ein- bzw. herausgeführt. Die Ringkerne des Sekundärsystems sind in einer metallischen, geerdeten Kernkapsel eingeschlossen. Die Kernkapsel ist dabei entweder an den Stirnflächen der Kopfhaube und/oder auf dem Ausleitungsrohr für die Sekundärausleitungen, das die Isoliersäule durchsetzt, abgestützt. Die Kopfhaube ist der besseren Montage wegen längsgeteilt und damit zweischalig ausgeführt.
- Beide bekannten Ausführungen eines Hochspannungskopfstromwandlers mit einer Kopfhaube besitzen also nicht nur drei Öffnungen, die bei der Montage zwecks späterer Füllung mit Isolierflüssigkeit oder unter Druck stehendem Isoliergas dicht verschlossen sein müssen, sondern darüber hinaus auch noch die abzudichtenden Quer- bzw. Längstrennebenen des Kopfgehäuses.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Hochspannungsstromwandler der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß eine einfache Herstellung des Kopfgehäuses und eine gute Abdichtung mit möglichst wenig abzudichtenden Durchführungen bzw. Trennebenen innerhalb des Kopfgehäuses bzw. der Abschlußplatte ermöglicht wird. Gleichzeitig sollen der Primärleiter und das Sekundärsystem einfach an der Abschlußplatte der Isoliersäule montierbar sein.
- Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.
- Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Hochspannungsstromwandlers in Kopfbauweise entfallen sämtliche seitlichen Öffnungen in der Kopfhaube und es ist die Kopfhaube vom Gewicht des Sekundärsystems - wie an sich bekannt - vollkommen entlastet. Es kann daher die Kopfhaube aus wesentlich dünnerem Material, gegebenenfalls sogar einteilig im Tiefziehverfahren, und damit wesentlich kostengünstiger und leichter hergestellt werden. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Hochspannungskopfstromwandlers können außerdem alle Teile auf der Abschlußplatte vormontiert werden und die so vormontierte Einheit kann auf die Isoliersäule (Stützer) aufgesetzt und dort befestigt werden. Auch kann eine gesteuerte Foliendurchführung in der Durchgangsöffnung des Sekundärsystems, wie sie häufig üblich ist, entfallen. Man kommt also mit einem einheitlichen Isoliermedium, insbesondere inertes Isoliergas, wie Schwefelhexafluorid, oder auch Isolieröl, aus.
- Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Hochspannungsstromwandlers, das durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 31 beschrieben ist.
- Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und werden nachfolgend anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Dabei zeigen:
- Fig. 1 einen Hochspannungsstromwandler in Kopfbauweise von der Seite im Schnitt,
- Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht des Kopfbereiches des Hochspannungsstromwandlers gemäß Fig. 1,
- Fig. 3 eine Ansicht gemäß dem Schnitt A - A der Fig. 2,
- Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt des unteren Teils der Fig. 3 im Bereich der Abschlußplatte,
- Fig. 5 einen Ausschnitt der Fig. 2 mit dem linken Schenkel des Primärleiters,
- Fig. 6 einen Ausschnitt der Fig. 3 mit dem rechten Schenkel des Primärleiters,
- Fig. 7 eine Ansicht der Verbindung Basis -Schenkel des Primärleiters von oben,
- Fig. 8 eine Ansicht in Richtung des Pfeils B der Fig. 7,
- Fig. 9 bis 11 je eine Ansicht eines Schenkels des Primärleiters mit versetztem Innenabschnitt,
- Fig.12 eine Variante des Hochspannungskopfstromwandlers gemäß Fig. 1 mit nicht umschaltbarem Primärleiter und
- Fig. 13 eine Variante des Hochspannungskopfstromwandlers gemäß Fig. 1 hinsichtlich der Befestigung der Stützer 17.
- Mit 1 ist ein insbesondere unter dem üblichen Überdruck eines inerten Isoliergases, wie Schwefelhexafluorid, stehender Hochspannungsstromwandler in Kopfbauweise bezeichnet, der im wesentlichen aus einer Säule aus Isoliermaterial (Stützer), wie Porzellan, Epoxydharz oder aus einem Verbundisolator aus einem GFK-Rohr mit angegossenen Silikonrippen, aus einem diese tragenden Fußteil 3 und aus einem Kopfteil 4 besteht, das das aus Primärleiter und Sekundärsystem bestehende Aktivsystem enthält. In der Säule 2 ist ein Ausleitungsrohr 5 koaxial zu dieser angeordnet, in dem die Sekundärausleitungen 6 verlaufen und zu den Sekundärklemmen im Fußteil 3 geführt sind. Zwischen dem Ausleitungsrohr 5 und der Säule 2 kann in an sich bekannter Weise eine Potentialsteuereinrichtung, insbesondere Potentialsteuerwicklung, bestehend aus Isolierfolien und Kondensatorbelägen, vorgesehen sein.
- Am oberen Ende 7 der Säule 2 ist eine Abschlußplatte 8 isoliermitteldicht, also öl- oder gasdicht, befestigt. Sie besitzt bevorzugt einen nach unten ragenden Kragen 9 (siehe Fig. 2), der die Säule 2 von außen übergreift. Ein innerer Auflagerand 10 liegt auf der Stirnfläche 11 der Säule 2 unter Zwischenlage einer Dichtung 12 auf.
- Das Ausleitungsrohr 5 steckt in einem vorzugsweise aus mehreren Ringkernen 13 mit zugehörigen Sekundärwicklungen (nicht dargestellt) und einer einen Ring 14 bildenden Gießharzumhüllung 15 bestehenden Sekundärsystem 16.
- Letzteres ist über isolierende Stützer 17 (siehe Fig. 3) ausschließlich auf der Abschlußplatte 8 befestigt. Diese Stützer 17 sind vorteilhaft schräg nach außen verlaufend angeordnet und zweckmäßig zentrisch zum Ausleitungsrohr 5 angebracht. Außerdem ist auf der Abschlußplatte 8 der Primärleiter 18 ausschließlich befestigt. Dieser ist U-förmig oder wenigstens annähernd U-förmig ausgebildet, wobei dessen Basis 19 den Ring 14 bzw. den oder die Kerne 13 zumindest annähernd zentrisch durchsetzt und die beiden Schenkel 20, 21 mittels durch die Abschlußplatte 8 isoliermitteldicht hindurchgeführter Anschlußabschnitte 22 in dieser befestigt sind. Als Auflager dient dabei ein an den Schenkeln 20, 21 angebrachter Außenflansch 23. Die Schenkel 20, 21 sind von außen, d.h. von unterhalb der Abschlußplatte 8 her, kontaktierbar.
- Die Abschlußplatte 8 ist so ausgebildet, daß sie alle aktiven Teile, also das Sekundärsystem 16 und den gesamten Primärleiter 18 allseitig seitlich überragt. Beispielsweise besitzt sie Wannen- oder Tellerform. Über diese vorgenannten Teile ist von oben eine als Kopfgehäuse ausgebildete Haube 24 gestülpt. An dem die Haubenöffnung 25 begrenzenden Rand 26 ist ein Flansch 27 vorgesehen, mit dem die Haube 24 auf die Abschlußplatte 8 über Schraubverbindungen 28 isoliermitteldicht aufgeschraubt werden kann. Die Haube 24 kann aus einem Rohrabschnitt 29 und aus einem hauben- oder topfförmigen Deckel 30 bestehen, die an der Stoßstelle 31 bei Metallausführung verlötet oder verschweißt sind, oder beispielsweise bei GFK-Ausführung (glasfaserverstärkter Kunststoff) an der Stoßstelle 31 überlappt sind. Die Haube 24 kann auch aus einem einzigen Zieh-, Preß- oder Formteil bestehen.
- Am Ring 14 des Sekundärsystems 16 sind am Umfang 32 die Sekundärausleitungen an einer verstärkten Ausleitungsstelle 33 herausgeführt, in die das Ausleitungsrohr 5 eingeführt ist. Der Ring 14 ist vorzugsweise außen metallisiert, beispielsweise mit einer Spritzverzinkung. Dieser Metallbelag wird - wie üblich - auf Erdpotential gelegt.
- Es sind wenigstens drei Stützer 17 vorgesehen. Die Stützer 17 für den Ring 14 können am Ring 14 selbst mit angeformt, also aus Gießharz in einem Stück gegossen sein. Sie können aber auch mit geeigneten Ansätzen eingeformt oder mit dem Ring 14 lösbar verbunden sein. Die abstehenden freien Enden 34 der Stützer 17 liegen auf entsprechend angepaßten, insbesondere senkrecht zur Längsachse L der Stützer 17 angeordneten Auflageflächen 35 der Abschlußplatte 8 auf. Innerhalb der Auflagefläche 35 ist eine Bohrung 36 vorgesehen, durch die ein Schraubenschaft 37 einer Befestigungsschraube 38 hindurchragt und mit einem als Gewindebuchse 39 ausgebildeten eingeformten Gewindeteil verschraubt ist. Zwischen Stützer 17 und Abschlußplatte 8 ist eine Dichtung 40 vorgesehen. Gegebenenfalls kann zwecks Erhöhung der Sicherheit gegen ein Ausströmen von Druckgas oder Isolieröl über dem Schraubenkopf 41 oder über eine entsprechende Mutter eine Abdeckung 42 aufgebracht sein, die wiederum dicht mit der Abschlußplatte 8 verbunden, insbesondere verschraubt, ist.
- Die Anordnung eines Einzelstützers 17 am Ring 14 kann ebenfalls so erfolgen, daß in die Gießharzumhüllung 15 je ein als Gewindehülse oder Gewindebolzen ausgebildetes Gewindeteil 43 eingeformt ist und die Stützer 17 mittels eines in diesen eingeformten Gegengewindeteils 44 mit diesem verschraubbar sind.
- Um beim Betrieb eine bei Temperaturänderungen mögliche unterschiedliche Längenausdehnung der Isoliersäule 2 einerseits und des Ausleitungsrohres 5 andererseits auszugleichen und auch um die Montage des Sekundärsystems 16 auf dem Ausleitungsrohr 5 zu vereinfachen, ist die Verbindung zwischen der Ausleitungsstelle 33 und dem Ausleitungsrohr 5 mechanisch als längsverschiebbare Steckverbindung, vorzugsweise Steckkontaktverbindung, ausgebildet. Das obere Ende des Ausleitungsrohres 5 ist dabei nach Art eines Gleitsitzes von einer oder mehreren Kontaktfedern 45 , beispielsweise als im Ring um das Ausleitungsrohr 5 angeordnete Ringkontaktfedern, vorzugsweise als mehrfach geschlitzter Kragen, koaxial umgeben und federnd gehalten (siehe Fig. 4).
- Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der Primärleiter 18 aus zwei oder mehr Teilen bestehen, beispielsweise aus einem Winkel und aus einem Schenkel oder aus einer Basis und aus zwei Schenkeln. Bei einem Winkel bildet der eine Winkelschenkel die Basis 19, an die der Schenkel 20 bzw. 21 angebracht wird. Diese Art der Ausführung gestattet einen leichten Einbau, insbesondere bei kleinen Kern- oder Ringinnendurchmessern. Bei dreiteiliger Ausführung sind die Schenkel 20, 21 stumpfwinklig bis rechtwinklig an den Enden 46 (siehe Fig. 2) der stabförmigen Basis 19 befestigt. Die Schenkel 20, 21 können dabei als Bolzen ausgebildet sein. Die Isolierung des oder der Schenkel 20 und/oder 21 erfolgt mit Vorteil über eine Isolierbuchse 47 und über einen Ring 48, der vorzugsweise ein Flansch der Isolierbuchse 47 ist, die dicht in der Abschlußplatte 8 angebracht sind, beispielsweise durch Eingießen oder mittels Ringdichtungen oder dergleichen. Der Ring oder Flansch 48 wird einerseits mit dem Außenflansch 23 der Schenkel 20, 21 und andererseits mit der Abschlußplatte 8 dicht verschraubt.
- Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Primärleiter 18 als koaxialer Doppelleiter ausgebildet ist, in dem zwei voneinander isolierte U-förmige Leiter vorgesehen sind. Dabei besteht vorzugsweise der eine aus einem Außenleiter 50 und der andere aus einem Innenleiter 51. Diese sind durch geeignete Isolationsstrecken, die wenigstens zum Teil durch ein festes Dielektrikum 52, wie Gießharz,gebildet sind,voneinander getrennt und lagefixiert.Das Dielektrikum 52 ist zumindest im Bereich der Anschlußabschnitte 22 vorgesehen und dichtet so gleichzeitig ab. Dabei ist der Außenleiter 50 des einen Schenkels 20 durch eine Isolierbuchse 47 (siehe Fig. 5) von der Abschlußplatte 8 isoliert angeordnet und der Außenleiter 50 des anderen Schenkels 21 ist mit der Abschlußplatte 8 leitend verbunden, beispielsweise direkt darin ohne Isolierung befestigt. Hierbei besitzen natürlich die Außenleiter 50 der Schenkel 20, 21 einen Außenflansch 23. Die Innenleiter 51 der Schenkel 20, 21 sind isoliert nach außen geführt und an ihnen können Anschlußkontakte 53, beispielsweise mittels einer Klemmschelle 54, entsprechend schwenkbar angebracht sein. Das gleiche kann am isolierten Außenleiter 50 des Schenkels 20 vorgesehen sein.
- Durch diese Ausgestaltung des Primärleiters 18 als Doppelleiter ist es möglich, die beiden Leiter getrennt zu verwenden oder hintereinander oder parallel zu schalten. Es ist daher eine Umschaltung im Verhältnis 1:2 möglich oder bei Parallelschaltung ist der Primärleiter für eine höhere Strombelastung verwendbar. Als Einzelleiter kann jeder der beiden Koaxialleiter auch einen gesonderten Meßstrom führen.
- Die Parallelschaltung geschieht durch Zusammenschaltung der Innenleiter 50 und der Außenleiter 51 des Schenkels 20 und des Schenkels 21.
- Die Reihenschaltung erfolgt durch Anlegen der Anschlußkontakte 53 an den linken Außenleiter 50, durch elektrische Verbindung des Außenflansches 23 mit der elektrisch leitenden Abschlußplatte 8, durch eine weitere elektrische Verbindung der Abschlußplatte 8 über einen weiteren Anschlußkontakt 53 (in Fig. 2 gestrichelt dargestellt) mit dem linken Innenleiter 51, wobei an dem rechten Anschlußabschnitt 22 eine weitere Kontaktierung mit dem rechten Anschlußkontakt 53 erfolgt.
- Zur Verbindung der Basis 19 des Primärleiters 18 mit den Schenkeln 20, 21 können auch Klemmschellen 54 verwendet werden. Dabei können diese aus dem Rohr- oder Vollmaterial der Schenkel 20, 21 oder aus der Basis 19, und zwar sowohl bei den Außenleitern 50 als auch bei den Innenleitern 51, hergestellt sein. Dies kann durch entsprechende Formgebung und/oder spanende Bearbeitung erfolgen. Dabei kann der einzuklemmende Leiterteil 55 im Durchmesser reduziert sein (siehe Fig. 7).
- Zur einfachen Montage besitzt der Außenleiter 50 der Schenkel 20, 21 im Bereich 56 des Innenleiters 51 der Basis 19 eine Bohrung 57 (siehe Fig. 5).
- Die Verbindung der Außenleiter 50 von der Basis 19 zu den Schenkeln 20, 21 erfolgt über je einen an den Enden 58 des Außenleiters 50 an der Basis 19 angebrachten Flansch 59, mit dem die innerhalb des Kopfgehäuses 24 etwas vorstehenden Enden 60 der Außenleiter 50 der Schenkel 20, 21 verschraubt sind.
- Um einen kompakten Aufbau des Hochspannungsstromwandlers gemäß der Erfindung zu erreichen, kann zusätzlich der vom Außenflansch 23 der Schenkel 20, 21 nach innen in das Kopfgehäuse 24 ragende Schenkelabschnitt des Primärleiters 18 abgeflacht und/oder gegenüber der Längsachse LS des Außenflansches 23 bzw. des Anschlußabschnittes 22 nach außen versetzt sein, aber gleichen Querschnitt aufweisen wie letzterer (siehe Fig. 10b). Zusätzlich kann der flache Schenkelabschnitt der Schenkel 20, 21 der Form der Haube 24 angepaßt, also gewölbt sein (siehe Fig. 11).
- Hierdurch erhält man zwischen dem Schenkelabschnitt und dem Ring 14 einen größeren Abstand A′ (siehe Fig. 9), so daß der Wandler entweder für höhere Spannungen geeignet ist oder aber der Abstand und damit der Durchmesser der Haube 24 und somit der des Kopfteiles 4 entsprechend verringert werden kann.
- In Fig. 12 ist eine Variante des Hochspannungskopfstromwandlers gemäß Fig. 2 für einen nicht umschaltbaren Primärleiter 18 dargestellt. Die gleichen Teile sind mit den gleichen Bezugsziffern wie in den Fig. 1 und 2 versehen.
- Bei dieser Ausführungsform ist der Primärleiter 18 wiederum U-förmig oder wenigstens annähernd U-förmig ausgebildet, wobei dessen Basis 19 den Ring 14 bzw. den oder die Kerne 13 nebst Sekundärwicklungen zumindest annähernd zentrisch durchsetzt und der eine Schenkel 20 mittels eines durch die Bohrung 100 der Abschlußplatte 8 isoliermitteldicht hindurchgeführten Anschlußabschnittes 22 in dieser befestigt ist. Als Auflager dient dabei ein an dem Schenkel 20 angebrachter Außenflansch 23. Dieser Schenkel 20 ist von außen, d.h. von unterhalb der Abschlußplatte 8 her, kontaktierbar. Der Anschlußabschnitt 22 ist dabei durch eine Isolierbuchse 47 und einen isolierenden Ring 48, der mit der Isolierbuchse 47 aus einem Stück bestehen kann, isoliermitteldicht und isoliert befestigt. Der andere Schenkel 21 ist von innen mittels des Außenflansches 23 auf der Innenseite 101 der Abschlußplatte 8 befestigt, insbesondere aufgeschraubt. Dabei sind keine nach außen durchgehenden Bohrungen vorgesehen, so daß keine Dichtung notwendig ist. Der Anschluß erfolgt über einen außen angebrachten Anschluß 106, so daß der ganze Kopf dort auf dem Potential des Primärleiters 18 liegt. Es handelt sich also hierbei um einen nicht umschaltbaren Primärleiter 18.
- Die Abschlußplatte 8 ist wiederum so ausgebildet, daß sie alle aktiven Teile, also das Sekundärsystem 16 und den Primärleiter 18 allseitig seitlich überragt und umschließt. Beispielsweise besitzt sie Wannen- oder Tellerform. Über diese vorgenannten Teile ist von oben eine als Kopfgehäuse ausgebildete Haube 24 gestülpt.An dem die Haubenöffnung 25 begrenzenden Rand 26 ist ein Flansch 27 vorgesehen, mit dem die Haube 24 auf die Abschlußplatte 8 über Schraubverbindungen 28 dicht aufgeschraubt werden kann. Die Haube 24 kann aus einem Rohrabschnitt 29 und aus einem hauben- oder topfförmigen Deckel 30 bestehen, die bei Metallausführung an der Stoßstelle 31 verlötet, verschweißt oder verschraubt, beispielsweise angeflanscht sind und beispielsweise bei GFK-Ausführung (glasfaserverstärkter Kunststoff) an der Stoßstelle 31 überlappt sind. Die Haube 24 kann aus einem einzigen Zieh-, Preßoder Formteil bestehen.
- Es sind wenigstens zwei, bevorzugt aber drei Stützer 17 vorgesehen. Die Stützer 17 für den Ring 14 können am Ring 14 selbst mit angeformt, also aus Gießharz in einem Stück gegossen sein. Sie können aber auch mit geeigneten Ansätzen eingeformt oder mit dem Ring 14 lösbar verbunden sein.
- Die Anordnung eines Einzelstützers 17 am Ring 14 kann so erfolgen, daß in die Gießharzumhüllung 15 je ein als Gewindehülse oder Gewindebolzen ausgebildetes Gewindeteil 43 eingeformt ist und die Stützer 17 mittels eines in diesen eingeformten Gegengewindeteils 44 mit diesem verschraubbar sind.
- Um beim Betrieb eine bei Temperaturänderungen mögliche unterschiedliche Längenausdehnung der Isoliersäule 2 und des Ausleitungsrohres 5 auszugleichen und auch um die Montage des Sekundärsystems 16 auf dem Ausleitungsrohr 5 zu vereinfachen, ist die Verbindung zwischen der Ausleitungsstelle 33 und dem Ausleitungsrohr 5 mechanisch wiederum als längsverschiebbare Steckverbindung ausgebildet.
- In der Abschlußplatte 8 sind auf der Innenseite 101 Widerlager 102 (siehe Fig. 13) angeformt oder befestigt, insbesondere angeschraubt. Die Widerlager 102 weisen zweckmäßig je Stützer 17 eine Auflageplatte 103 auf, deren Auflagefläche 35 vorzugsweise senkrecht zur Längsachse L der zugeordneten Stützer 17 angeordnet sind. Die Auflageplatten 103 sind mit einer Bohrung 104 versehen, durch die hindurch von unten ein Schraubenschaft 37 einer Befestigungsschraube 38 hindurchgesteckt werden kann und mit einem als Gewindebuchse 39 ausgebildeten Gewindeteil des Stützers 17 verschraubt ist.
- Die Auflageplatten 103 können der eine Schenkel einer Winkelschiene sein, deren anderer Schenkel auf der Abschlußplatte 8, beispielsweise durch Schrauben von innen befestigt ist.
- Vorteilhaft ist je eine Auflageplatte 103 auf jeder Seite eines Prismas 105 vorgesehen und das Prisma 105 ist an der Abschlußplatte 8 angeformt oder an dieser befestigt.
- Durch diese Art der Stützerbefestigung innerhalb des Raumes der Haube 24 wird vermieden, daß in der Abschlußplatte 8 weitere Bohrungen vorgesehen und damit isoliermitteldicht verschlossen werden müssen.
- Die Montage des erfindungsgemäßen Hochspannungskopfstromwandlers erfolgt derart, daß zunächst der Ring 14 des Sekundärsystems 16 an der Abschlußplatte 8 befestigt wird, indem die Stützer 17 dort angeschraubt werden. Dann wird der Primärleiter 18 als homogenes Bauteil oder als vormontierte Einheit durch den Ring 14 geschoben, so daß die Basis 19 des Primärleiters 18 den Ring 14 parallel durchsetzt und die Schenkel 20, 21 in der Abschlußplatte 8 dicht befestigt werden. Es können aber auch zunächst die Schenkel 20, 21 an der Abschlußplatte 8 befestigt und dann die Basis 19 des Primärleiters 18 mit den inneren Enden 60 der Schenkel 20, 21 verbunden werden. Hierauf wird die Haube 24 übergestülpt und mit der Abschlußplatte 8 dicht verschraubt. Diese vormontierte, den Kopfteil 4 bildende Einheit wird auf die Säule 2 (Stützisolator) aufgesetzt und mittels der Dichtungen 12 an der Flanschstelle isoliermitteldicht befestigt. Die Befestigung erfolgt auf an sich bekannte Art, beispielsweise durch Verschraubung, Eingießen oder dergleichen.
- Beim Aufsetzen werden die Sekundärausleitungen in das Sekundärausleitungsrohr 5 eingeführt. Gleichzeitig wird die Steckkontaktverbindung 5, 45 gemäß Fig. 4 hergestellt. Gegebenenfalls kann die Haube 24 auch noch nachträglich montiert werden. In jedem Fall muß aber gewährleistet sein, daß das Ausleitungsrohr 5 gegenüber dem Ring 14 in ausreichendem Maße verschiebbar bleibt, um mechanische Spannungen und Belastungen des Ausleitungsrohres 5 durch das Aktivsystem des erfindungsgemäßen Hochspannungsstromwandlers zu vermeiden.
- Grundsätzlich wird aus Gründen optimaler Abmessungen für das Kopfgehäuse der Primärleiter als U-förmiger Leiter mit einer horizontal verlaufenden Basis 19 und mit zwei senkrecht dazu verlaufenden Schenkeln 20, 21 ausgebildet sein. Dies schließt aber nicht aus, daß der Winkel zwischen der Basis 19 und den Schenkeln 20, 21 mehr als 90° betragen, also als stumpfer Winkel von mehr als 90° ausgebildet sein kann.
- Auch wenn der Primärleiter insbesondere bei der umschaltbaren Variante bevorzugt aus mehreren Teilen, vorzugsweise aus zwei bis drei Teilen besteht, so ist es grundsätzlich aber auch möglich, den Primärleiter einstückig auszubilden und durch geeignetes Verdrehen durch das Fenster des Sekundärsystems 16 hindurchzufädeln und mit der Abschlußplatte 8 in geeigneter Weise elektrisch und/oder mechanisch zu verbinden. Auch ist es grundsätzlich möglich, zwei derartige einteilige Primärleiter hintereinander,und zwar isoliert gegeneinander auf der Abschlußplatte 8 anzubringen und für die erforderliche Umschaltung durch geeignete Anschlußlaschen zu sorgen.
- Die wesentlichen Vorteile des erfindungsgemäßen Hochspannungskopfstromwandlers sind darin zu sehen, daß das Kopfgehäuse bzw. die Haube 24 materialsparend und mit geringem Arbeitsaufwand hergestellt werden kann, daß nur eine Flanschverbindung mit der Abschlußplatte 8 vorzusehen ist, daß das Kopfgehäuse 24 und das Ausleitungsrohr 5 für die Sekundärausleitungen hinsichtlich des Gewichtes des Aktivsystems 13, 14, 18 des Hochspannungskopfstromwandlers vollständig gewichtsentlastet sind, daß neben dem zur Anwendung gelangenden Isoliermedium, wie Gas oder Öl, keine weiteren, insbesondere keine gemischten Feststoff/Gas- bzw. Feststoff/Öl-Dielektrika benötigt werden und daß insbesondere eine kompakte, schlanke und gewichtssparende Bauweise des Kopfgehäuses 24 möglich ist, wodurch die Kopflastigkeit derartiger Hochspannungsstromwandler im Vergleich zu bekannten Anordnungen wesentlich verringert wird.
- Bei veränderten technischen Anforderungen ist ein kurzfristiger Austausch des Sekundärsystems 16 grundsätzlich möglich.
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