Hochspannungsstromwandler. Bei den bekannten Hochspannungsstrom wandlern, deren Primärwicklungsisolation am rriagnetisierenden Teil auf der Aussenseite mit einer geerdeten leitenden Schicht überzogen ist, ergeben sieh bei der Isolation des zulei tenden 'Teils, an dem die gesamte Spannung gegenüber Erde liegt, Schwierigkeiten hin sichtlich der Untierbindung schädlicher Glimm- und Gleitentladungen längs der Ober fläche des Isolationskörpers.
Die an sieh be kannte Massnahme, den Isolationskörper über einen Teil der Länge mit, einer wesentlichen Verdiekung zu versehen, wogegen die Dicke des restlichen 'Teils lediglich nach den Anfor derungen, der Verhinderung eines radialen Spannungsdurchschlages bemessen ist., lässt sieh bei verhältnismässig hohen Spannungen nicht, mehr rationell durchführen, insbeson dere wenn der Isolationskörper sich im Be trieb in der freien Luft befindet. Auch die Anordnung isolierender Schirme für sich allein, oder in Kombination mit der eben erwähnten Massnahme, vermag auch keine be friedigende Lösung des Problems zu erbringen und versagt insbesondere unter denselben eben genannten Bedingungen ebenfalls.
Auch die Vorsehung von im Isoliermaterial befind liehen Steuerbelegen lässt sieh nicht bei jedem im übrigen geeigneten Isoliermaterial anwen den, insbesondere nicht bei der Verwendung von Niederdruc'kharzen als Isoliermaterial.
Dieses Isoliermaterial hat jedoch im übrigen erhebliche Vorteile, auf die man nicht unnö tig verzichten- möchte, Die vorliegende, von Dipl. Ing. Alfred Imhof stammende Erfindung bezweckt nun, diese Unzulänglichkeiten zu überbrücken. Sie betrifft einen Hoehspannungsstromwandler, dessen Primärwicklungsisoliation am magneti- sierenden Teil auf .der Aussenseite mit, einer geerdeten leitenden Schicht überzogen ist und ist dadurch gekennzeichnet,
dass die Primär- wieklungsisolation längs des 'Zuleitungsteils durch ausserhalb der Primärwicklungsisolation befindliche Steuerelemente derart spannungs gesteuert ist., dass das Spannungsgefälle von dem Zuleitung bis zur geerdeten Schicht in einem sowohl bei Betriebs- als auch bei Prüf spannung zur Unterbindung schädlicher Glimm- und Gleitentladungen auf der Ober fläche des Isolationsmaterials ausreichendem Ausmasse stufenweise unterteilt ist..
Für die praktische Gestaltung eines sol chen Stromwandlers hat es sieh als vorteil haft: herausgestellt., die Steuerelemente so an zuordnen, dass sie den zu steuernden .Strom wandlerteil ringförmig umschliessen und längs des Primärisolationskörpers des Zuleitungs teils unter Bildung eines zusammenhängenden Gesamtsteuerkörpers aneinandergereiht sind, insbesondere wenn sie zugleich als Wetter schutzisolatoren ausgebildet sind, z. B. indem ihre Aussenseite übereinanderliegende Schirme bildet.
Die Anwesenheit eines -Mantels von Steuer elementen genügt. schon zu einer Axial steuerung der zentralen Leiterisolation. Um eine noch vollkommenere- Steuerung im Sinne einer vorbestimmten. Unterteilung des Span nungsgradienten längs der Isolation zu errei- ehen, kann eine Reihe von ringförmigen Steuerelektroden auf der Zuleitungsisolation angeordnet sein, welche mindestens zum Teil mit den entsprechenden Steuerelementen lei tend verbunden und durch diese spannungs gesteuert sind.
Die beiliegende Zeichnung zeigt. in den Fig. 1 bis 6 im senkrechten Mittellängsschnitt je ein Ausführungsbeispiel.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1 weist die Leitung für den primären, hoch gespannten. Strom im Zuleitungsteil des Stromwandlers die Form zweier paralleler, nebeneinanderliegender, geradliniger Stäbe 1 und 2 auf, die von einem Isolierkörper 3 um schlossen sind, der als schlanker Kegel mit glatter ylantelfläehe 4 ausgebildet. ist..
Der Primärwieklungsisolationskörper 5 des Strom wandlers hat hier die Form eines in den ge nannten Kegel übergehenden, waagrechten Ilohlzylinders, der mit einer geerdeten leiten den Schicht. 6 überzogen ist, die bis zum Ke gelmantel 4 reicht und sich im übrigen über die ganze Oberfläche des Hohlzylinders erstreckt. Die Leitung für den primären Strom ist im magnetisierenden Teil als Schleife 7 ai"".sgebildet, die innerhalb des Isolationskör pers liegt.
Durch die waagrechte Durchbre- chung des Isolationskörpers ist ein ge schlossener Eisenkern. 8 hindurchgeführt, der die nicht gezeichnete Selrandärwicklung des Stromwandlers trägt..
In die Mantelfläche 4 des Primärwick- lungsisolationskörpers 3. ist längs des Zulei tungsteils eine Reihe von ringförmigen Steuer elektroden 9 eingelassen. Diese sind in Ab ständen übereinander angeordnet und durch ausserhalb des Isolationskörpers befindliche Steuerelemente spannungsgesteuert..
Zu diesem Zwecke befindet sich neben dem Stromwandler und den Primärwicklungs- isolationskörper des Zuleitungsteils desselben umsehliessend -ein induktiver .Spannungsteiler 10, dessen Spulen 11 der Reihe nach mit den Steuerelektroden 9 leitend verbunden sind.
Der Spannungsteiler 10 liegt. zwischen dem Stromwandlerpotential und Erde, und die Elektroden 9 erstrecken sich über den ganzen Spulehbereich, so dass das Spannungsgefälle von der Zuleitung des Stromwandlers bis zur geerdeten Schicht. 6 stets, d. h. also sowohl bei Betriebsspannung als aueh bei Prüfspan nung, in vollem Umfange stufenweise unter teilt wird, so dass schädliche Glimm-. und Gleit- entladungen auf der Oberfläche 4 des Isola tionsmaterials unterbunden werden.
Die Ausführungsform gemäss Fig. 2 unter- seheidet sich von derjenigen gemäss Fig. 1 nur dadurch, :dass die Steuerelemente des Span- nungsteilers als Spulen mit je einem Kern ausgebildet: sind, wobei die Spulen in Reihe geschaltet: sind, analog wie die Primärspulen eines Kaskadenspannungswandlers und. die oberste Spule wieder am Stromwandler potential liegt, wogegen die unterste an Erde liegt.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 3 sind die Steuerelemente als Kondensatoren<B>13</B> ausgebildet, deren Beläge durch Leitungen 1-1 paarweise der Reihe nach mit. den Steuerelek troden 9 verbunden sind. Die Kondensatoren 13 sind reihengeschaltet und liegen in ihrer Gesamtheit zwischen dem Stromwandlerpoten- tial und Erde. Die !Steuerelemente umschlie ssen den zu steuernden Stromwandlerteil wiederum ringförmig und sind ihrerseits von einem Wettersehutzisolat:or mit Schirmtellern 15 umschlossen.
Bei der Ausführungsform der Schirmteller gemäss der linken Seite der Fig. 3 bildet der W etterschutzisolator einen durchgehenden Hohlkörper. Dagegen ist bei der Ausführungsform nach der rechten Seite der Fig. 3 der Wetterschutzisolator in ein zelne Schirme unterteilt, die am obern Ende mit.
scheibenförmig nach innen vorspringen den Ansätzen versehen sind, welche zugleich das Dielektrikum der Steuerkondensatoren 13 bilden, indem die Kondensatorbeläge sich zu beiden Seiten auf den genannten scheibenför migen Fortsätzen befinden.
Das Dielektrikum besteht vorteilhaft. aus keramischem Material oder aus Kunstharz, insbesondere Niederdrnicl@harz. Dieses'Material kann eventuell auch Zusatzstoffe enthalten, wie z. B. mineralische Pulver oder Fasern, Glasgewebe, organische Pulver oder Fasern.
Auch die ganze Stmomwandlerisolation kann durch Kunstharzkörper, insbesondere Niederdruckharz, erfolgen, das ebenfalls Zu satzstoffe enthalten kann. Analog kann auch die Isolation des Spannungsteilers aus sol- ehem Material, eventuell mit Zusätzen, beste heg.
Unter Umständen, kann der ,Strom wandler mit. dem Spannungsteiler, insbeson dere in der Ausführungsform gemäss Fig. 1., in einem gemeinsam gegossenen Isolations körper aus Niederdruekharz vorgesehen sein.
Bei .der zwei Varianten. umfassenden Aus führungsform gemäss Fig. -1 sind wieder die Steuerelemente als Kondensatoren vorgesehen.
Bei der rechtsseitig veranschaulichten Va riante sind die Kondensatoren so angeordnet, dass ihre Beläge senkrechte Hülsen 16 bilden, die dachziegelartig übereinandergreifen, ähn lich wie die Beläge der sog. Kondensatoren- durchTührungen. Bei der linksseitig darge stellten Variante ist ein stabförmiger Steuer kondensator, bestehend aus, mehreren in Serie, geschalteten Einzelkondensatoren 17, vor gesehen.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 5 ist die Leitung für den. primären Strom im magnetisierenden Teil des Stromwandlers als mehrfache Schleife oder Wicklung 18 aus gebildet, die wieder mit radialer Zu- und Ab leitung versehen ist. Auch hier hat, der Zu leitungsteil die Form zweier geradliniger paralleler Stäbe 19 und 20. Diese liegen je doch auf diagonal entgegengesetzten Seiten der Schleife 18.
Die Elektroden 9 und als Kondensatoren ausgebildeten Steuerelemente 13 sind. gleich angeordnet- und geschaltet wie im Falle der Fig. 3. Ebenso sind die Wett.er- sehutzisolatorenschirme 1:5 in der gleichen Weise gebildet wie diejenigen rechtsseitig in Fig. 3.
Entgegen der Ausbildung nach Fig. 5 kann die Leitung für den primären Strom im magnetisierenden Teil auch als durchgehender geradliniger Stab durch den Stromwandler- kern hindurchgeführt sein. Unterliegen die beiden nach je einer Seite aus dem Strom- wandlerkern herausragenden Stabteile unter schiedlichen Umgebungseinflüssen, indem sich z.
B. der eine 'Teil im Freien, der andere da gegen im Innern eines Gebäudes oder Kessels befindet, dann kann die Isolation de letz teren Teils durch im Innern des Isolations materials befindlicheBeläge potentialgesteuert sein.
Fig. 5a. zeigt eine solche Variante; der obere Teil der Fig. 5a. ist- identisch mit dem obern Teil der Fig. 5.
Der magnetisierende Teil des primären .Stromleiters wird durch den: gradlinigen 8ta!b 19- gebildet. Da der Unterteil der Durchführung nicht, durch Steuerelemente auf lineares Spannungsgefälle zwischen seinen beiden Enden gesteuert ist, enthält er kapazitive Steuerungseinlagen 21, die als Ausgleich : des Spannmlgsgradienten auf der Aussenseite der Isolation längs des Leiters 19 zur Vermeidung von Kriechströ men angeordnet sind.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 6 besteht der Stromwandler aus zwei in Kas kade geschalteten Teilstromwandlern, die für sich z.
B. analog der Ausführungsform nach Fig. 2 ausgebildet sind und die zusammen eine potentialgesteuerte Einheit bilden. Wie ersichtlich, sind die ,Spulen 12 des Spannungs- teilers wieder der Reihe nach leitend mit. den Steuerelektroden 9 verbunden und werden insgesamt von einem W ett,erschutzisolator mit übereinanderliegenden Schirmen 15 umschlos sen.
Entsprechend der Kaskadensehaltung ist die Leitung für den primären Strom im Zulei tungsteil des untern Teilstromwandlers an eine Schleife 21 angeschlossen, die sich im magnetisierenden Teil des obern 'Stromwand lers konzentrisch zu der Schleife 22 befindet, welch letztere die Leitung für den primären Strom im magnetisierenden Teil, des obern Teilstromwandlers bildet.
High voltage current transformer. In the case of the known high-voltage current transformers, the primary winding insulation of which is covered on the outside with a grounded conductive layer on the magnetizing part, difficulties arise with the insulation of the lead part, on which the entire voltage is to ground, with regard to the prevention of harmful glimmer. and sliding discharges along the upper surface of the insulation body.
The known measure of providing the insulation body with a substantial thickening over part of its length, whereas the thickness of the remaining part is only dimensioned according to the requirements of preventing radial voltage breakdown., Leaves you with relatively high voltages do not perform more efficiently, especially when the insulation body is in operation in the open air. Even the arrangement of insulating screens on its own or in combination with the measure just mentioned is also unable to provide a satisfactory solution to the problem and also fails in particular under the same conditions just mentioned.
The provision of tax records in the insulating material also does not allow any otherwise suitable insulating material to be used, in particular not when using low-pressure resins as the insulating material.
However, this insulating material also has considerable advantages that one would not want to do without unnecessarily. The present invention, which originated from Dipl. Ing. Alfred Imhof, aims to bridge these shortcomings. It relates to a high-voltage current transformer, the primary winding insulation of which on the magnetizing part is covered on the outside with a grounded conductive layer and is characterized by
that the primary insulation along the lead part is voltage controlled by control elements located outside the primary winding insulation in such a way that the voltage gradient from the lead to the grounded layer in an operating as well as with test voltage to prevent harmful glow and sliding discharges the surface of the insulation material is subdivided in stages to a sufficient extent.
For the practical design of such a current transformer, it has been shown to be advantageous: to assign the control elements in such a way that they enclose the current transformer part to be controlled in a ring and are strung together along the primary insulation body of the supply line to form a coherent overall control body, in particular if they are also designed as weather protection insulators, z. B. by their outside forming superimposed screens.
The presence of a cover of control elements is sufficient. to an axial control of the central conductor insulation. To an even more perfect control in the sense of a predetermined one. To subdivide the voltage gradient along the insulation, a number of ring-shaped control electrodes can be arranged on the supply line insulation, which are at least partially connected to the corresponding control elements and are voltage-controlled by them.
The accompanying drawing shows. 1 to 6 in a vertical central longitudinal section each one embodiment.
In the embodiment according to FIG. 1, the line for the primary, highly stressed. Current in the lead part of the current transformer in the form of two parallel, juxtaposed, straight rods 1 and 2, which are enclosed by an insulating body 3, which is designed as a slender cone with a smooth 4 ylantelfläehe. is ..
The primary wieklungsisolationskörper 5 of the current converter has the shape of a merging into the ge called cone, horizontal Ilohlzylinders, which lead the layer with a grounded. 6 is coated, which extends to Ke gelmantel 4 and extends over the entire surface of the hollow cylinder. The line for the primary current is formed in the magnetizing part as a loop 7 ai ″ ″, which lies within the insulation body.
A closed iron core is created through the horizontal opening in the insulation body. 8, which carries the selrandary winding (not shown) of the current transformer ..
A row of ring-shaped control electrodes 9 is embedded in the jacket surface 4 of the primary winding insulation body 3 along the supply line part. These are arranged one above the other at intervals and are voltage-controlled by control elements located outside the insulation body.
For this purpose there is next to the current transformer and the primary winding insulation body of the lead part of the same surrounding an inductive voltage divider 10, the coils 11 of which are conductively connected to the control electrodes 9 in sequence.
The voltage divider 10 is. between the current transformer potential and earth, and the electrodes 9 extend over the entire coil area, so that the voltage gradient from the supply line of the current transformer to the earthed layer. 6 always, d. H. So both at operating voltage and also at test voltage, is divided to the full extent in stages, so that harmful glowing. and sliding discharges on the surface 4 of the insulation material are prevented.
The embodiment according to FIG. 2 differs from that according to FIG. 1 only in that: the control elements of the voltage divider are designed as coils, each with a core, the coils being connected in series, analogously to the primary coils a cascade voltage converter and. the top coil is again at the current transformer potential, whereas the bottom coil is at earth.
In the embodiment according to FIG. 3, the control elements are designed as capacitors <B> 13 </B>, the pads of which are connected in pairs by lines 1-1. the control electrodes 9 are connected. The capacitors 13 are connected in series and are in their entirety between the current transformer potential and earth. The control elements enclose the current transformer part to be controlled again in a ring shape and are in turn enclosed by a weatherproof insulation: or with shield plates 15.
In the embodiment of the shield plate according to the left-hand side of FIG. 3, the weather protection insulator forms a continuous hollow body. In contrast, in the embodiment according to the right-hand side of FIG. 3, the weather protection isolator is divided into individual screens, which are at the top with.
Inwardly projecting disc-shaped projections are provided, which at the same time form the dielectric of the control capacitors 13, in that the capacitor coatings are located on both sides of the above-mentioned scheibenför-shaped extensions.
The dielectric is advantageous. made of ceramic material or synthetic resin, in particular Niederdrnicl @ resin. This'Material may also contain additives, such as. B. mineral powders or fibers, glass fabrics, organic powders or fibers.
The entire current transformer insulation can also be made by synthetic resin bodies, in particular low-pressure resin, which can also contain additives. Similarly, the isolation of the voltage divider from such material, possibly with additives, can be best.
Under certain circumstances, the, current transformer can. the voltage divider, in particular in the embodiment according to FIG. 1., be provided in a jointly cast insulating body made of low pressure resin.
With .the two variants. Comprehensive embodiment according to FIG. -1, the controls are again provided as capacitors.
In the variant illustrated on the right-hand side, the capacitors are arranged in such a way that their coverings form vertical sleeves 16 that overlap one another like roof tiles, similar to the coverings of the so-called condenser ducts. In the variant shown on the left Darge is a rod-shaped control capacitor consisting of several individual capacitors 17 connected in series, seen in front.
In the embodiment according to FIG. 5, the line is for the. primary current formed in the magnetizing part of the current transformer as a multiple loop or winding 18, which is again provided with radial supply and discharge line. Here, too, the line part has the shape of two straight, parallel rods 19 and 20. These are, however, on diagonally opposite sides of the loop 18.
The electrodes 9 and control elements 13 designed as capacitors are. The same arrangement and connection as in the case of FIG. 3. The weather protection shields 1: 5 are also formed in the same way as those on the right-hand side in FIG. 3.
In contrast to the embodiment according to FIG. 5, the line for the primary current in the magnetizing part can also be passed through the current transformer core as a continuous straight bar. Are the two rod parts protruding from the current transformer core on one side each subject to different environmental influences.
If, for example, one part is outdoors and the other is located inside a building or boiler, the insulation of the last part can be potential-controlled by coverings located inside the insulation material.
Figure 5a. shows such a variant; the upper part of Fig. 5a. is identical to the upper part of FIG. 5.
The magnetizing part of the primary .Stromleiters is formed by the: straight 8ta! B 19-. Since the lower part of the implementation is not controlled by controls on a linear voltage gradient between its two ends, it contains capacitive control inserts 21, which are arranged to compensate for: the tension gradient on the outside of the insulation along the conductor 19 to avoid creeping currents men.
In the embodiment according to FIG. 6, the current transformer consists of two partial current transformers connected in Kas kade, which for themselves z.
B. are designed analogously to the embodiment of FIG. 2 and together form a potential-controlled unit. As can be seen, the coils 12 of the voltage divider are again conductive one after the other. connected to the control electrodes 9 and are total of a bet, shock isolator with superimposed screens 15 umschlos sen.
According to the cascade, the line for the primary current in the supply part of the lower partial current transformer is connected to a loop 21, which is located in the magnetizing part of the upper 'Stromwand lers concentric to the loop 22, the latter being the line for the primary current in the magnetizing part , the upper partial current transformer forms.