DE19620966C2 - Mittelspannungswandler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Mittelspannungswandler gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.

Ein bekannter Mittelspannungswandler dieser Art (DE 42 33 986 A1) weist ein quaderförmiges Gehäuse auf, das im oberen Bereich einer senkrechten Seitenwand mit einem starr angesetzten Steckerteil versehen ist, dessen Steckachse senkrecht zu dieser Seitenwand steht und unmittelbar in eine Steckbuchse einzustecken ist, welche im Gehäuse einer Mittelspannungsschaltanlage angeordnet und mit hochspan­ nungsführenden Bauteilen elektrisch verbunden ist. Im Gehäuse der Mittelspannungsschaltanlage sind in einer weiteren Seitenwand zusätzliche, eng benachbart angeordnete Steckbuchsen vorgesehen, die für den Anschluß von Mittelspannungskabeln mit daran vorgesehenen Steckerteilen bestimmt sind. Diese Steckerteile entsprechen dem Steckerteil des Mittelspannungswandlers. Nachdem der Mittelspannungswandler beachtliche bauliche Abmessungen aufweist, ist die dafür vorgesehene Steckbuchse soweit von den Kabelsteckbuchsen entfernt, dass eine gegenseitige räumliche Beeinträchtigung nicht stattfindet, wenn der Mittelspannungswandler an die zugehörige Steckbuchse angesteckt ist.

Weiterer Stand der Technik ist in der DE 94 20 191 U1 und der AT 182 448 beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mittelspannungswandler gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs zu schaffen, dessen Baugröße und Gewicht minimiert sind.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Bei einer Ausgestaltung eines Mittelspannungswandlers gemäß der Erfindung wird durch die Anwendung eines Transformators, der einen Topfkern aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität und hohem spezifischem elektrischem Widerstand besitzt, ein Wandlerelement bereitgestellt, das praktisch ohne zusätzliche Isolation zwischen der Hochspannungswicklung und dem Magnetmaterial auskommt und das aufgrund seines hohen elektrischen Widerstandes auch die notwendige elektrische Erdpotetntial liegenden Sekundärwicklung schafft. Dabei wird durch die Ausbildung des Topfkerns mit großer axialer Länge die elektrische Isolation zwischen den beiden Wicklungen noch verbessert und gleichzeitig erreicht, dass der Spannungs­ abfall in der Primärwicklung angenähert dem Spannungsabfalls­ verlauf im Magnetmaterial entspricht. Die Potentialdifferenz zwischen dem Magnetmaterial und der hochspannungsführenden Bewicklung bleibt damit sehr gering, so dass elektrische Überschläge nicht zu befürchten sind, nachdem die Primär­ wicklung als Scheibenwicklung mit in axialer Richtung stufig abnehmender Spannungs­ differenz ausgebildet ist. Der Transformator läßt sich dadurch mit so geringem Durchmesser ausführen, daß er in einem Griff­ teil untergebracht werden kann, der entsprechend einem genorm­ ten Mittelspannungskabelstecker mit Innenkonus- oder Außen­ konus-Steckteil ausgebildet ist. Ein so aufgebauter Mittel­ spannungswandler läßt sich dann auch unmittelbar neben oder zwischen Kabelsteckern an eine Steckbuchse anstecken, die sonst für Kabelstecker bestimmt sind. Aufgrund der kleinen Bauweise weist ein derart aufgebauter Mittelspannungswandler auch nur ein entsprechend geringes Gewicht auf und bedarf keiner Ab­ stützung zusätzlich zur Halterung an einer Steckbuchse. Der Griffteil kann insbesondere senkrecht zum Steckteil stehen, wie es bei Kabelsteckern üblich ist. Insbesondere ist der Durchmesser des Topfkerns derart bemessen, daß der Durchmesser des Griffteils einschließlich eines den Topfkern umschließenden Mantels aus elektrichem Isoliermaterial ein für Kabelstecker übliches Maß nicht überschreitet.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Prinzipsskizze eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Ein Mittelspannungswandler weist einen Steckteil 1 eines Außenkonus-Systems auf, der im Querschnitt zylindrisch ausgebildet ist und an seiner Stirnseite 2 mit einer nach innen gerichteten Konusförmigen Buchse 3 versehen ist, in der zentral ein Anschlußsteckerstift 4 achsengleich angeordnet ist. An den Steckteil 1 schließt sich ein im wesentlichen ebenfalls zylindrisch ausgebildetes Gehäuse in Form eines Griffteils 5 an, der entweder achsengleich zum Anschlußsteckerstift 4 oder, wie vorliegend, rechtwinklig dazu verläuft. Im Griffteil 5 befindet sich ein Transformator 6, der eine mit dem Anschlußsteckerstift 4 elektrisch verbundene Primärwicklung 7 aufweist, welche als Scheibenwicklung ausgebildet ist, die in einzelne, axial aneinander anschließende Kammern eines Kammerspulenkörpers eingewickelt ist oder aus axial aneinandergefügten Scheibenspulen besteht. Der mit dem Anschlußsteckerstift 4 verbundene Anschluß der Primärwicklung 7 bzw. das dazugehörige Ende der Kammerspule ist zum Anschlußstift 4 hingewandt, während das andere Wicklungsende am axial gegenüberliegenden Ende der Kammer-spule mit einem Masseanschluß 8 elektrisch verbunden ist. Die Längsachsen des Griffteils 5 und der Primärwicklung 7 verlaufen im übrigen parallel zueinander und sind insbe-sondere identisch, so daß die Mantelfläche des Griffteils 5 konzentrisch zur Mantelfläche der Primärwicklung 7 steht. An dem dem Masseanschluß 8 zugewandten Ende der Kammerspule ist als galvanisch getrennte weitere Wicklung eine Sekundärwicklung 9 vorgesehen, die einendig ebenfalls an den Masseanschluß 8 gelegt ist und deren anderer Anschluß vorzugsweise durch die benachbarte freie Stirnfläche 10 des Griffteils 5 nach außen geführt ist, um eine Meßeinrichtung 12 anschließen zu können.

Die Primärwicklung 7 ist abhängig von der Höhe der zu messenden Spannung aus mehreren Scheibenspulen 7.1 aufgebaut und in einem Topfkern 11 angeordnet, der aus einem Magnetmaterial, insbesondere aus Ferritmaterial mit hoher magnetischer Permeabilität und hohem spezifischem elektrischem Widerstand besteht. Der Mantel des Topfkerns 11 umschließt die Wicklungen 7, 9 und auch deren Stirnseiten und weist einen zentral durch die Wicklungen 7, 9 hindurch-greifenden Kernstift auf. Insbesondere ist der Topfkern 11 aus zwei mit ihren offenen Seiten aneinander angesetzten Schalenkernen mit E-förmigem Querschnitt aufgebaut. Die axiale Länge des Topfkerns 11 ist dabei wie die der Gesamtwicklung 7, 9 wesentlich größer als der Durchmesser, so daß von der praktisch an Hochspannungspotential liegenden, dem Steckteil 1 zugewandten Stirnseite 11.1 des Topfkerns 11 bis zu der dem Masseanschluß 8 benachbarten Stirnseite 11.2 des Topfkerns 11 durch das Ferritmaterial eine lange elektrische Widerstandsstrecke gebildet ist, die aufgrund ihres hohen elektrischen Widerstandes keiner zusätzlichen elektrischen Isolation zwischen hochspannungsseitigem und erdseitigem Ende bedarf. Dabei ist über die axiale Länge des Topfkerns 11 ein linearer Verlauf des elektrischen Span­ nungsabfalls gegeben, der dem an der Sekundärwicklung auf­ tretenden, leicht stufigen Verlauf des Spannungsabfalls weitgehend entspricht. Zwischen dem Mantel des Topfkerns 11 und den außenliegenden Windungen der einzelnen Scheibenspulen tritt somit nur eine vernachlässigbar kleine Spannungsdifferenz auf, die bei ausreichend kurz bemessener axialer Länge der einzelnen Scheibenwicklungen 7.1 zu keinem Spannungsüberschlag führt. Zwischen dem Mantel des Topfkerns 11 und dem im allgemeinen mit einem ebenfalls geerdeten Mantel versehenen Griffteil 5 ist eine elektrische Isolierung 13 vorgesehen, die in ihrer radialen Dicke entsprechend der zu messenden Hochspannung bzw. der zwischen dem Mantel des Griffteils 5 und des Topfkerns 11 sich einstellenden Spannungsdifferenz zu bemessen ist.

Nachdem die Spannungsdifferenz von dem dem Steckteil 4 benachbarten, hochspannungsseitigen Ende der Primärwicklung 7 zu dem dem Steckteil 1 abgewandten Ende, also zur Sekundärwicklung 9 hin abnimmt, kann der Mantel des Topfkerns 11 und damit auch der Außendurchmesser der Kammerspule kegel­ stumpfförmig zum Masseanschluß hin erweitert werden, wenn ein größerer Wicklungsraum für die Wicklungen 7, 9 erforderlich ist. Die radiale Stärke der elektrischen Isolation 13 nimmt dann bei gleichbleibendem Durchmesser des Griffteils 5 zur Stirnseite 10 hin entsprechend der fallenden Spannungsdiffrenz der einzelnen Scheibenspulen 7,1 gegenüber Massepotential ab. Gleichfalls kann bei zylindrischer Gestatung des Mantels des Topfkerns 11 auch die radiale Stärke des Isolators 13 zur Stirnseite 10 hin entsprechend der fallenden Spannungsdifferenz abnehmen, so daß eine äußere kegelstumpfförmige Ausprägung des Griffteils 5 entsteht. In jedem Fall ist jedoch der Durchmesser des Topfkerns 11 derart bemessen, daß der Durchmesser des Griffteils 5 einschließlich des als Mantel den Topfkern umschließenden elektrischen Isoliermaterials 13 nicht das durch Vorschriften vorgegebene Maß überschreitet, das ein in gleicher Weise an eine zugehörige Steckbuchse ansteckbarer Kabelanschlußteil haben darf.

Claims (3)

1. Mittelspannungswandler mit einem Hochspannungstransformator, der elektrisch isoliert in einem Gehäuse angeordnet ist, an das starr ein Steckerteil für Innen- oder Außenkonus angesetzt ist, und der eine Primärwicklung und eine galvanisch getrennte Sekundärwicklung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformator in einem Griffteil (5) mit angeformtem Innenkonus- oder Außenkonus-Steckteil angeordnet ist und einen Topfkern (11) aus Ferritmaterial mit hoher magnetischer Permeabilität und hohem spezifischem elektrischen Widerstand aufweist, dass die axiale Länge des Topfkerns (11) größer als sein Durchmesser ist, dass der Topfkern (11) eine Kammerspule umschließt, in welcher die hochspannungsseitige Primärwicklung (7) nach Art einer Scheibenwicklung angeordnet ist, und dass die Sekundärspule (7) an dem dem Steckteil (1) abgewandten Ende des Griffteils (5) und das hochspannungsseitige Ende der Primärwicklung (7) dem Steckteil (1) benachbart angeordnet ist.

2. Mittelspannungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Griffteil (5) senkrecht zum Steckteil (1) steht.

3. Mittelspannungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Griffteil (5) achsengleich zum Steckteil (1) steht.