DE3037697A1 - Stromwandler fuer eine hochspannungsanlage - Google Patents

Description

6. Qkt. 1980

STROMWANDLER FÜR EINE HOCHSPANNUNGSAKLAGE

Die. Erfindung bezieht sich auf einen Stromwandler für Hochspannungsanlagen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs

Gewöhnlich ist der Primärkreis für die Dauerbetriebs-SDannung und für noch höhere Testspannungen von der Erde isoliert angelegt, während eine Klemme des Sekundärkreises im allgemeinen geerdet ist. Der Magnetkreis ist entweder geerdet oder auf das Hochspannungspotential· gebracht, je nachdem, ob die Isolierung zwischen Primärkreis und Sekundärkreis die Primärwicklung oder die Sekundärwicklung(-en) betrifft.

Bei geerdetem Magnetkreis sind dieser selbst und der Sekundärkreis in einem festen Isolierstoff eingegossen oder in einem mit einem flüssigen oder gasförmigen Isoliermaterial gefüllten Behälter untergebracht. Diese Behälter besitzen zur Aufnahme der Magnetkreise ein großes Volumen und erfordern für die Sekundärkreisklemmen schwierig herzustellende und kostenintensive, völlig dichte Durchführungen. Außerdem sind die Magnetkreise unzugänglich.

Die zwischen Spannung führenden Teilen und der Erde verwendeten festen Isolierstoffe werden dielektrisch hoch beansprucht und können altern. Dagegen führen in Hochspannungsanlagen eingesetzte Stromwandler im allgemeinen einen hohen Nennstrom, und deshalb weist der Primärkreis nur eine einzige Windung auf. Unter diesen Umständen bleibt selbst bei auftretendem Kurzschluß oder Blitzschlag die Spannung an den Klemmen des Primärkreises stets sehr niedrig.

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Es ist daher vorteilhaft, zwischen dem Primärleiter und der Erde den organischen Isolierstoff wegfallen zu lassen, während das Vorhandensein des organischen Isolierstoffs zwischon verschiedenen Teilen des Primärleiters keinen wirklichen Nachteil darstellt. Die Erfindung zielt auf einen Stromwandler ab, bei dem die Anordnung seiner Bestandteile eine vereinfachte Isolierung und bessere Zugänglichkeit gestattet. Dieses Ziel wird durch den im Anspruch 1 gekennzeichneten Wandler erreicht. Bezüglich von Merkmalen bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung wird auf die Unteransprüche verwiesen.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels rithilfe zweier Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Wandlers.

Fig. 2 zeigt im einzelnen die Verbindung zwischen den koaxialen Leitern und der Primärwicklung des Wandlers aus Fig. 1.

Die Eingangsklemme 1 des Pr_t.märkreises eines Stromwandler ist über einen vertikalen Zentralleiter 2 an das Ende einer als Primärwicklung des Wandlers wirkenden ringförmigen Schleife 6 angeschlossen. Das andere Ende der Primärwicklung ist durch ein äußeres koaxiales leitendes Rohr 3 mit der Ausgangsklemme 4 des Primärkreises verbunden. Die Klemme 1 und der Zentralleiter 2 werden von der Klemme 4 und dem koaxialen Rohr 3 durch einen Isolierring 5 isoliert.

Die Schleife 6 ist in einem dichten, mit einem dielektrischen Gas wie beispielsweise Schwefelhexafluorid gefüllten Behälter untergebracht.

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Zum dichten Behälter gehört ein oberer vertikaler Teil, der aus übereinandergeschichteten rohrförmigen Isolatoren 9 und 17 besteht, deren Durchmesser stufenweise von oben nach unten zunimmt und die zu je nach Isolierspannung kombinierbaren Moduln zusammengesetzt sein können.

Auf die Isolatorenden sind Ringflansche 8, 18, 19, 20 aufgeschmolzen. Davon haben die Zwischenflansche wie z.B. 18 und 19 unterschiedliche Durchmesser und sind auf einer Zwischenplatte 21 befestigt. An der Platte 21 befestigte Schutzringe 22 sind innen in Höhe der Platte angeordnet und sorgen für die Verteilung des elektrischen Feldes.

Die zueinander koaxialen Leiter 2 und 3 sind in der Achse der Isolatoren 9 und 17 senkrecht aufgehängt und durchqueren dabei eine auf dem oberen Flansch des Isolators 9 befestigte Endplatte 7.

Der untere Teil des dichten Behälters besteht aus einem torusförmigen Metallkessel T6, in dessen Innenachse die Primärwicklung 6 angeordnet ist. Der Metallbehälter besteht aus mehreren Abschnitten 33, 34, 35 und 36. Der obere Abschnitt 33 weist eine obere, über eine Platte 32 mit dem unteren Flansch 20 des untersten Isolators 17 verbundene Öffnung 20 und eine untere, durch eine Zugangsplatte verschlossene Öffnung 26 auf.

Die Enden des oberen Abschnitts 33 sind mit je einem seitlichen Abschnitt 34 und 35 verbunden, die ihrerseits an den unteren horizontalen Abschnitt 36 angeschlossen sind. Zwischen den Abschnitten 34 und 36 liegt ein Isolierring 24. Die Abdichtung zwischen den verschiedenen Behälterabschnitten

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erfolgt auf herkömmliche Weise mit Dichtungen, und der untere Kesselabschnitt 36 ist mit einem Füllstutzen 25 für das dielektrische Gas und mit einem Drucküberwachungsgerät (nicht dargestellt) versehen.

Die rohrförmige Primärwicklung 6 besitzt an ihren Enden kegelstumpfartige Muffen 41 und 42, die an ihren Spitzen mit zylindrischen Anschlüssen 43 und 44 verschweißt sind. Das koaxiale Rohr 3 ist an seinem unteren Ende auch mit einer kegelstumpfförmigen Muffe 10 versehen, deren Spitze in ein zylindrisches Anschlußrohr Il übergeht. Dieses Rohr ist mit seiner Peripherie mit dem Anschluß 44 verbunden. Das untere Ende des Zentralleiters 2 weist innerhalb des Rohrs 11 eine zylindrische Schulter 12 auf, die vom Rohr 11 durch ein Isolierrohr 14 elektrisch isoliert ist.

Das Rohr 11 und das Isolierrohr 14 besitzen auf ihrer dem Anschluß 44 gegenüberliegenden Seitenfläche eine seitliche Öffnung, in der ein Isolierrohr 15 sitzt, durch das der Anschluß 43 verläuft, dessen Ende über eine Schraube 13 mit der Schulter 12 verschraubt ist.

Das äußere koaxiale Rohr 3 kann sehr steif sein und beispielsweise aus einem ziemlich dicken Rohr aus einer Aluminiumlegierung oder sogar Stahl bestehen.Die koaxiale Anordnung der Leiter führt praktisch zur Annulierung des entstehenden Magnetfeldes.

Der Sekundärkreis des Stromwandlers ist außerhalb des dichten Behälters 16 um den unteren Abschnitt 36 herum angeordnet. Er besitzt einen Magnetkreis 27, der an die Sekundär-

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wicklung 28 anliegt. Um den Sekundärkreis herum angeordnete äquipotentiale leitende Verbindungen wie beispielsweise 2S verbinden das an die Isolierdichtung 24 angrenzende Ende des seitlichen Abschnitts 34 mit dem von der Dichtung 24 abgewandten Ende des unteren Abschnitts 36.

Da in Bezug auf das Potential zwischen Primärleiter und Masse die Spannung zwischen den Klemmen i und 2 der Primärwicklung stets gering ist, brauchen der Isolierring 5 und die kurzen Isolierrohre 14 und 15 nur kleinen dielektrischen Beanspruchungen zu genügen, so daß für diese Teile eventuell organische Isolierstoffe in Frage kommen.

Die Befestigung des Stromwandlers innerhalb der Hochspannungsanlage erfolgt mithilfe eines mit Füßen 30 ausgestatteten Chassis 31, auf dem die Platte 32 ruht. Der Behälter 16 ist also im Chassis 31 hängend angeordnet, wodurch Verformungen vermieden werden,und das Chassis trägt die Isolatoren 9 und 17, an deren oberem Teil die Primärwicklung aufgehängt ist.

Ein derartiger Stromwandler kann als Stützisolator für ein Trennschalter eingesetzt werden.

Durch die Öffnung 26 läßt sich während der Montage geeignetes Werkzeug zur möglichst genauen Zentrierung der innerhalb des an Masse liegenden Behälters Spannung führenden Teile einführen. Nach erfolgter Positionierung und Fixierung des Primärkreises wird das Werkzeug entfernt und die Öffnung 26 verschlossen.

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Da die Isolierung zwischen der Primärwicklung 2, 3, 6 und dem an Masse liegenden Behälter 1.6 lediglich durch das Isoliergas erfolgt, ist die einzige Kriechstrecke zwischen spannungsführenden Teilen und der Masse entlang den Keramikisolatoren 9 und 17 sehr lang.

Ein organischer Isolierstoff, der die hohe zwischen Primärkreis und Masse herrschende Spannung aushalten müßte, ist hier nicht vorhanden. Der Behälter 16 besitzt ein nicht dargestelltes Ventil und/oder eine Membran zur Begrenzung eventuell infolge Lichtbogenausbildung im Inneren des Behälters auftretender Überdrücke, so daß keine Explosion zu befürchten ist.

Der erfindungsgemäße Stromwandler weist zahlreiche Vorteile auf :

- Dank der Verwendung einer an zwei koaxiale Leiter angeschlossenen, in einem gasgefüllten Behälter aufgehängten und nur am Aufhängepunkt mit massiven Teilen in Berührung stehenden Primärwicklung wirkt die Hochspannung zwischen Primärwicklung und Masse nur durch ein Gas oder über eine sehr lange Kriechstrecke entlang eines Keramikisolators.

- Der Beanspruchung durch die sehr hohe Spannung ist kein organischer Isolierstoff ausgesetzt.

- Aufgrund der Verwendung von außerhalb des das Isoliergas enthaltenden Behälters angeordneten Sekundärwicklungen ist es möglich, das Gasvolumen auf ein Minimum zu beschränken, da die Dicke der Gasschicht an allen Punkten der dielektrischen Festigkeit zwischen Oberflächen mit großem

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Krümmungsradius entspricht. Ferner wird bei der Verbindung zwischen dem koaxialen Rohr und der Primärwicklung jegliche Di3kontinuität vermieden, die eine örtliche Erhöhung des elektrischen Feldes hervorrufen würde.

- Die Montage der Sekundärwicklungen und eventuelle Änderungen an ihnen sind leicht durchzuführen.

- Dank einer außerhalb des Magnetkreises und der Sekundärwicklungen liegenden elektrischen Verbindung ist die elektrische Kontinuität des Behälters ohne nachteilige Beeinflussung der Eigenschaften des Magnetkreises zu erreichen.

- Die Zentrierung der koaxialen Leiter und der

Primärwicklung kann durch die Öffnung 26 hindurch erleichtert werden.

- Durch Verwendung von zylindrischen Isolatoren mit stufenweise verändertem Durchmesser, die je nach Isolierspannung kombinierbare Moduln bilden, werden die Fertigungskosten bei den Herstellern gesenkt, die Geräte für mehrere Kenn-spannungen bauen.

- Der Stromwandler gestattet den zusätzlichen Anbau eines Trennschalters, so daß dieselben Stützisolatoren gleichzeitig für den Wandler und für den Trennschalter verwendet werden können.

- Wird ein derartiger Wandler anstelle eines Isolierträgers auf einem Trennschalter eingesetzt, so läßt sich ein Isolierträger einsparen.

Die Schleife 6 wird wie dargestellt als ovaler oder auch als kreisförmiger Torus ausgebildet, der gegenüber elektro-

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dynamischen Kräften besonders anempfindlich int, so daß bei auftretenden Kürzten Imßströmen die Wicklung keinen Beqnsnruchungen oder Verformungen mehr ausgesetzt ist.

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Claims (1)

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   6. O.Hi 1980

   ALSTHOM-AT LANTIQUE 3 U O / O 9 /

   38, avenue Kleber
   75784 PARIS CEDEX 16
   Frankreich

   STROMfANDLER FÜR EINE HOCHSPANNUNGSANLAGE

   PATENTANSPRÜCHE

   / 1 ή Stromwandler für Hochspannungsanlagen mit einer Primärwicklung, einer Sekundärwicklung und einem Magnetkreis, wobei die Primärwicklung aus einer an zwei zueinander koaxialen Leitern in einem ein Dielektrikum aufweisenden isolierten Behälter aufgehängten Schleife besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung (28) und der Magnetkreis (27) außerhalb des Behälters um die Primärwicklung (6) herum angeordnet sind, daß der Behälter (16) torusförmig die Schleife umgibt und aus mehreren metallischen Rohrabschnitten (33, 34, 35, 36) besteht, daß der Magnetkreis (27) sowie die Sekundärwicklung (28) auf einen dieser Abschnitte (36), der von einem der angrenzenden Abschnitte (34) durch eine Isolierdichtung (24) elektrisch getrennt ist, angeordnet ist, wobei die elektrische Kontinuität des Behälters (16) durch eine elektrische Verbindung (29) hergestellt wird, die um den Magnetkreis und die Sekundärwicklung herum den isoliert angrenzenden Abschnitt (34) mit dem dem anderen angrenzenden Abschnitt (35) benachbarten Ende des die Sekundärwicklung (28) tragenden Abschnitts (36) verbindet.

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   2 - Stromwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das im Isolierbehälter enthaltene Dielektrikum ein Gas ist.

   3 - Stromwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 2,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung

   (9,17) des Behälters (16) mithilfe von Isolatoren/erfolg:, die einen von unten nach oben abnehmenden Durchmesser aufweisen, wobei die koaxialen Leiter (2, 3) auf dem oberen Ende des obersten Isolators (9) ruhen.

   4 - Stromwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere koaxiale Rohr (3) aus einem mechanisch hochsteifen Röhr besteht.

   5 - Stromwandler nach Anspruch 4, dadurch gekennze ichnet, daß das äußere koaxiale Rohr mindestens zum Teil aus Stahl ist.

   6 - Stromwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung (6) an ihren Enden jeweils mit einer konischen Muffe (41, 42) versehen ist, deren Spitze einen zylindrischen Anschluß (43, 44) aufweist, wobei einer dieser Anschlüsse mit einem am Ende einer konischen Muffe (10) des äußeren koaxialen Rohrs (3) sitzenden zylindrischen Anschluß (11) und der andere Anschluß (43) durch den zylindrischen Anschluß (11) des äußeren koaxialen Rohrs/mit dem inneren koaxialen Leiter (2) verbunden ist.

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   7 - Stromwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (16) senkrecht unter der Verbindung der Primärwicklung (6) mit den koaxialen Leitern (2, 3) eine verschließbare Zugangsöffnung (26) aufweist.

   8 - Stromwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung (6) torisch ist.

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