DE3629310A1 - Hochstromleiter fuer sondertransformatoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochstromleiter für die An­ schlußleitungen und für die Wicklungsausleitungen von Sondertransformatoren, insbesondere von Ofen- und Gleich­ richtertransformatoren.

Drehstrom- oder wechselstromführende Hochstromleitungen, wie z.B. in Öl gefüllten Transformatoren gemäß DE-OS 34 23 902 dürfen eine zulässige Heißpunkt-Temperatur nicht überschreiten. Ein Überschreiten dieser Temperatur hätte möglicherweise eine Zersetzung von kleinen Mengen des Transformatoröls zur Folge und würde dadurch dessen Kühl- und Isoliereigenschaften spürbar verschlechtern. Auch andere leitfähige Konstruktionsteile im elektrischen und magnetischen Feld der Hochstromleitung dürfen die zulässige Heißpunkt-Temperatur nicht überschreiten. Da­ bei ist vor allem die Feldausbreitung in der Umgebung unkompensierter Einzelleiter zu beachten.

Im Hinblick auf diese Bedingungen sind Einzelleiter aus Flachkupfer in Transformatoröl infolge der Stromverdrän­ gung bei 50 Hz nur bis etwa 15 kA geeignet. Für höhere Ströme werden parallele Schienen oder auch elektrisch parallele Seilbündel eingesetzt. Seilbündel haben dabei gegenüber Massivleitern den Nachteil mangelhafter Stei­ figkeit gegenüber durch Kurzschlüsse verursachten Kräf­ ten und behindern außerdem einen Temperaturausgleich zwi­ schen stark ungleich belasteten elektrisch parallelen Seilen. Andere Konstruktionsteile aus leitfähigem Werk­ stoff sind zur Vermeidung unzulässiger Wirbelstromer­ wärmung, üblicherweise durch besondere magnetostatische oder elektromagnetische Abschirmungen geschützt. Für eine drehstromführende Hochstromanschlußleitung an einen Ofentransformator ist es durch die DE-OS 32 42 438 auch schon bekannt, jeden der drei Leiter im Querschnitt als flaches V auszuführen und die drei Leiter dann so anzuordnen, daß sie sich mit ihren Breitseiten vollstän­ dig überdecken. Diese Lösung ist zwar physikalisch sehr gut, technisch aber häufig aufgrund von vorgegebenen Platzverhältnissen nicht ausführbar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen auch für Ströme über 15 kA einsetzbaren in sich einfach aufgebauten Hochstromleiter zu schaffen, der eine ein­ fache und flexible Leitungsführung erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß einem stromführenden Leiter räumlich parallel ein Schirm­ leiter zugeordnet ist, daß diese beiden Leiter über Potentialverbindungen galvanisch miteinander verbunden sind, und daß der Summenstrom im Schirmleiter gleich Null ist.

Nach zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung ist vor­ gesehen, daß der stromführende Leiter zusammen mit dem Schirmleiter einen Verbundleiter bildet, wobei der Quer­ schnitt des Schirmleiters größer als der Querschnitt des stromführenden Leiters ist, so daß in dem stromführenden Leiter und in dem Schirmleiter, bezogen auf die jewei­ lige Leiteroberfläche auftretende Verluste aneinander angeglichen sind.

Nach vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Hochstromleiters besteht der Schirmleiter aus Aluminium und der stromführende Leiter aus Kupfer und ist der Schirmleiter innerhalb des Verbundleiters mindestens in der Nähe weiterer metallischer Konstruktionsteile un­ symmetrisch angeordnet. Weitere vorteilhafte Ausgestal­ tungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 5, 6, 7 und 9 angegeben.

Erfindungsgemäß gestaltete Hochstromleiter sind sehr vor­ teilhaft, weil sie nahezu ohne Einfluß auf in ihrer Nähe befindliche Konstruktionsteile bleiben und dadurch eine einfache und flexible Leitungsführung erlauben. Dabei kann auf zusätzliche Abschirmungen der Konstruktionsteile verzichtet werden. Erfindungsgemäß gestaltete Hochstrom­ leiter erlauben darüber hinaus auch ihren Einsatz in Luft oder SF₆, wobei vorteilhafterweise ein zusätzlicher Küh­ lungseffekt auftritt, weil der Schirmleiter Strahlungs­ wärme von dem stromführenden Leiter aufnimmt und konvek­ tiv wieder abgibt.

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand ei­ ner Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen einteiligen stromführenden Leiter mit einem Schirmleiter.

Fig. 2 einen zweiteiligen stromführenden Leiter mit einem Schirmleiter und

Fig. 3 einen vieladrigen stromführenden Leiter mit einem Schirmleiter aus I-Profil.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 1 führt ein einziger im Querschnitt rechteckiger Leiter 1 aus Kupfer allein den Laststrom. Räumlich parallel zu dem Leiter 1 ist ein ebenfalls im Quersschnitt rechteckiger, jedoch aus Alumi­ nium gefertigter Schirmleiter 2 vorgesehen. Der Leiter und der Schirmleiter 2 liegen sich mit ihren Breitseiten gegenüber und sind über eine nicht dargestellte Potentialbrücke galvanisch miteinander verbunden. Diese einseitige Anordnung ist besonders für Hochstromleiter­ abschnitte geeignet, die parallel zu anderen nicht dar­ gestellten metallischen Konstruktionsteilen, beispiels­ weise Transformatorkesselwänden verlaufen. Dabei liegt der Schirmleiter 2 in der Regel zwischen dem stromfüh­ renden Leiter 1 und dem Konstruktionsteil.

Fig. 2 zeigt einen zu zwei Achsen symmetrischen Aufbau aus zwei elektrisch parallelgeschalteten, wiederum aus Kupfer bestehenden stromführenden Leitern 3, deren jeder Rechteckquerschnitt aufweist. Zwischen den beiden Lei­ tern 3 liegt ein Schirmleiter 4 mit Rechteckquerschnitt aus Aluminium. Auch hierbei sind die Leiter 3 über nicht dargestellte Potentialbrücken mit dem Schirmleiter 4 verbunden.

Fig. 3 zeigt ebenfalls einen Hochstromleiter mit einem zu zwei Achsen symmetrischen Aufbau. Hierbei dient jedoch eine Vielzahl von Leiterseilen 5 aus Kupfer als strom­ führender Leiter, wobei die Leiterseile 5 in den beiden Längsmulden eines im Querschnitt I-förmig gestalteten Schirmleiters 6 aus Aluminium liegen. Jedes der Leiter­ seile 5 ist wiederum über nicht dargestellte Potential­ brücken mit dem Schirmleiter 6 galvanisch verbunden. Die zu je zwei Achsen symmetrischen Anordnungen gemäß den Fig. 2 und 3 eignen sich vor allem für Hochstrom­ leiterabschnitte, deren Abstand von metallischen Kon­ struktionsteilen größer als ihre eigene Breite ist. Bei im Verlauf des Hochstromleiters auf wechselnden Sei­ ten desselben liegenden Konstruktionsteilen sind die Leiter 1, 3 bzw. die Leiterseile 5 in nicht dargestell­ ter Art und Weise durch Querschlitze in den Schirmlei­ tern 2, 4 oder 6 geführt, so daß dieser in der Regel zwischen den stromführenden Leitern 1, 3 bzw. den Lei­ terseilen 5 und dem nächstliegenden von Wirbelströmen abzuschirmenden Konstruktionsteilen liegt.

Der Gesamtquerschnitt des jeweils stromführenden Leiters 1, 3 bzw. der Leiterseite 5 einerseits und der Quer­ schnitt des jeweils zugehörigen Schirmleiters 2, 4 bzw. 6 andererseits ist jeweils so bemessen, daß die in Folge der Verlustleistung erzeugte Wärmemenge proportional zu der Oberfläche des jeweils betroffenen Leiters 1, 3, 5 bzw. Schirmleiters 2, 4, 6 ist. Dadurch ist gewähr­ leistet, daß über jede Oberflächeneinheit praktisch die gleiche Wärmemenge abgeführt wird, und daß dadurch die gegenüber der Umgebung auftretende Übertemperatur für alle Teile des Hochstromleiters gleich hoch ist.

Erfindungsgemäß gestaltete Hochstromleiter sind nicht nur in Transformatoröl, sondern gleich gut auch in Luft oder in mit Isoliergas gefüllten Räumen oder Kammern einsetzbar. In diesen Fällen ist eine weitere Anglei­ chung der Übertemperatur der einzelnen Teile des Hoch­ stromleiters zueinander dadurch erreicht, daß vom norma­ lerweise eine etwas größere Übertemperatur aufweisenden Leiter 1, 3 bzw. Leiterseil 5 ein Teil der Wärme durch Strahlung dem zugehörigen Schirmleiter 2, 4 bzw. 6 über­ tragen und von dort durch Konvektion und Wärmeleitung an die Umgebung abgegeben wird.

Claims (9)

1. Hochstromleiter für die Anschlußleitungen und für die Wicklungsausleitungen von Sondertransformatoren, insbe­ sondere Ofen- und Gleichrichtertransformatoren, dadurch gekennzeichnet,

• - daß einem stromführenden Leiter (1, 3, 5) räumlich pa­ rallel ein Schirmleiter (2, 4, 6) zugeordnet ist,
• - daß der stromführende Leiter (1, 3, 5) und der diesem jeweils zugeordnete Schirmleiter (2, 4, 6) über Poten­ tialbrücken galvanisch miteinder verbunden sind und
• - daß der Summenstrom im Schirmleiter (2, 4, 6) gleich Null ist.

2. Hochstromleiter nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der stromführende Leiter (1, 3, 5) zusammen mit dem Schirmleiter (2, 4, 6) einen Verbundleiter bildet.

3. Hochstromleiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Schirmleiters (2, 4, 6) größer als der Querschnitt des stromführenden Leiters (1, 3, 5) ist, so daß in dem stromführenden Leiter (1, 3, 5) und in dem Schirmleiter (2, 4, 6) je Einheit der Leiteroberfläche auftretende Verluste aneinander angeglichen sind.

4. Hochstromleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der stromführende Leiter (1, 3, 5) aus Kupfer und der Schirmleiter (2, 4, 6) aus Aluminium besteht.

5. Hochstromleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der stromführende Leiter (1, 3) als auch der Schirmlei­ ter (2, 4) einen Recheckquerschnitt aufweisen.

6. Hochstromleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der stromführende Leiter (3) aus zwei elektrisch parallelen Rechteckquerschnitt aufweisenden Teilleitern besteht, die den ebenfalls mit Rechteckquerschnitt ausgeführten Schirmleiter (4) auf dessen Breitseiten flankieren, wo­ bei die Breite des Schirmleiters (4) die Breite der Teilleiter (3) übertrifft.

7. Hochstromleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der stromführende Leiter aus einer Reihe von elektrisch parallelgeschalteten Leiterseilen (5) besteht, die in Längsmulden eines I-förmigen Querschnitt aufweisenden Schirmleiters (6) liegen.

8. Hochstromleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirmleiter (2, 4, 6) innerhalb des Verbundleiters mindestens in der Nähe weiterer metallischer Bauteile unsymmetrisch angeordnet ist.

9. Hochstromleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirmleiter (2, 4, 6) in einem räumlich parallel zu einer Stahlwand geführten Verbundleiter in Richtung auf diese Stahlwand aus seiner Symmetrielage verschoben ist.