AT126532B

AT126532B - Hochspannungsdurchführung mit zwangläufiger Potentialverteilung zwischen den beiden Polen.

Info

Publication number: AT126532B
Authority: AT
Original assignee: Koch & Sterzel Ag
Priority date: 1929-12-13
Filing date: 1930-11-20
Publication date: 1932-01-25

Description

Hochspannungsdurchführnng mit zwangläunger Potentialverteilung zwischen den beiden Polen.

Es sind bereits elektrische Kondensatoren oder Apparate von kondensatorartiger Wirkung mit leitenden Zwischenschichten im Dielektrikum mit verschiedener seitlicher Ausdehnung bekannt, zu dem
Zwecke, das elektrische Feld im Innern des Dielektrikums und auf seiner unbelegten Oberfläche zu ver- ändern, sogenannte Nagelsehe Kondensatordurchführungen oder-stützer (vgl. deutsche Patentschrift Nr. 177677). Bei derartigen Durchführungsklemmen kann man noch die Oberfläche des Dielektrikums zum Schutze gegen die Einwirkungen der Atmosphäre mit einer Hülle aus wetterbeständigen Stoffen (Porzellan od. dgl. ) umgeben (vgl. deutsche Patentschrift Nr. 229084).

Weiterhin ist eine Isolierung hochspannungsführender elektrischer Leiter bekanntgeworden, die gekennzeichnet ist durch Bewicklung des Leiters mit einem fortlaufenden Isolierband, das vorzugsweise einseitig mit einer in kleine Flächenstüeke zerlegten Metallbelegung versehen ist. Auf dem Isolierband bzw. Papierband sind beiderseits Ränder an dem stark unterteilten Metallbelag freigelassen (vgl. deutsche Patentschrift Nr. 357599).

Diese Anordnung ergibt eine Potentialverteilung, die einerseits bestimmt ist durch die gegenseitige Beeinflussung der aufeinanderfolgenden Windungen des Isolierbandes, wobei ähnlich wie bei der Nagelschen Klemme eine Spannungsabstufung von Schicht zu Schicht stattfindet, anderseits durch die sich gegenseitig influenzierenden Elementarteilchen der Metallbelegung in der Windungsrichtung über das ganze Band hin. Die Trennung der Teilchen voneinander verhindert, dass die Hochspannung unmittelbar über die Metallbelegung sich nach aussen hin entladen kann.

Auch ist bereits die abgesetzte stufenweise Anordnung der leitenden Zwischenschichten bzw.

Einlagen sowie der Isolierwerkstoffbahnen in mannigfache Weise vorgeschlagen worden.

Weiterhin ist auch ein Durel1führungsisolator für hohe Spannungen mit einem im Isolatorinnern angeordneten Widerstand bekanntgeworden, um Glimmentladungen an den Kanten des Durchführungflansches zu vermeiden, indem der Widerstand schraubenförmig auf einem den Durchführungsleiter umfassenden Isolierkörper angeordnet ist, der mit einem Ende an dem Hochspannungsleiter und mit seinem andern Ende an dem geerdeten Durchführungsflansch angeschlossen ist. Über die ganze Anordnung ist ein Überwurfisolator herübergezogen, der mit einem Dielektrikum gefüllt ist.

Dadurch wird eine Potentialsteuerung der Oberfläche des Isolierkörpers erzielt, nicht aber eine radiale Potentialsteuerung des den Durchfü1u'ungsleiter umfassenden Isolierkörpers wie bei der Nagelschen Kondensatordurehführung.

Die Erfindung benutzt die für die Herstellung von Kondensatordurchführungen oder-stützern bekannten Massnahmen. Bei diesen wird die Potentialverteilung radial und längs der Oberfläche durch eingelegte, zweckentsprechend abgestufte Kapazitätsbeläge erzielt. Jede Veränderung der dielektrischen Zwischenschicht verursacht eine Änderung der Feldverteilung. Dasselbe gilt auch von Kondensatoren, bei denen die Beläge nicht aus Metallfolien oder unterbrochenen Metallüberzügen, sondern aus Draht oder Bandwicklungen bestehen. Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, eine durchlaufende lagenweise, radial anwachsende Wicklung anzuordnen, deren Anfang mit dem Hochspannungspol und deren Ende mit dem andern Pol beispielsweise Erde oder in umgekehrter Folge verbunden ist.

Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die Spannungsabstufnng nach dem Ohmschen Widerstand der Spule bzw. deren Selbstinduktion erfolgt, unabhängig vom Zustand des Dielektrikums bzw. dem der einzelnen hintereinander geschalteten Schichten zwischen den einzelnen Belegen. Die Selbstinduktion kann durch einen in den Spulenkasten eingebrachten, offenen oder geschlossenen Eisenkern erhöht und infolgedessen an Windungen

gespart werden. Da die lagenweise Wicklung sozusagen eine Drosselspule darstellt, kann an geeigneter Stelle angezapft und eine entsprechende Leistung abgenommen werden, wobei die abgenommene Spannung auch nicht wie bei der unter dem Namen C- Messung bekannten Messmethode vom Zustand des Dielektrikums unabhängig ist.

Anstatt die Spannung von der vorgenannten Wicklung abzugreifen, kann eine getrennte Sekundärwicklung angebracht und so aus der Durchführung ein Durchführungstransformator gemacht werden, der sich speziell für Spannungsmessungen wie jeder sogenannte Spannungswandler eignet, wobei der Eisenkern oder ein parallel liegender Bolzen als Stromleiter dient.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend beschrieben und in den Abbildungen dargestellt.

In Fig. 1 stellt J'den Durchführungsbolzen und 2 den Flansch dar. Gehalten wird der Durchführungsbolzen 1 durch die radial nach aussen anwachsende, in einer Lage hochgeführte Wicklung 3 aus leitendem Werkstoff. Das Wicklungsband ist entweder von vorn hereinisoliert oder unter Zwisehen- lage von Isolierstoff 4 entsprechend der auftretenden Windungsspannung spiralig aufgewickelt.

Nach Fig. 2 tritt an Stelle des Durchführungsbolzens 1 der Eisenkern 5 zur Erhöhung der Selbstinduktion der Spule 3, die hier die Form eines Kegels hat.

Fig. 3 zeigt eine andere Wicklungsanordnung, bei der die Wicklung 3 nicht in einer einzigen Spirale radial verläuft, sondern zwecks Unterbringung einer grösseren Windungszahl sich in axialer Richtung in mehreren Windungen über die Bolzenlänge bzw. Eisenkernlänge erstreckt und in gleicher Wicklungrichtung in mehreren Lagen radial übereinander angeordnet ist. In Flanschnähe ist eine Anzahl Windungen durch eine Anzapfung 6 angegriffen zur Abnahme einer Spannung für Messzwecke, während in Fig. 4 hiefür eine besondere Sekundärwicklung 7 sowie an Stelle des einfachen Durchführungsbolzens ein Eisenkern 5 vorgesehen ist. In beiden Figuren sind die Windungen, die aus normalen runden oder flachen Dynamodrähten oder aus Isolierstreifen mit aufgebrachter leitender Schicht bestehen, in einen Isolierkörper 8 eingebracht.

In Fig. 5 ist die Niederspannungswicklung 7 auf dem Eisenkern 5 von der Hochspannungswicklung 3 bzw. dem Isolierkörper 8 umgeben. Hier ist in Umkehrung zu den vorhergehenden Figuren der Eisenkern 5 auf Erdpotential und ebenso der Anfang 9 der Hoehspannungswicklung, während ihr Ende an eine Klemme 10 geführt ist.

In Fig. 6 ist das an sich bei Kondensatordurchführungen bekannte Wickelverfahren dargestellt.

Gleichzeitig mit dem Aufwickeln der Bahn 11 aus Isolierwerkstoff wird die beispielsweise bandförmige Wicklung 12 auf einen Wickeldorn 13 unter Längsverschieben in Pfeilrichtung aufgewickelt. Nach Erreichen einer gewissen Wicklungsbreite erfolgt eine Umkehrung der Längsverschiebung des Bandes 12, so dass der in Fig. 7 im Schnitt dargestellte Wickelkörper 8 mit einer durchlaufenden Lagenwieklung entsteht, deren innerer und äusserer Anschluss mit 9 und 10 bezeichnet ist.

In Fig. 8 ist die leitende Einlage 12 derart auf das Isolierband 14 aufgebracht, dass zu beiden Seiten frei gelassene Isolierränder entstehen zur Isolierung der nebeneinanderliegenden Windungen. Nach den Fig. 8-10 gestaltet sich das Wickelverfahren folgendermassen. Nach gemeinsamen Aufwickeln von einigen Schichten Isolierstoff 11 mit dem bandförmigen Leiter 12 wird die Isolierstoffbahn 11 an der Stelle 15 abgeschnitten und nur der bandförmige Leiter 12 weitergewiekelt, bis eine Längslage fertiggestellt ist.

Sodann wird durch Unterschieben einer neuen, gegebenenfalls schmäleren Isolierstoffbahn 16 der Leiter 12 gemeinsam mit der Bahn 16 weitergewickelt unter Längsverschiebung des Leiters, bis wieder ein Abschneiden der Isolierstoffbahn zum Aufbringen einer weiteren durchgehenden Wicklung-
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stromfuhrende Leiter 24 parallel geschaltet werden. In Fig. 15 ist der Schnitt -i der Fig. 14 dargestellt.

Fig. 16 zeigt. das Schaltungsschema des Durchführungsspannungswandlers, wobei auf dem Rückschlussjoch zwecks Leistungsvergrösserung statt einer Kondensatordurchführung 22 ein zweiter Hoch-und Niederspannungskörper dem ersten parallel geschaltet ist.

Nach Fig. 17 wird der gemäss der Erfindung ausgebildete Körper 8 von dem über Isolatoren 25 gehaltenen Eisenkern 26 getragen. Werden zwei derartige Wickelkörper 8, 27 auf den Schenkeln eines geschlossenen Eisenkernes angeordnet, so kann man eine Staffelung der Spannung in einer der bekannten Schaltungen gemäss Sehaltungssehema Fig. 18 erzielen, indem wieder 7 die Sekundärwicklung und 28 die eine Hochspannungswieklung in dem Wickelkörper 8 und 29 die Hochspannungswicklung in dem Wickelkörper 27 darstellt. Die Anfänge 9 der Wicklungen sind durch den Eisenkern 26 verbunden, und die Sehubwicklungen 30, 31 übertragen die Leistung. Der äussere Anschluss 10 des Wicklungskörpers 8 ist an Erde gelegt und der des Wicklungskörpers 27 führt das Hochspannungspotential.

In Fig. 19 sind Apparate nach Fig. 17,18 unter Zwischenschaltung von Isolatoren 32 übereinander angeordnet. Eine derartige Einheit ist in Fig. 20 in Ansicht von oben dargestellt, während Fig. 21 das Schaltschema der Anordnung nach Fig. 19 zeigt. Die einzelnen Wickelkörper 8, 27 sind dabei mit Ausnahme des untersten und obersten Systems von Überkopplungswicklungen 33 umgeben und die jeweils durch diese verbundenen Spulen aneinandergerückt.

In Fig. 22 ist die Anwendung der Wickelkörper 8 gemäss der Erfindung für einen Fünfschenkelwandler.) Lj. dargestellt, wobei die Wickelkörper auf den mittleren Schenkeln des Eisenkernes angeordnet sind und die äusseren, die Hilfswieklungen tragenden Schenkel von einfachen bzw. kondensatorartigen Isolierroliren 35 zwecks Verringerung des Isolationsabstandes umhüllt sind.

Gemäss Fig. 23 lassen sich bei Drehstrom die bereits in Fig. 4,14 beschriebenen Durchführungsspannungswandler benutzen, um von deren Sekundärwicklungen 7 aus einen normalen kleinen Nieder- spannungs-Fünfschenkelwandler 36 zu speisen.

Zum Schutze gegen die Einwirkungen der Atmosphäre können die Wickel- bzw. Schichtkörper noch von einer an sich bekannten Hülle aus wetterbeständigen Stoffen (Porzellan, Lackbezug od. dgl.) umgeben sein, wobei ein zwischen Wickelkörper und Hülle vorhandener Raum ausgefüllt wird.

PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Hochspannungsdurchführung mit zwangläufiger Potentialverteilung zwischen den beiden Polen durch Anordnung von Widerständen im Innern des Isolators, dadurch gekennzeichnet, dass beide Pole durch eine radial von innen nach aussen anwachsende lagenweise Wicklung aus leitendem Werkstoff verbunden sind.

Claims

2. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierten Windungen von dem inneren Bolzen nach aussen zum Flansch spiralig aufgewickelt sind (Fig. 1).

3. Durchführung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spirale die Form eines Kegels hat (Fig. 2).

4. Durchführung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Wicklung in axialer Richtung in mehreren Windungen über die Bolzenlänge erstreckt und radial in mehreren Lagen übereinander angeordnet ist (Fig. 3-5).

5. Durchführung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungen aus einer zusammenhängenden, auf ein fortlaufendes, gegebenenfalls mit beiderseitigen freigelassenen Rändern versehenes Isolierband (14) gebrachten leitenden Schicht (12) bestehen (Fig. 8).

6. Verfahren zum Einbetten der Windungen in eine Durchführung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungen (12) unter Längsverschieben zusammen mit einer Bahn (11) aus Isolierwerkstoff auf einen Wickeldorn (13) aufgewickelt werden (Fig. 6).

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach Erreichen einer gewissen Wicklungsbreite eine Umkehrung der Längsverschiebung der Windungen erfolgt.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach gemeinsamem Aufwickeln von einigen Schichten der Isolierwerkstoffbahn (15) mit den in Längsrichtung fortschreitenden Windungen (12) die Isolierwerkstoffbahn abgeschnitten wird und nur die Windungen unter Längsverschiebung weitergewickelt werden und dass dann durch Unterschieben einer neuen, gegebenenfalls schmäleren Isolierwerkstoffbahn (16) unter die Windung das gemeinsame Aufwickeln von Isolerwerkstoffbahn (16) und Windungen (12) unter Längsverschiebung der letzteren fortgesetzt wird (Fig. 8).

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach Unterschieben einer neuen Isolierwerkstoffbahn (16) unter die gerade aufzuwickelnde Windung (12) nach Erreichen einer gewissen Wickelbreite eine Umkehrung der Längsverschiebung der Windung (12) unter gemeinsamen Weiterwickeln erfolgt, bis wieder ein Abschneiden der Isolierwerkstoffbahn zum Aufbringen einer weiteren durchgehenden EMI3.1

10. Verfahren nach den Ansprüchen 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungen oder die Isolierwerkstoffbahn oder beide mit einem Kunstharz bestrichen sind und das ganze Gebilde in an sich bekannter Weise zu einem einheitlichen Körper zusammengebacken wird. <Desc/Clms Page number 4>

11. Durchführung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an Stelle des Durohführungsbolzens ein Eisenkern (5) tritt.

12. Durchführung nach den Ansprüchen 1 bis 11 in Anwendung als Messwandler, wobei für Mess- zwecke ein Spannungsteilbetrag durch eine Anzapfung an der Wicklung abgegriffen wird oder der Wickelkörper eine Niederspannungswieldung umgibt oder von dieser umgeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Eisenkern. als Stromleiter bzw. neben dem Eisenkern noch besondere Leiter als Durchführung- bolzen angeordnet sind.

13. Durchführung nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei geschlossenem Eisenkern auf beiden Schenkeln Wickelkörper angeordnet sind oder wenn nur auf einem Schenkel ein Wickelkörper angeordnet ist, das oder die Rückschlussjoche mit Isolierkörpern, die in an sich bekannter Weise mit leitenden Einlagen versehen sind, umgeben werden.

14. Durchführung nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende der äussersten Windungslage mit einem den Wickelkörper (8) umfassenden Tragflansch (23) oder einem Hochspannungsanschluss verbunden ist.

15. Durchführung nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Wickelkörper (8, 27) von dem isoliert aufgestellten Eisenkern (26) getragen werden (Fig. 17).

16. Anordnung von Durchführungen nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelkörper auf den Schenkeln ihres Eisenkernes angeordnete, an sich bekannte Schubwicklungen (30, 31) umgeben (Fig. 18).

17. Anordnung von Durchführungen nach den Ansprüchen 15 und 16, gekennzeichnet durch ihre, gegebenenfalls schräge Übereinanderanordnung unter Zwischenschaltung von Isolatoren (32) (Fig. 19). EMI4.1

19. Anordnung von Durchführungen nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelkörper. (8) auf den drei mittleren Schenkeln eines fünfschenkeligen Eisenkernes (34) angeordnet sind (Fig. 22).