CH301852A - Hochspannungsstromwandler. - Google Patents

Description

      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.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Hochspannungsstromwandler, dessen Pri- märwicklungsisolation am magnetisierenden Teil auf der Aussenseite mit einer geerdeten leitenden Schicht überzogen ist, dadurch ge kennzeichnet, dass die Primärwieklungsiso- lation längs des Zuleitungsteils durch ausser halb der Primärwicklungsisolation befindliche Steuerelemente derart spannungsgesteuert ist, dass das Spannungsgefälle von der Zuleitung bis zur geerdeten Schicht, in einem sowohl bei Betriebs- als auch bei Prüfspannung zur Un terbindung.

   schädlicher Glimm- und Gleitent- ladungen. auf der Oberfläche des Isolations inaterials ausreichenden Ausmasse stufenweise unterteilt ist. UNTERANSPRÜCHE 1. Hochspannungsstromwandler nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vervollkommnung der Steuerung eine Reihe von ringförmigen Steuerelektroden an der Zuleitungsisolation angeordnet ist, welche durch die Steuerelemente spannungsgesteuert sind.

   2. Hochspannungsstromwandler nach Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektroden mindestens zum Teil mit den entsprechenden 'Steuerelementen leitend verbunden sind. 3. Hochspannungsstromwandler nach Un teranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelemente mindestens zum Teil mit. den Steuerelektroden leitend verbundene-Spu- len sind.

   4. Hochspannungsstromwandler nach Un teranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelemente mindestens zum Teil mit den Steuerelektroden leitend verbundene Kon- densatoren sind'.

   5. Hochspannungsstromwandler nach Un teranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelemente neben der Isolation des Zuleitungsteils angeordnet. und zu einem ;

   Span- nungsteiler zusammengeschaltet sind, 6. Hochspannungsstromwandler nach Un teranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsteiler zwischen dem Strom wandlerpotential und Erde angeschaltet, ist.. 7. Hochspannungsstromwand ler nach Un teranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass. der Spannungsteiler aus Spulen besteht, die wie die Primärspulen eines Kaskadenspannungs- wandlers in Reihe geschaltet sind, B.

   Hochspannungsstromwandler nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelemente den zu steuernden Strom- wa.ndlerteil ringförmig umschliessen.

   9. Hoehspannungsstromwandler nach Pa- tentansprueh, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelemente längs der Isolation des Zu- leitungsteils unter Bildung eines zusammen- hängenden Gesamtsteuerkörpers aneinander- gereiht, sind,.

   10. Hochspannungsstromwandler nach Pa.- tentansprixch, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelemente zugleich als Wett:erschutz- isolat,oren ausgebildet sind. 11. Hochspannungsstromwandler nach Un teranspruch -l, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkondensatoren ein aus keramischem Material bestehendes Dielektrikum aufweisen.

   12. Hochspannungsstromwandler nach Un teranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Dielektrikum der Steuerkondensatoren mindestens zum Teil aus Kunstharz besteht, 13. Hochspannungsstromwandler nach Un teranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Dielektrikum der Steuerkondensatoren mindestens zum Teil aus Niederdrtiekhar7be- st.eht. 14. Hoehspannungsst:

   romwandil'er nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärwicklungsisolation mindestens zum Teil aus Nied:erdruckharz besteht. 15. Flochspannungssti-omwandler nach Un teranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolation des Spannungsteilers mindestens zum Teil aus l'#Tiederdruckharz besteht.

   16. Hochspannungsstromwandler nach LTn- teransprucli 15, dadurch gekennzeichnet., da(> er sich zusammen mit, dem Spannungsteiler in einem gemeinsam gegossenen Isolationskörper aus Niederdruckharz befindet. 17. Hochspannungsstromwandler nach Un teranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolation der induktiven Steuerelemente. mindestens zum Teil aus Niederdi-Liekharz be steht.

   18. Hochspannungsstroinwandler nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass seine Primä.rwieklung aus einer Ringschleife,. Mit radial verlaufender Zur und Ableitung besteht. 19. Hochspannungsstromwandler nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung für den primären Strom im magnetisierenden Teil als durchgehender, neradliniger Stab durch den Stromwandler kern hindurchgeführt ist.

   20. Hochspannungsstromwandler nach Un teranspruch. 19, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens auf der einen Seite der aus dem Stromwandlerkern herausragende Stabteil durch im Innern des Isolationsmaterials be findliche .Beläge potentialgesteuert ist.

   21. Hochspannungsstromwandler nach Pa- tentansprttch, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung für den primären Strom im magnetisierenden Teil als Schleife und im Zuleitungsteil in Form zweier paralleler ge radliniger 'Stäbe ausgebildet ist.

   22. Hochspannunffltromwandler nach Un teranspruch 2.1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden 'Stäbe nebeneinanderhegen. 23. Hochspannungsstromwandler nach Un teranspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Stäbe auf diagonal entgegen gesetzten Seiten der Schleife liegen. 24. Hochspannungsstromwandler nach Un teranspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass er aus zwei in Kaskade geschalteten Teil stTomwandlern besteht.