DE1514203C3 - - Google Patents

Description

Bei den heute gebräuchlichen Preßgaskondensatoren nach Schering-Vieweg für hohe und höchste Spannungen, wie sie für Messungen, insbesondere Verlustfaktormessungen, Wandlereichungen usw. benötigt werden, bestehen der Hochspannungsbelag und der Niederspannungsbelag aus einander umschließenden, koaxialen Metallzylindern, die in einem mit Preßgas gefüllten Isolierrohr untergebracht sind. Hierbei ist der Hochspannungsbelag an dem auf Hochspannungspotential befindlichen metallischen Deckel des Isolierrohres befestigt, während der von dem Hochspannungsbelag umschlossene zylindrische Niederspannungsbelag von einer auf der geerdeten Bodenplatte des Isolierrohres befestigten Säule getragen wird. Diese bekannten Preßgaskondensatoren zeichnen sich durch einen niedrigen Verlustfaktor und Unabhängigkeit von Außen- oder Fremdfeldern aus. Schwierigkeiten bereitet jedoch die Außenisolation, da das Feld nicht durch Zwischenelektroden gesteuert, sondern das Potential in einer Stufe abgebaut wird. Ferner ist ein koaxiales Zylinderfeld elektrostatisch ungünstig; d. h. es ist eine hohe Durchschlagsfestigkeit erforderlich, die man bei den bisherigen Ausführungen durch Anwendung eines hohen Drukkes im Preßgasbehälter, bei Verwendung von Stickstoff etwa in Höhe von 14atü, erreicht hat (Keller: »Konstanz der Kapazität von Preßgaskondensatoren« ETZ-A, Bd. 80 — 1959 — Seite 757 bis 761).

Ferner sind Preßgaskondensatoren mit zueinander koaxialen Hoch- und Niederspannungsbelägen bekannt, deren mit Preßiias tiefüilter Isolator aus zwei oder mehr Einzelteilen zusammengesetzt ist. Zum Zwecke einer gleichmäßigen Steuerung der Spannung längs des Isolators sind leitende Verbindungsteile der Einzelteile des Isolators an Beläge einer Kondensatordurchl'ührung angeschlossen, die im Innern des Isolators zwischen Innenwand und dem Träger des einen Belages des Preßgaskondensators angeordnet ist (schweizerische Patentschrift 345 074).

Schließlich ist ein Hochspannungskondensator mit ίο einem mit Preßgas gefüllten Behälter bekannt, dessen Hoch- und Niederspannungsbeläge in Achsrichtung des Behälters übereinander angeordnet sind und eine halbkugel- bzw. kugelförmig gewölbte Oberfläche aufweisen (britische Patentschrift 221 495). Die Erfindung betrifft einen Hochspannungskondensator mit in einem mit Preßgas gefüllten oder hocheyakuierten Behälter angeordneten, auf den einander zugewandten Seiten eine halbkugelförmig oder annähernd halbkugelförmig gewölbte Oberfläche aufweisenden und in Achsrichtung des Behälters übereinander angeordneten Hoch- und Niederspannungsbelägen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen derartigen Hochspannungskondensator so auszubiiden, daß man von den Hoch- und Niederspannungsbelägen ausgehend einen etwa symmetrischen Spannungsabbau sowohl zum hochspannungsseitigen Ende als auch zum auf Erdpotential liegenden Ende (Spannungsabbau an zwei Stellen des Isolierrohres) des Hochspannungskondensator erhält. Außerdem soll bei gegebenem Außendurchmesser des Isolierzylinders die durch die zulässige Oberflächenfeldstärke der umgebenden Luft begrenzte erreichbare Spannung wesentlich höher liegen und der Gasdruck im Preßgas- bzw. Isolierbehälter niedriger sein als bei den bekannten Anordnungen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Behälter als Isolierrohr ausgebildet ist und daß eine im wesentlichen zylindrische Zwischenelektrode, die etwa auf halber Höhe des Kondensators angeordnet ist, innerhalb des Isolierrohres über die beiden Beläge geschoben ist und diese so umhüllt, daß die Achse der Zwischenelektrode mit der Achse der Beläge zusammenfällt.

Der gleichmäßige Spannungsabbau an zwei Stellen des Isolierrohres wird dadurch gewährleistet, daß sich das Potential der die Hoch- und Niederspannungsbeläge umfassenden Zwischenelektrode von selbst, d. h. ohne die Verwendung von äußeren oder in den Hochspannungskondensator eingebauten inneren Zusatzkapazitäten etwa auf die halbe Gesamtspannung einstellt, da die Kapazitäten zwischen dem Hochspannungsbelag und der Zwischenelektrode einerseits und dem Niederspannungsbelag und der Zwischenelektrode andererseits wenigstens annähernd gleich sind. Durch das Hineinragen des oberen bzw. unteren Endes der Zwischenelektrode in den jeweiligen Schlagweitenteil (Isolierrohr) erhält man die erwünschte Verringerung der Oberflächenfeldstärke am Außendurchmesser des Isolierrohres. Durch entsprechende Formgestaltung und/oder Lage der Zwischenelektrode gegenüber den kugel- oder halbkugelförmigen Belägen kann das Potential der Zwischenelektrode auf den günstigsten Wert gebracht werden. Eine noch bessere Vergleichmäßigung der Spannungsverteilung längs der Oberfläche des Isolierrohres läßt sich bei dem Kondensator gemäß der Erfindung dadurch erreichen, daß in dem Isolierrohr weitere

zylindrische Zwischenelektroden in an sich bekannter Weise (wie bei einer Kondensatordurchführung) angeordnet werden, beispielsweise eine auf dem Potential 25 %, eine zweite auf dem Potential 75 % der Gesamtspannung liegend.

Durch die Zwischenelektrode wird das Feld zwischen den beiden übereinanderliegenden Belägen im günstigen Sinne verändert, so daß die Meßkapazität zwischen der Oberkugel (Hochspannungsbelag) und der an der Unterkugel in üblicher Weise vorgesehenen Meßkalotte steigt, die Fremdfeldbeeinflussung abnimmt und der Verlustfaktor ebenfalls niedrig wird. Versuche haben gezeigt, daß zwar keine vollkommene Unabhängigkeit von Außenfeldem wie bei dem eingangs erwähnten bekannten Preßgaskondensator nach Schering-Vieweg erreicht wird, daß aber die Fremdfeldbeeinflussung so gering ist, daß sie nicht stört.

Infolge des hochspannungstechnisch besseren Verhaltens der erfindungsgemäßen Anordnung im Vergleich zu den bekannten Belaganordnungen mit koaxialen Zylindern ist es auch möglich, bei Preßgaskondensatoren den Gasdruck im Preßgasbehälter niedriger als bisher nötig zu halten. Verwendet man moderne Isoliergase, vorzugsweise Schwefelhexafluorid, kann man sogar mit einem Druck von nur 2 bis 3 atü auskommen. Dadurch wird die Herstellung des Preßgaskondensators in mechanischer Hinsicht wesentlich erleichtert und seine Betriebssicherheit beträchtlich erhöht. Die Erfindung ermöglicht also, mit geringerem wirtschaftlichen Aufwand als er bisher erforderlich war Preßgaskondensatoren für höchste Spannungen, z. B. 1000 kV und mehr, herzustellen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Isolierrohr in zwei Teilrohre unterteilt ist, die mittels eines Metallflansches miteinander verbunden sind, der gleichzeitig zur Befestigung und zum Halten der Zwischenelektrode dient. Es ist aber auch möglich, bei Unterteilung des Isolierrohres in zwei Teilrohre diese durch einen Stahlzylinder miteinander zu verbinden, der dann gemeinsam mit den beiden Teilrohren als Preßgasbehälter dient und gleichzeitig die Zwischenelektrode bildet.

Wohl sind schon Preßgaskondensatoren für sehr hohe Spannungen bekanntgeworden, bei denen die beiden Beläge innerhalb eines Stahlzylinders untergebracht sind, der zwischen zwei Isolierrohren angeordnet ist, mit diesen zusammen den Preßgasbehälter bildet und sich etwa auf dem halben Hochspannungspotential befindet Bei diesen Preßgaskondensatoren umschließt jedoch der zylindrisch ausgebildete Hochspannungsbelag wie bei den eingangs erwähnten Kondensatoren den Niederspannungsbelag. Eine solche Belaganordnung soll aber gemäß der Erfindung gerade vermieden werden. Zudem erfordert diese Belaganordnung äußere oder innere Zusatzkapazitäten, um die Zwischenelektrode mit annähernd dem halben Hochspannungspotential zu beaufschlagen (schweizerische Patentschrift 373 105).

ίο Die F i g. 1 zeigt in rein schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel für einen Hochspannungskondensator gemäß der Erfindung. In einem aus Hartpapier oder aus (gegebenenfalls glasfaserverstärktem) Gießharz im Schleuderverfahren hergestellten Isolierrohr 11, das oben durch einen Metalldeckel 12 mit einer Abschirmhaube 12 a, unten durch einen Metallboden 13 abgeschlossen und mit Preßgas gefüllt ist, befinden sich etwa auf halber Höhe die beispielsweise kugelförmig ausgebildeten Beläge 14, 15 in Richtung der Rohrachse übereinanderliegend. Der Hochspannungsbelag 14 ist mittels eines Rohres 16 am Deckel 12 befestigt, während der zweckmäßig mit einer Meßkalotte 15 a versehene Niederspannungsbelag 15 von einem auf dem Boden 13 befestigten Rohr 17 getragen wird. Die beiden Beläge sind umhüllt von einer im wesentlichen zylindrischen Zwischenelektrode 18, deren oberer und unterer Rand in einem Ringwulst 19 bzw. 20 endet. Zweckmäßig sind die Ränder der zylindrischen Zwischenelektrode etwas nach innen eingezogen, wie die Fig. 1 erkennen läßt, so daß die Ringwulste 19, 20 einen etwas kleineren Durchmesser haben. Die Zwischenelektrode 18 ist etwa auf halber Höhe in dem Isolierrohr 11 mittels der Halteteile 21 befestigt. Handelt es sich um ein aus Gießharz geschleudertes Isolierrohr, so können die Halteteile 21 bei der Herstellung des Isolierrohres gleich mit eingeschleudert werden, so daß sich die Befestigung der Zwischenelektrode sehr einfach gestaltet.

Die Beläge 14, 15 des Preßgaskondensators gemäß der Erfindung können auch eine andere Form als die in F i g. 1 gezeichnete Kugelform haben, beispielsweise die in Fig. 2 mit α und b bezeichnete Pilzbzw. Ellipsoid-Form. Auch eine Halbkugelform mit abgerundetem Rand ist möglich.

Die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen des Kondensators gemäß der Erfindung sind auch dann mit Vorteil verwendbar, wenn der Behälter 11,12, 13 nicht mit Preßgas gefüllt, sondern hochevakuiert ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Hochspannungskondensator mit in einem mit Preßgas gefüllten oder hochevakuierten Behälter angeordneten, auf den einander zugewandten Seiten eine halbkugelförmig oder annähernd halbkugelförmig gewölbte Oberfläche aufweisenden und in Achsrichtung des Behälters übereinander angeordneten Hoch- und Niederspannungsbelägen, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter als Isolierrohr ausgebildet ist und daß eine im wesentlichen zylindrische Zwischenelektrode, die etwa auf halber Höhe des Kondensators angeordnet ist, innerhalb des Isolierrohres über die beiden Beläge geschoben ist und diese so umhüllt, daß die Achse der Zwischenelektrode mit der Achse der Beläge zusammenfällt.

2. Hochspannungskondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierrohr in zwei Teilrohre unterteilt ist. die mittels einesMetallfiansches miteinander verbunden sind, der gleichzeitig zur Befestigung und zum Halten der Zwischenelektrode dient.

3. Hochspannungskondensator nach Anspruch ], dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierrohr in zwei Teilrohre unterteilt ist, die durch einen die Zwischenelektrode bildenden Metallzylinder miteinander verbunden sind.

4. Hochspannungskondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weitere zylindrische Zwischenelektroden in an sich bekannter Weise zur Vergleichsmäßigung der Spannungsverteilung längs der Oberfläche des Isolierrohres in diesem angeordnet sind.