DE3644553C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen gasisolierten Hochspannungs­ stromwandler in Kopfbauweise gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein derartiger Hochspannungsstromwandler ist aus der DE-OS 16 13 798 bekannt. Das Kopfgehäuse dieses Strom­ wandlers besteht aus zwei aus Metall gefertigten Teilen, die durch eine horizontal liegende Flanschverbindung mit­ einander verschraubt sind. Die Primärwicklung dieses Stromwandlers besteht aus einem Stab, der aus einem gut leitenden Material, wie Kupfer oder Aluminium, herge­ stellt ist. Dieser Stab ist während des Betriebes mit der Hochspannungsleitung in Serie geschaltet und führt somit den gesamten über die Hochspannungsleitung fließenden Strom. Der Stab erstreckt sich in waagrechter Richtung durch den oberen Teil des Kopfgehäuses und ragt über dieses hinaus. Während der Primärleiterstab an der einen Seite über einen Flansch mit dem Kopfgehäuse elektrisch leitend verbunden ist, muß er an der anderen Durchgangs­ stelle durch das Kopfgehäuse von diesem elektrisch isoliert sein. Deshalb ist auf dieses andere Ende des Stabes eine Mutter aufgeschraubt, die gegen eine isolierende Dichtung anliegt, die zwischen ihr und der Wand des Kopf­ gehäuses angeordnet ist. Diese Dichtung isoliert dieses Ende des Stabes gegen das Kopfgehäuse und bewirkt gleich­ zeitig einen druckdichten Verschluß des Kopfgehäuses. Die Mutter liegt zwangsläufig ebenfalls mit der Hochspannungs­ leitung in Serie, und ihr Gewinde und das korrespondierende Gewinde des Primärleiterstabes müssen den gesamten durch die Hochspannungsleitung fließenden Strom aufnehmen. Da zwischen dem Gewinde der Mutter und dem Gewinde des Primärleiterstabes nur einige wenige punkt- bzw. linien­ förmige Stromübergangsstellen vorhanden sind, besteht die Gefahr, daß sich sogenannte Wärmenester bilden, die zu Beschädigungen des Stromwandlers führen können.

Aus der DE-OS 23 43 468 ist ein mit Öl gefüllter Hochspannungsstromwandler in Kopfbauweise bekannt, dessen rohrförmiger Primärleiter mittels inneren und äußeren Schraubmuttern an dem metallischen Gehäuse unter Zwischenlage von dichtenden Packungen, die nicht näher beschrieben sind, flüssigkeitsdicht befestigt ist. Diese Verschraubungen an den beiden Seitenwänden des metallischen Kopfgehäuses müssen unter dem Überdruck der Isolierflüssigkeit erhebliche Kräfte aufnehmen. Zudem muß der Abstand der Schraubenmuttern vor dem Zusammenbau des Gehäuses genau definiert sein, da ansonsten beim Anbau des rechten konischen Gehäuseteils entweder keine ausreichende Dichtung zwischen dem Primärleiter und dem Gehäuse erreicht werden würde oder aber das Gehäuse unter einer sehr hohen Druckspannung stünde, wenn der gegenseitige Abstand der Muttern zu klein wäre. Diese Druckspannung überträgt sich wegen der beiderseitigen Schraubverbindungen auch unmittelbar auf den Primärleiter.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Hochspannungsstromwandler der vorstehend erwähnten Art derart zu verbessern, daß der Primärleiter an den beiden Durchdringungsstellen des Gehäuses durch entsprechende Austarierung der beiderseitigen Schraubverbindungen spannungsfrei gasdicht am Gehäuse befestigt werden kann.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruches 1 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbe­ sondere darin, daß im Bereich der Primärstrom­ führung keine Stromübergangsstellen von Gewinde zu Ge­ winde vorhanden sind und daß sich demgemäß keine den Hochspannungsstromwandler gefährdenden Wärmenester bilden können.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Hochspannungsstromwandler im Schnitt mit einem stabförmigen Primärleiter und

Fig. 2 einen Hochspannungsstromwandler im Schnitt mit einem rohrförmigen Primär­ leiter.

Ein gasisolierter Hochspannungsstromwandler in Kopfbau­ weise steht auf einer Säule 1 aus Isoliermaterial, durch die sich ein Ausleitungsrohr 2 für die Sekundäraus­ leitungen erstreckt. Am oberen Ende der Säule 1 be­ findet sich eine aus Isoliermaterial bestehende waagrechte Abschlußplatte 3, die topfförmig nach oben erweitert und zum Verschließen mit einem hauben- oder plattenförmigen Deckel 24 versehen ist, der durch Schrauben 26 und einen Dichtungsring 25 gasdicht mit der topfförmigen Abschluß­ platte 3 verbunden ist. Im Inneren des so gebildeten Kopfgehäuses befindet sich das Sekundärsystem 5 des Hochspannungsstromwandlers, das über einen oder mehrere Stützer 4 ausschließlich auf der Abschlußplatte 3 be­ festigt und von einem stab- oder rohrförmigen Primär­ leiter 6 etwa waagrecht durchsetzt ist. Die topfförmig nach oben erweiterte Abschlußplatte 3 ist beidseitig mit Öffnungen 10 zum Hindurchführen des Primärleiters 6 versehen. Zeichnerisch dargestellt ist nur die Öffnung 10 im linken Teil des Kopfgehäuses 3, 24.

Der Primärleiter 6 weist verschiedene Durchmesser auf, wobei der größte Durchmesser 23 sich innerhalb des Kopf­ gehäuses befindet. An den beiden Enden des Bereichs des größten Durchmessers 23 ist ein Feingewinde 22 vorge­ sehen, auf das je eine Mutter 7 geschraubt ist, deren äußere Oberfläche möglichst große Krümmungsradien (7 a) auf­ weist. Zwischen jeder Mutter 7 und der Innenseite der Wand des Kopfgehäuses ist eine Metallscheibe 8 und eine elastische Scheibe 9 angeordnet, wobei die äußere Oberfläche der Metallscheiben 8 zur Feldvergleichmäßigung ebenfalls möglichst große Krümmungsradien aufweist.

An beiden Seiten des Bereichs des größten Durchmessers 23 des Primärleiters 6 schließt sich ein Bereich mit einem mittleren Durchmesser 21 an, wobei an dem von dem Bereich des größten Durchmessers 23 abgewandten Ende eines jeden Bereichs des mittleren Durchmessers 21 ein weiteres Fein­ gewinde 18 mit einer weiteren Mutter 16 vorgesehen ist. Zwischen dieser weiteren Mutter 16 und der Außenseite der Wand des Kopfgehäuses ist ein Dichtungssystem angeordnet, das neben einer elastischen Scheibe 14 eine erste Druck­ scheibe 13 aufweist, die mit einer kegelförmigen Innen­ fläche 19 einen ersten O-Ring 15 in radialer Richtung im Bereich des mittleren Durchmessers 21 gegen die Ober­ fläche des Primärleiters 6 preßt. Ferner ist eine zweite Druckscheibe 12 mit einem T-förmigen Axialschnitt vorge­ sehen, die einen in einer ringförmigen Nut 20 in der Außenseite der Wand des Kopfgehäuses befindlichen zweiten O-Ring 11 mit deren ringförmigen, nach Art eines Kolbens wirkenden Wulstes 12 a in axialer Richtung gegen die Innen­ fläche der ringförmigen Nut 20 preßt. An die Bereiche des mittleren Durchmessers 21 schließen sich in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 Bereiche mit einem gegenüber dem mittleren Durchmesser 21 verkleinerten Durchmesser 17 an. Dort können die Hochspannungszuleitungen der Schaltanlage angeschlossen werden.

Das für das Kopfgehäuse verwendete Isoliermaterial besteht vorzugsweise aus Gießharz, insbesondere Epoxydharz, wobei zur Erhöhung der Festigkeit des Kopfgehäuses 3, 24 vorzugs­ weise sich kreuzende Rippen vorgesehen sind. Das Isolier­ material selbst ist zur Erhöhung der Zähigkeit vorzugs­ weise mit Glasfasern verstärkt.

Die topfförmig erweiterte Abschlußplatte 3 und/oder der hauben- oder plattenförmige Deckel 24 sind auf ihrer Innenseite elektrisch leitend gemacht, was vorzugsweise durch Aufspritzen eines metallischen Belages geschehen kann.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Primärleiter 6 rohrförmig ausgestaltet ist. Dadurch besteht die Möglichkeit, das in einer Schaltanlage verwendete Leiterseil 27 ohne zusätzliche Verbindungs­ stellen im Bereich des Wandlers, vorzugsweise in Form mehrerer Windungen, durch den Hohlraum des Primärleiter­ rohres 6 zu verlegen.

Der Zusammenbau des vorstehend beschriebenen Hochspannungs­ stromwandlers läßt sich auf einfache Weise bewerkstelligen.

Nach dem Einbau des Sekundärsystems 5 und des Auslei­ tungsrohres 2 für die Sekundärausleitungen wird der Pri­ märleiter 6 durch die eine der beiden Öffnungen 10 im Kopfgehäuse 3, 24 eingefädelt. Dabei werden nacheinander die elastische Scheibe 9 und die Metallscheibe 8 aufge­ schoben und die Mutter 7 mit den großen Krümmungsradien so weit aufgeschraubt, bis das andere Ende des Primär­ leiters 6 so weit in das Kopfgehäuse eingeschoben ist, daß an diesem anderen Ende die zweite Mutter 7 mit den großen Krümmungsradien aufgeschraubt und die zweite Metallscheibe 8 sowie die zweite elastische Scheibe 9 aufgeschoben werden können. Der Primärleiter 6 wird nun wechselseitig derart hin- und hergeschoben und die Muttern 7 werden dabei so weit gegen die Innenflächen des Kopfge­ häuses geschraubt, bis die beiden elastischen Scheiben 9 an den Innenflächen anliegen und durch den Druck der Muttern 7 festsitzen. Der im Strompfad fugen- und ver­ schraubungslos ausgebildete Primärleiter 6 wird also in den beiden Durchdringungsstellen 10 im unteren Gehäuse­ teil 3 in sich kraftschlüssig abgedichtet. Darüber hinaus überträgt der Primärleiter 6 in seiner Achse auch die durch den Überdruck des Gases ausgelösten Kräfte im wesentlichen auf die Innenwandung des unteren Gehäuseteiles 3. An den Außenseiten des Kopfgehäuses werden dann die O-Ringe 11 in die Nuten 20 eingelegt und die Druckscheiben 12 mit dem T-förmigen Axialschnitt, die O-Ringe 15, die Druckscheiben 13 mit der kegelförmigen Innenfläche 19 und die elastischen Scheiben 14 auf den Bereich des mittleren Durchmessers 21 aufgesteckt und die Muttern 16 auf das Feingewinde 18 aufgeschraubt und derart festgezogen, daß der zum Abdichten gegen den Gasinnendruck notwendige Druck auf die O-Ringe 11, 15 erreicht wird.

Mit dieser Anordnung wird das vorzugsweise insgesamt aus Gießharz bestehende Kopfgehäuse 3, 24 mit keinem nennens­ werten Druck zwischen den im Bereich der Öffnungen 10 sich gegenüberliegenden Wandteilen belastet, da der große zum Abdichten benötigte Druck der beiden äußeren Muttern 16 gegen diese Wandteile durch den Gegendruck der beiden inneren Muttern 7 aufgefangen wird. Andererseits übernimmt der Primärleiter 6 die durch den Gasinnendruck auf diese Wandteile wirkenden Kräfte.

Mit Vorteil besitzen die beiden Gehäuseteile 3, 24 Zusatzeinrichtungen, wie ein Gasdruck-Meßventil oder eine Berstscheibe.

Günstig ist es auch, wenn die beiden Gehäuseteile 3, 24 innen oder außen, ganz oder teilweise mit einer elektrisch leitenden Schicht belegt sind.

Schließlich ist es noch von Vorteil, wenn das untere Gehäuseteil 3 Absätze 3 b zur Abstützung isolierender Verbindungsteile 4 zum Sekundärsystem 5 aufweist.

Der Gasüberdruck des inerten Gases, vorzugsweise Schwefelhexafluorid, innerhalb des aktiven Wandler- Innenraumes entspricht den üblichen Überdrücken in derartigen gasisolierten Hochspannungswandlern.

In den Fig. 1 und 2 ist der Stützisolator bzw. die Säule aus Isoliermaterial 1 aus Platzgründen nur teil­ weise (unterbrochen) dargestellt.

Die Grundplatte bzw. der Wandlerfuß mit dem Klemmenkasten für die Sekundärausleitungen sind nicht näher beschrieben, da diese Wandlerteile zum freien Stand der Technik zählen.

In den Fig. 1 und 2 ist jeweils nur die linke Teilansicht des Kopfgehäuses 3, 24 des Primärleiters 6 und der weiteren Wandlerteile dargestellt. Die rechte Teilansicht des erfindungsgemäßen Wandlers wäre in entsprechender Weise darzustellen.

Claims (9)

1. Gasisolierter Hochspannungsstromwandler in Kopfbauweise mit einem unter hohem Druck eines inerten Gases stehenden Innenraum, dessen Hülle aus einem säulenförmigen Stützisolator, und aus einem auf diesem befestigten, den Kopf bildenden Gehäuse besteht, das aus zwei deckel- und topfförmigen Gehäuseteilen zusammengesetzt ist, in dem das aus Kernen und Sekundärwicklungen bestehende Sekundärsystem und der dieses und das Gehäuse waagrecht durchsetzende Primärleiter vorgesehen sind, wobei der Primärleiter zu beiden Seiten des Gehäuses herausragt und an den Durchdringungsstellen gasdicht mit diesem verschraubt ist, sowie mit einer den Stützisolator aufnehmenden Grundplatte, bis zu der sich die Sekundärausleitungen der Sekundärwicklungen durch ein durch den Stützisolator hindurchgeführtes Rohr erstrecken,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - die Gehäusedurchdringungen (10) für den Primärleiter (6) sind im unteren, topfförmig ausgebildeten Gehäuseteil (3) vorgesehen;
• - im unteren Gehäuseteil (3) befindet sich im wesentlichen auch das Sekundärsystem;
• - der Primärleiter (6) erstreckt sich als einteiliges Bauteil beidseitig über die Gehäuseduchdringungen (10) hinaus frei nach außen und ist dort beidseitig unmittelbar kontaktierbar;
• - zumindest das untere Gehäuseteil (3) besteht aus Isoliermaterial;
• - das obere Gehäuseteil (24) ist deckelförmig ausgebildet und mit dem unteren Gehäuseteil (3) gasdicht verbunden.

2. Hochspannungsstromwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärleiter (6) verschiedene Durchmesser aufweist, wobei der größte Durchmesser (23) sich innerhalb des Gehäuses (3, 24) befindet und mit einem Feingewinde (22) auf einer Länge derart versehen ist, daß an dieser Stelle eine Mutter (7) mit einseitig starker Rundung (7 a) zur Vergleichmäßigung des elektrischen Feldes, eine metallische Scheibe (8) und eine Scheibe (9) aus elastischem Material anbringbar ist und diese Teile nach Einsatz des Primärleiters (6) in das Gehäuse (3, 24) in axialer Richtung des Primärleiters (6) so weit nach außen verschiebbar und verdrehbar sind, daß sie fest an den Innenflächen der Gehäusedurchdringungen (10) anliegen.

3. Hochspannungsstromwandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem im wesentlichen außerhalb des Gehäuses (3, 24) vorgesehenen kleineren Durchmesser (21) des Primärleiters (6) mit glatter Oberfläche eine am Primärleiter (6) anliegende Runddichtung (15) mit zugehöriger Scheibe (13) zur Aufnahme der Runddichtung (15), eine Zwischenscheibe (14) und auf einem weiteren Teil des Primärleiters (6) ein Feingewinde (18) vorgesehen ist, auf das zur Herstellung eines Kraftschlusses aller Dichtungselemente eine Mutter (16) aufschraubbar ist.

4. Hochspannungsstromwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur sicheren Abdichtung des Primärleiters (6) gegen die Gehäusedurchdringung (10) noch eine zweite Dichtung (11) in einer Nut des Gehäuseteiles (3) angebracht ist, die mit einer Druckscheibe (12) korrespondiert, wobei diese Druckscheibe (12) zur Pressung dieser zweiten Dichtung (11) einen ringförmigen, nach Art eines Kolbens wirkenden Wulst (12 a) besitzt.

5. Hochspannungsstromwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärleiter (6) für den kundenseitigen Anschluß einen dritten, noch kleineren Durchmesser (17) aufweist und an seiner Oberfläche glatt ausgebildet oder mit einem Gewinde versehen ist.

6. Hochspannungsstromwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gehäuseteile (3, 24) mit Zusatzeinrichtungen, wie einem Gasdruckmeßventil oder einer Berstscheibe, versehen sind.

7. Hochspannungsstromwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gehäuseteile (3, 24) innen oder außen, ganz oder teilweise mit einer elektrisch leitenden Schicht belegt sind.

8. Hochspannungsstromwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Gehäuseteil (3) Absätze (3 b) zur Abstützung isolierender Verbindungsteile (4) zum Sekundärsystem (5) aufweist.

9. Hochspannungsstromwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung eines rohrförmigen Primärleiters (6) das in einer Schaltanlage verwendete Leiterseil ohne zusätzliche Verbindungsstellen im Bereich des Wandlerkopfes durch diesen hindurchfädelbar ist, und daß darüber hinaus auch mehrere Windungen durch den Hohlraum des rohrförmigen Primärleiters (6) bildbar sind.