DE3908107A1 - Gasisolierter kombinierter strom- und spannungswandler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen gasisolierten kombinierten Strom- und Spannungswandler in Isoliermantelbauweise mit einem druckfesten Isolator, der die Hoch- und Niederspannungswicklung sowie den Eisenkern des Spannungswandlers vollständig umschließt und unten mittels eines Sockels gasdicht abgeschlossen und oben mit einem Trageflansch versehen ist.

Aus dem DE-GM 18 89 457 ist ein derartiger gasisolierter kombinierter Strom- und Spannungswandler bekannt, bei dem der Stromwandler in Kopfbauweise oberhalb des Isolators auf dem Trageflansch angeordnet ist. Dieser Stromwandler ist von einem Metallgehäuse umgeben, das eine komplizierte Form aufweist und gasdicht mit dem Trageflansch verbunden sein muß, um das unter Druck stehende Isoliergas sicher aufzunehmen. Auch die isolierten Durchführungen für den Primärleiter des Stromwandlers durch das Metallgehäuse müssen entsprechend gasdicht sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kombinierten Strom- und Spannungswandler der eingangs angegebenen Art zu schaffen, der die komplizierte Form des Stromwandlergehäuses vermeidet und mit möglichst wenigen unter Druck stehenden Dichtungsstellen auskommt, um die Herstellungskosten zu senken und die Funktionssicherheit des Wandlers zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß auch die Primär- und Sekundärwicklungen und der oder die Eisenkerne des Stromwandlers vollständig innerhalb des Isolators angeordnet sind und daß der Trageflansch den Isolator auch oben gasdicht abschließt und gleichzeitig Träger für die Primäranschlüsse und die Durchführung bzw. Durchführungen für die Hochspannungsanschlüsse des Strom- und Spannungswandlers ist.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der Wandler die Form eines Zylinders aufweist, der im wesentlichen aus einem rohrförmigen Isolator besteht, dessen obere Öffnung durch einen scheibenförmigen Trageflansch und dessen untere Öffnung durch einen scheibenförmigen Sockel verschlossen ist, wobei alle Durchführungen für die elektrischen Verbindungen nur durch den Trageflansch und durch den Sockel geführt sind. Auf diese Weise wird eine kompakte Bauweise mit einer gegenüber dem vorbekannten Wandler dieser Art wesentlich geringeren Bauhöhe erreicht, was die Stabilität erhöht und einen Einsatz auch in Erdbebengebieten ermöglicht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und werden nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen kombinierten Strom- und Spannungswandler gemäß der Erfindung von der Seite im Längsschnitt,

Fig. 2 den kombinierten Wandler gemäß Fig. 1 in einer Ansicht von oben und

Fig. 3 eine Ansicht des Stromwandlers gemäß dem Schnitt III-III der Fig. 1.

Mit 1 ist ein insbesondere unter dem üblichen überdruck eines inerten Isoliergases, wie beispielsweise Schwefelhexafluorid, stehender kombinierter Strom- und Spannungswandler bezeichnet. Dieser besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen Isolator 7 aus Porzellan, Epoxydharz oder einem aus einem GFK-Rohr mit angegossenen Silikonrippen gebildeten Verbundwerkstoff, aus einem den Isolator 7 unten gasdicht abschließenden Sockel 12, der über ein Fundament 11 das Sekundärsystem 5, 6 des Stromwandlers 3 trägt, und aus einem den Isolator 7 oben gasdicht abschließenden Trageflansch 8, der den kompletten Spannungswandler 2, den Primärleiter 4 des Stromwandlers 3, Durchführungen 10 für die Hochspannungsanschlüsse des Strom- und Spannungswandlers 3, 2 und die Primäranschlüsse 9 trägt. Innerhalb des Fundamentes 11 ist ein Ausleitungsrohr 22 angeordnet, durch das die Sekundärausleitungen 21 des Strom- und Spannungswandlers 3, 2 zu einem unterhalb des Sockels 12 vorgesehenen Klemmenkasten 23 verlaufen.

Das Ausleitungsrohr 22 steckt in einem vorzugsweise aus mehreren Ringkernen 5 mit zugehörigen Sekundärwicklungen 6 und einer einen Ring bildenden Gießharzumhüllung bestehenden Sekundärsystem des Stromwandlers 3, das auf dem aus vier im Quadrat angeordneten, an der oberen Seite durch eine Metallplatte 33 mechanisch miteinander verbundenen Metallstützen 36 aufgebauten Fundament 11 ruht.

Um beim Betrieb eine bei Temperaturänderungen mögliche unterschiedliche Längenausdehnung der Metallstützen 36 des Fundamentes 11 und des Ausleitungsrohres 22 auszugleichen und auch um die Montage des Sekundärsystems 5, 6 des Stromwandlers 3 auf dem Ausleitungsrohr 22 zu vereinfachen, ist die Verbindung zwischen der Ausleitungsstelle 34 an der Unterseite des Sekundärsystems 5, 6 und dem Ausleitungsrohr 22 mechanisch als längsverschiebbare Steckverbindung ausgebildet. Das obere Ende des Ausleitungsrohres 22 ist dabei nach Art eines Gleitsitzes von einer oder mehreren Kontaktfedern 35, beispielsweise als im Ring um das Ausleitungsrohr 22 angeordnete Ringkontaktfedern, vorzugsweise als mehrfach geschlitzter Kragen, koaxial umgeben und federnd gehalten.

Der Primärleiter 4 des Stromwandlers 3 ist U-förmig ausgebildet, wobei dessen waagerechter Schenkel 13 die Öffnung 14 der Eisenkerne 5 und der Sekundärwicklungen 6 koaxial durchsetzt und dessen senkrechte Schenkel 15 zum Trageflansch 8 hochgeführt und an diesem befestigt sind. Der Primärleiter 4 besteht aus wenigstens zwei voneinander isolierten parallelen Strängen, die außerhalb des Wandlergehäuses wahlweise parallel oder in Serie schaltbar sind. Die Fig. 2 zeigt von oben, wie ein aus vier voneinander isolierten parallelen Strängen bestehender Primärleiter 4 außerhalb des Wandlergehäuses beispielsweise in Serie geschaltet ist, nämlich durch entsprechende Anbringung von Kontaktlaschen 27, 28, 29 unter Einbeziehung zweier halbkreisförmiger Rückleiter 30 als Verbindungsleiter zwischen den Strängen.

Zwei auf dem Trageflansch 8 angeschraubte Winkel 31 weisen je eine Öse zum Einhängen von Kranhaken auf, mit deren Hilfe der Trageflansch 8 zusammen mit allen daran befestigten Wandlerteilen bei der Montage gehoben und abgesenkt werden kann.

Der Trageflansch 8 trägt ferner den kompletten Spannungswandler 2, der zwischen den senkrechten Schenkeln 15 des Primärleiters 4 des Stromwandlers 3 angeordnet ist. Eine auf Niederspannungspotential liegende, die Hoch- und Niederspannungswicklungen 17, 18 des Spannungswandlers 2 umgebende Abschirmelektrode 19 ist mit einer auf Niederspannungspotential liegenden metallischen oder metallisierten Hülle 20 der Sekundärwicklungen 6 des Stromwandlers 3 elektrisch verbunden.

Zur Vereinfachung der Montage weist der Spannungswandler 2 unten, also in Richtung zum Stromwandler 3, einen Stecker 24 einer Vielfachsteckvorrichtung auf (Fig. 3), an die seine Sekundärleitungen angeschlossen sind, während oberhalb des Stromwandlers 3 eine entsprechende Kupplung 25 der Vielfachsteckvorrichtung angeordnet ist. Dadurch ist es möglich, daß das Zusammenstecken der Steckverbindung 24, 25 beim Aufsetzen des Trageflansches 8 auf den Isolator 7 selbsttätig erfolgt. Um temperaturbedingte und/oder druckbedingte axiale Längenänderungen auszugleichen, weist die Steckverbindung 24, 25 ein entsprechendes Axialspiel auf.

Die Sekundärausleitungen 21 von der Kupplung 25 zum Ausleitungsrohr 22 sind entlang einer das Sekundärsystem 5, 6 des Stromwandlers 3 umgebenden Gießharzumhüllung nach unten geführt oder in die Gießharzumhüllung eingeformt.

Der Stecker 24 ist unten an einem das Sekundärsystem 17, 18 des Spannungswandlers 2 umgebenden Gießharzkörper angebracht oder angeformt.

Der Eisenkern 16 des Spannungswandlers 2 ist als Mantelkern ausgebildet und in horizontaler Ebene verlaufend angeordnet. Dabei ergibt sich u.a. eine niedrigere Bauweise. Die Befestigung des Eisenkerns 16 erfolgt unmittelbar oder über Winkelstücke mittelbar an dem Trageflansch 8. Auf allen Innenflächen des Eisenkerns 16 sind Abschirmungen 26 angebracht, die am zum Stromwandler 3 hinweisenden Ende nach unten auswärts ballig ausgebildet sind.

Damit beim Aufsetzen des Spannungswandlers 2 die Steckverbindung 24, 25 in Drehrichtung ohne Mühe in genauer Winkellage zusammengesteckt werden kann, sind an dem Stecker 24 und an der Kupplung 25 Kodierelemente 37 angebracht, wie in Fig. 3 zu sehen ist, beispielsweise in Form von Nuten und Federn oder von Stiften und Bohrungen.

Der Eisenkern 5 des Stromwandlers 3 besteht aus mehreren nebeneinander angeordneten, mit Sekundärwicklungen versehenen Ringkernen, von denen einer oder mehrere als Meßkerne oder für Schutzzwecke einsetzbar sind.

Um eine günstige Feldverteilung zu erreichen, liegt der Eisenkern 16 und der Anfang der untersten Lage der Hochspannungswicklung 17 des Spannungswandlers 2 auf Hochspannungspotential, so daß das Potential der einzelnen Lagen der Hochspannungswicklung 17 bis zum Ende der obersten Lage auf Null abnimmt. Ferner ist über der obersten Lage der Hochspannungswicklung 17 die mit der Abschirmelektrode 19 versehene Sekundärwicklung 18 angeordnet.

Zum Schutz des kompletten Wandlers 1 gegen die Gefahr einer Explosion durch unbeabsichtigten überdruck in dem gasdicht abgeschlossenen Innenraum des Isolators 7 ist an dem Trageflansch 8 eine Berstscheibe 32 angebracht, die eine in dem Trageflansch 8 vorgesehene Bohrung 38 gasdicht abschließt. Diese Bohrung 38 dient auch dazu, während der Montage Zugang zu dem Innenraum zu haben, um beispielsweise etwaige Montagegestelle nach dem Zusammenbau des Wandlers 1 entfernen zu können.

Claims (31)

1. Gasisolierter kombinierter Strom- und Spannungswandler in Isoliermantelbauweise mit einem druckfesten Isolator, der die Hoch- und Niederspannungswicklung sowie den Eisenkern des Spannungswandlers vollständig umschließt und unten mittels eines Sockels gasdicht abgeschlossen und oben mit einem Trageflansch versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Primär- und Sekundärwicklungen (4, 6) und der oder die Eisenkerne (5) des Stromwandlers (3) vollständig innerhalb des Isolators (7) angeordnet sind und daß der Trageflansch (8) den Isolator (7) auch oben gasdicht abschließt und gleichzeitig Träger für die Primäranschlüsse (9) und die Durchführung bzw. Durchführungen (10) für die Hochspannungsanschlüsse des Strom- und Spannungswandlers (3, 2) ist.

2. Kombinierter Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Sekundärwicklungen (6) einschließlich des bzw. der Eisenkerne (5) des Stromwandlers (3) an einem Fundament (11) abstützen, das mit dem Sockel (12) verbunden ist.

3. Kombinierter Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Primärleiter ausgebildete Primärwicklung (4) des Stromwandlers (3) U-förmig gestaltet ist, dessen waagerechter Schenkel (13) die Öffnung (14) des bzw. der Eisenkerne (5) und der Sekundärwicklungen (6) des Stromwandlers (3) koaxial durchsetzt und dessen senkrechte Schenkel (15) zum Trageflansch (8) hochgeführt und mit den Hochspannungsanschlüssen elektrisch verbunden sind.

4. Kombinierter Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenkern (16) sowie die Hochspannungs- und Niederspannungswicklungen (17, 18) des Spannungswandlers (2) oberhalb des Stromwandlers (3) am Trageflansch (8) befestigt sind.

5. Kombinierter Wandler nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungswandler (2) zwischen den senkrechten Schenkeln (15) des Primärleiters (4) des Stromwandlers (3) angeordnet ist.

6. Kombinierter Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf Niederspannungspotential liegende Abschirmelektrode (19) des Spannungswandlers (2) mit einer auf Niederspannungspotential liegenden metallischen oder metallisierten Hülle (20) der Sekundärwicklungen (6) des Stromwandlers (3) elektrisch verbunden ist.

7. Kombinierter Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Sekundärausleitungen (21) des Spannungs- und Stromwandlers (2, 3) durch ein Ausleitungsrohr (22) gemeinsam zu einem Klemmkasten (23) außerhalb des Sockels (12) des Isolators (7) geführt sind.

8. Kombinierter Wandler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausleitungsrohr (22) koaxial in einer Öffnung des Fundaments (11) des Stromwandlers (2) geführt ist.

9. Kombinierter Wandler nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungswandler (2) unten, also in Richtung zum Stromwandler (3), einen Stecker (24) einer Vielfachsteckvorrichtung aufweist, an die seine Sekundärausleitungen (21) angeschlossen sind, und daß eine Kupplung (25) der Vielfachsteckvorrichtung im oberen Teil bzw. oberhalb des Stromwandlers (3) angeordnet ist.

10. Kombinierter Wandler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusammenstecken der Steckverbindung (24, 25) beim Aufsetzen des Trageflansches (8) auf den Isolator (7) selbsttätig erfolgt, wobei die Steckverbindung (24, 25) ein Axialspiel sowie Kodierelemente (37) aufweist, beispielsweise in Form von Nuten und Federn oder von Stiften und Bohrungen.

11. Kombinierter Wandler nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärausleitungen (21) von der Kupplung (25) entlang einer das Sekundärsystem (5, 6) des Stromwandlers (3) umgebenden Gießharzumhüllung nach unten zum Ausleitungsrohr (22) geführt sind.

12. Kombinierter Wandler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärausleitungen (21) in die Gießharzumhüllung eingeformt sind.

13. Kombinierter Wandler nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Stecker (24) unten an einem das Sekundärsystem (17, 18) des Spannungswandlers (2) umgebenden Gießharzkörper angebracht oder angeformt ist.

14. Kombinierter Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenkern (16) des Spannungswandlers (2) als Mantelkern ausgebildet ist.

15. Kombinierter Wandler nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelkern in horizontaler Ebene verlaufend angeordnet ist.

16. Kombinierter Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß auf allen Innenflächen des Eisenkerns (16) des Spannungswandlers (2) Abschirmungen (26) angebracht sind.

17. Kombinierter Wandler nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmungen (26) am zum Stromwandler (3) hinweisenden Ende nach unten auswärts ballig ausgebildet sind.

18. Kombinierter Wandler nach einem der Ansprüche 3 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärleiter (4) des Stromwandlers (3) aus wenigstens zwei voneinander isolierten parallelen Strängen besteht, die außerhalb des Wandlergehäuses wahlweise parallel oder in Serie schaltbar sind.

19. Kombinierter Wandler nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärleiter (4) des Stromwandlers (3) als koaxialer Doppelleiter ausgebildet ist.

20. Kombinierter Wandler nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Leiter aus einem rohrförmigen Außenleiter und der andere aus einem dazu koaxial angeordneten Innenleiter besteht, der wenigstens teilweise durch ein festes Dielektrikum, insbesondere Gießharz, von dem Außenleiter getrennt und in diesem lagefixiert ist.

21. Kombinierter Wandler nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärleiter (4) des Stromwandlers (3) aus vier voneinander isolierten parallelen Strängen besteht, die außerhalb des Wandlergehäuses wahlweise parallel, in Serie oder parallelpaarweise in Serie schaltbar sind.

22. Kombinierter Wandler nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die wahlweise Umschaltung der Stränge durch Kontaktlaschen (27, 28, 29) erfolgt, wobei zwei halbkreisförmige Rückleiter (30) als Verbindungsleiter zwischen den Strängen dienen.

23. Kombinierter Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenkern (5) des Stromwandlers (3) aus mehreren nebeneinander angeordneten, mit Sekundärwicklungen versehenen Ringkernen besteht, von denen einer oder mehrere als Meßkerne oder für Schutzzwecke einsetzbar sind.

24. Kombinierter Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenkern (16) und der Anfang der untersten Lage der Hochspannungswicklung (17) des Spannungswandlers (2) auf Hochspannungspotential liegen und das Potential der einzelnen Lagen der Hochspannungswicklung (17) bis zum Ende der obersten Lage auf Null abnimmt.

25. Kombinierter Wandler nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß über der obersten Lage der Hochspannungswicklung (17) eine mit der Abschirmelektrode (19) versehene Sekundärwicklung (18) angeordnet ist.

26. Kombinierter Wandler nach einem der Ansprüche 2 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklungen (6) einschließlich des bzw. der Eisenkerne (5) des Stromwandlers (3) auf dem aus vier Metallstützen (36) bestehenden Fundament (11) ruhen, die auf dem Sockel (12) im Quadrat angeordnet und oben durch eine Metallplatte (33) mechanisch miteinander verbunden sind.

27. Kombinierter Wandler nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen der Ausleitungsstelle (34) an der Unterseite des Sekundärsystems (5, 6) und dem Ausleitungsrohr (22) mechanisch als längsverschiebbare Steckverbindung ausgebildet ist.

28. Kombinierter Wandler nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende des Ausleitungsrohres (22) nach Art eines Gleitsitzes von einer oder mehreren Kontaktfedern (35), beispielsweise als im Ring um das Ausleitungsrohr (22) angeordnete Ringkontaktfedern, vorzugsweise als mehrfach geschlitzter Kragen, koaxial umgeben und federnd gehalten ist.

29. Kombinierter Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolator (7) aus Porzellan, Epoxydharz oder aus einem Verbundwerkstoff hergestellt ist, der aus einem Rohr aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) mit angegossenen Silikonrippen besteht.

30. Kombinierter Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Trageflansch (8) eine Berstscheibe (32) angebracht ist, die eine in dem Trageflansch (8) vorgesehene Bohrung (38) gasdicht abschließt.

31. Kombinierter Wandler nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (38) zum Entfernen eines während der Montage benötigten Montagegestelles aus dem Innenraum des Isolators (7) nach dem Zusammenbau des Wandlers (1) dient.