DE8014832U1

DE8014832U1 - Induktiver spannungswandler fuer eine vollisolierte, metallgekapselte hochspannungsschaltanlage

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Publication number: DE8014832U1
Application number: DE19808014832U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-05-30
Filing date: 1980-05-30
Publication date: 1980-08-28
Also published as: ZA813613B; EP0041917B2; ATE12437T1; EP0041917A2; EP0041917A3; EP0041917B1

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen
Berlin und München VPA 80 G 3744 DE

Induktiver Spannungswandler für eine vollisolierte,
metallgekapselt Hochspannungsschaltanlage h

Die Neuerung geht von einem induktiven Spannungswand- %

ler für eine vollisolierte, metallgekapselte Hoch- \

Spannungsschaltanlage mit einem an die Metallkapsel
der Schaltanlage anflanschbaren Kessel aus, in dem
sich das aktive System des Spannungswandlers befindet
und in dem eine Hochspannungszuleitung endet. ι

Bei einem bekannten induktiven Spannungswandler dieser ■* Art (DE-AS 24 52 056) ist die Hochspannungswicklung ^H

des aktiven Systems von einer ringförmigen Hochspannungs- f elektrode umfaßt. Mit der Hochspannungselektrode ist > eine Hochspannungszuleitung mechanisch und elektrisch ₅ verbunden. Die Hochspannungszuleitung ist in einem
Abschlußisolator des Kessels befestigt. λ

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen induk- ^>?

tiven Spannungswandler für eine vollisolierte, metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage so zu verbessern, « daß auch bei anormalen Betriebszuständen mit drohendem
grcßem Stran durch die Primärwicklung eine mechanische
Beschädigung des Wandlers nicht auftreten kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe befindet sich bei einem
induktiven Spannungswandler der eingangs angegebenen
Art neuerungsgemäß im Kessel eine Widerstandseinrichtung,
und die Widerstandseinrichtung erstreckt sich von der

Hochspannungszuleitung zum aktiven System.

Kr 3 Sby / 29.05.1980

• - 2 - VPA 80 G 3744 DE

^:, Der Neuerung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß ins-

; besondere an Kabel angeschlossene,induktive Spannungs-

5: wandler bei Entladungsvorgängen primärseitig mit einem

:■ derart großen Strom beaufschlagt werden können, daß nicht

I 5 nur thermische, sondern auch mechanische Überladung

jf des Spannungswandlers eintritt; die mechanische Über-

I lastung kann dabei so groß werden, daß der gesamte

I induktive Spannungswandler nachhaltig beschädigt wird.

H Wird im Kessel eines induktiven Spannungswandlers für

I 10 vollisolierte, metallgekapselte Hochspannungsschalt-

If anlagen eine Widerstandseinrichtung untergebracht, die

|i sich von der Hochspannungszuleitung zum aktiven System

I erstreckt, dann wird dadurch der Strom durch die Primär-

I wicklung des Spannungswandlers verringert und damit

I 15 auch eine mechanische Überlastung vermieden. Durch die

I Unterbringung der Widerstandseinrichtung in der Weise,

h daß sie sich von der Hochspannungszuleitung zum aktiven

|ίί System erstreckt ist erreicht, daß der Kessel des Span-

?; nungswandlers wegen der Widerstandseinrichtung nicht

Γ 20 vergrößert zu werden braucht, weil in der Regel zwischen

I dem aktiven System und dem der Schaltanlage zugewandten

I Ende des Kessels ausreichend Raum zur Unterbringung der Widerstandseinrichtung vorhanden ist.

i, 25 Es ist zwar bekannt (DE-AS 10 77 319) ι in Reihe mit

[ der Primärwicklung einen Dämpfungswiderstand anzuordnen,

I jedoch geht aus dieser Druckschrift nur die Bchaltangs-

v mäßige Anordnung eines solchen Widerstandes hervor;

ί Angaben über eine vorteilhafte räumliche Anordnung eines

I 30 solchen Dämpfungswiderstandes insbesondere bei induktiven Spannungswandler für vollisolierte, metallgekapselte Hochspannungsschaltanlagen finden sich in dieser Druckschrift nicht.

_ 3 - ^{VPA 80 G} 3744 DE

Die Widerstandseinrichtung kann bei dem neuerungsgemäßen induktiven Spannungswandler in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein. Aus hochspannungstechnischen Gründen und vor allem zur Erzielung einer Widerstandseinrichtung mit möglichst hoher mechanischer Festigkeit hat es sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, wenn die Widerstandseinrichtung aus einem säulenförmigen Aufbau mehrerer ' Massewiderstandselemente besteht, die mittels an den Enden des säulenförmigen Aufbaus befindlicher Druckplatten zusammengehalten sind; die eine Druckplatte ist an der Hochspannungszuleitung befestigt und die andere Druckplatte mit dem aktiven System verbunden.

Um eine feste mechanische Verbindung der Widerstandseinrichtung mit der Hochspannungszuleitung zu erreichen, trägt die eine Druckplatte vorteilhafterweise einen Gewindezapfen, der von einerGewindebohrung in der Hochspannungszuleitung aufgenommen ist.

Um einen möglichst einfach montierbaren,induktiven Spannungswandler zu erhalten, ist gemäß einer Weiterbildung des neuerungsgemäßen Spannungswandlers an dem aktiven System an der der Widerstandseinrichtung zugewandten Stelle eine Steckereinrichtung angebracht, und die andere Druckplatte weist eine Ausnehmung auf; die Steckereinrichtung greift in die Ausnehmung ein. Bei der Montage des neuerungsgemäßen Spannungswandlers muß dann an der Stelle zwischen der Widerstandseinrichtung und dem aktiven System lediglich eine Steckverbindung hergestellt werden.

Um einerseits eine sicher wirkende Steckverbindung zu erreichen und um andererseits die Steckverbindung ohne Schwieligkeiten zustande bringen zu können, ist die Ausnehmung in der anderen Druckplatte zylindrisch und

• *

- 4 - VPA 80 G 3744 DE erweitert sich zum aktiven System tin trichterförmig.

Die Widerstandseinrichtung gemäß der Neuerung läßt sich grundsätzlich bei allen induktiven Spannungswandlern für vollisolierte, metallgekapselte Hochspannungsschaltanlagen unabhängig von den jeweiligen Aufbau bzw. der konstruktiven Ausgestaltung des aktiven Systems anwenden. In besonders vorteilhafter Weise läßt sich die Widerstandseinrichtung bei einem Spannungswandler mit einer die Hochspannungswicklung des aktiven Systems koaxial umfassenden Hochspannungselektrode einsetzen, wenn die Widerstandseinrichtung zwischen der Hochspannung szuleitung und der Hochspannungselektrode liegt. In diesem Falle kann die Hochspannungselektrode in konstruktiv einfacher Weise mit der Steckereinrichtung versehen werden, so daß insgesamt ein einfacher Aufbau trotz Einsatzes der Widerstandseinrichtung erzielt ist.

Die Widerstandseinrichtung selbst kann in unterschiedlicher Weise ausgeführt sein. Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn bei ihr zwischen zwei im säulenförmigen Aufbau jeweils aufeinanderfolgenden Widerstandselementen eine runde Metallscheibe liegt, die mit zwei gleich hohen Einpressungen auf verschiedenen Seiten versehen ist; die Einpressungen sind in aufeinanderfolgenden Metallscheiben in seitlicher Richtung zyklisch derart versetzt, daß eine wendeiförmige Anordnung der Massewiderstandselemente entsteht. Der wesentliche Vorteil einer derart ausgebildeten Widerstandseinrichtung besteht darin, daß mit ihr eine relativ geringe Bauhöhe erzielbar ist, was im Hinblick auf die beengten Platzverhältnisse im Kessel eines induktiven Spannungswandlers besonders vorteilhaft ist.

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- 5 - VPA 80 G 3744 DE

Eine wendeiförmige Anordnung von Widerstandselementen mit dazwischenliegende^runden Metallscheiben ist zwar bekannt (DE-PS 10 15 909 und FR-PS 1 318 052), jedoch handelt es sich bei den bekannten Anordnungen nicht um Vorwiderstände für induktive Spannungswandler, sondern um speziell ausgebildete Überspannungsableiter.

Bei der Widerstandseinrichtung weisen die Metallscheiben auf jeder Seite den Einpressungen diametral gegen- Γ

über mindestens eine weitere Einpressung zur Aufnehmung eines isolierenden Abstandselementes auf. Vorteil- ^ hafterweise sind zwei weitere Einpressungen vorgesehen, || wodurch erreicht ist, daß sich die einzelnen Metall- | scheiben bei Druckausübung auf die Druckplatten unter ?■

Ausbildung eines geraden säulenförmigen Aufbaus gegen- t

einander pressen. 5

Die Metallscheiben weisen ferner vorteilhafterweise ■

drei um 120° gegeneinander versetzte Durchgangslöcher | auf, durch die jeweils ein Spannbolzen aus Isolierwerk- I stoff geführt ist; die Spannbolzen verspannen die Druckplatten miteinander. Auf diese Weise ist ein mechanisch feste Ausgestaltung der Widerstandseinrichtung

...
errexcht.

Die Spannbolzen aus Isolierwerkstoff sind in der einen Druckplatte vorteilhafterweise durch Stifte gehalten, die in Querbohrungen der Spannbolzen eingreifen. Im Bereich der anderen Druckplatte tragen die Spannbolzen vorteilhafterweise Gewindebuchsen, auf die zu?Verspannung Muttern aufgeschraubt sind.

Um einen hochspannungstechnisch günstigen Aufbau der Widerstandseinrichtung zu erreichen, sind die Metallscheiben am Rande vorteilhafterweise mit einem umlaufenden Wulst versehen.

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₆ VPA 80 G 3744 DE

Zur Erläuterung der Neuerung ist in Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des neuerungsgemäßen induktiven Spannungswandlers mit seinen im Zusammenhang mit der Neuerung wesentlichen Teilen, in Fig. 2 ein Schnitt durch die eine Druckplatte der Widerstandseinrichtung, in

Fig. 3 ein Schnitt durch die andere Druckplatte der Widerstandseinrichtung, in

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Metallscheibe der Wider-Standseinrichtung und in

Fig. 5 ein Schnitt durch die Metallscheibe wiedergegeben.

In einem in der Fig. 1 nur teilweise dargestellten Kessel 1 ist das aktive System 2 des induktiven Spannnungswandlers untergebracht Von dem Induktiven System 2 ist in der Fig. 1 nur ein Teil eines Eisenkernes 3 und eine Hochspannungselektrode 4 dargestellt, die eine nicht erkennbare Hochspannungswicklung außen umfaßt. An der Hochspannungselektrode 4 ist außen eine Steckereinrichtung.5 angebracht, die eine elektrische Verbindung zu einer Widerstandseinrichtung 6 schafft.

Die Widerstandseinrichtung 6 enthält an ihrem in der Fig. 1 oberen Ende eine Druckplatte 7 und an ihrem

25. in der Fig. 1 unteren Ende eine weitere Druckplatte Zwischen den Druckplatten 7 und 8 befinden sich mehrere runde Metallscheiben 9, zwischen denen jeweils ein. Massewiderstandselement 10 untergebracht ist. Die Widerstandseinrichtung 6 wird durch drei Spannbolzen 11 aus Isolierwerkstoff zusammengehalten, die durch jeweils um 120° gegeneinander versetzte Durchgangslöcher 12, 13 und 14 der Metallscheiben 9 (vgl. auch die Figuren 2 und 3) geführt sind.

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- 7 - VPA 80 G 3744 DE

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist Jeder der Spannbolzen 1₄1 in Durchgangslöchem15 in der einen Druckplatte 7 geführt und dort durch Stifte ^gehalten, die durch Querbohrungen 17 geführt sind. Im Bereich der anderen Druckplatte 8 sind die Spannbolzen 11 mit jeweils einer Gewindebuchse 18 (vgl. Fig. 3) versehen. Die Gewindebuchsen 18 können auf die Spannbolzen aufgeklebt sein. Unter Zwischenlage von Tellerfedern 19 wird auf die Gewindebuchsen 18 eine Mutter 20 geschraubt und dadurch eine Spannkraft auf die Druckplatten 7 und 8 und damit auch auf die Metallscheiben 9 und die Massewiderstandselemente ausgeübt. Es entsteht somit eine Widerstandeeinrichturg 6 mit einer relativ großen mechan ischen Festigkeit.

Aus Fig. 3 ist ferner entnehmbar, daß die andere Druckplatte 8 eine Ausnehmung 21 aufweist, die zylindrisch verläuft und sich zur Hochspannungselektrode h hin trichterförmig erweitert. Dadurch ist das Einführen der Steckereinrichtung 5 in die Ausnehmung 21 bei der Montage des induktiven Spannungswandlers erleichtert.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist die eine Druckplatte 7 mit einem Gewindezapfen 22 versehen, der von einer Gewindebohrung 23 einer Hochspannungszuleitung 24 aufgenommen ist. Über den Gewindezapfen 22 erfolgt somit eine sichere mechanische und galvanische Verbindung der Widerstandseinrichtung 6 mit der Hochspannungszuleitung 24. Die Hochspannungszuleitung 24 ihrerseits

•50 ist in einem Isolator 25 eingebettet, der mittels eines Druckringes 26 unter Zwischenlage sines Dichtringes 27 an einer Abschlußplatte 28 gehalten ist. Diese Abschlußplatte 28 ist unter Zwischenlage eines weiteren Dichtungsringes 29 mit einem Flansch 30 des Kessels 1 verschraubt.

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¥ie die Figuren 4 und 5 im einzelnen zeigen, weist Jede einzelne Metallscheibe 9 auf ihren verschiedenen Seiten jeweils eine Einpressung 31 bzw. 32 auf. Diese Einpressungen sind um 120° versetzt auf der Metallscheibe 9 angebracht und sind jeweils so ausgebildet, daß sie von einer Seite aus betrachtet jeweils einmal konkav und einmal konvex gestaltet sind. Diametral den Einpressungen 31 und 32 gegenüber sind jeweils zwei weitere Einpressungen 33 und 34 vorhanden, die zur Aufnähme von nicht dargestellten zylindrischen Abstandselementen aus Isolierwerkstoff dienen. Diese Abstandselemente sind entsprechend der Höhe der . Massewiderstandselemente in ihrer Länge ausgebildet und sorgen dafür, daß bei einem Zusammendrücken der Widerstandseinrichtung 6 die einzelnen Metallscheiben 9 parallel zueinander liegen und nicht verkanten.

Bei der Bildung der Widerstandseinrichtung 6 werden die einzelnen Metallscheiben 9 jeweils so aufeinandergeschichtet,daß aufeinanderfolgende Metallscheiben in seitlicher Richtung zyklisch derart versetzt sind, daß eine wendeiförmige Anordnung der Masse Widerstandselemente 10 gebildet ist. Bei dieser Anordnung steht jeweils einer konkaven Einpressung einer Scheibe eine konvexe Einpressung der nächstfolgenden Scheibe gegenüber, wodurch die einzelnen Massewiderstandselemente sicher gehalten sind. Vor allem jedoch ist eine mechanisch sehr stabile Widerstandseinrichtung mit verhältnismäßig geringer Bauhöhe erreicht.

Mit der Neuerung ist ein induktiver Spannungswandler geschaffen, der auch bei im Falle anormaler Betriebszustände drohenden großen Strömen seinen mechanischen Aufbau beibehält, wobei diese Eigenschit ohne nachhaltiger konstruktive Änderungen erreicht ist.

Claims

• ff · ■ · ff ff «ff ·· ■·■· t· · · • · » a a t r ft if4i • ·· ♦ «J · t #·»■·» 4 # · Ι *|| <t> I« (»ft» f« Γ* - 9 - VPA 80 G 3744 DE Schutzansprüche

1. Induktiver Spannungswandler f Ur eine vollisolierte, metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage mit einem an die Metallkapsel der Schaltanlage anflanschbaren Kessel, in dem sich das aktive System des Spannungswandlers befindet und in dem eine Hochspannungszuleitung endet, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Kessel (1) eine Widerstandseinrichtung (6) befindet und daß sich die Widerstandseinrichtung (6) von der Hochspannungszuleitung (24) zum aktiven System erstreckt.

2. Spannungswandler nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandseinrichtung (6) aus einem säulenförmigen Aufbau mehrerer Massewiderstandselemente (10) besteht, die mittels an den Enden des säulenförmigen Aufbaus befindlicher Druckplatten (7, 8) zusammengehalten sind, und daß die eine Druckplatte (7) an der Hochspannungszuleitung (24) befestigt und die andere Druckplatte (8) mit dem aktiven System (2) verbunden ist.

3. Spannungswandler nach Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet, daß die eine Druckplatte (7) einen Gewindezapfen (22) trägt, der von einer Gewindebohrung (23) in der Hochspannungszuleitung (24) aufgenommen ist.

4. Spannungswandler nach Anspruch 2 oder 3 , dadurch gekennzeichnet, daß an dem aktiven System (2) an der der Widerstandseinrichtung (6) zugewandten Stelle eine Steckereinrichtung (5) angebracht ist, daß die andere Druckplatte (8) eine Ausnehmung (21) avifweist und daß die Steckereinrichtung (5) in die Ausnehmung (21) eingreift.

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5. Spannungswandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (21) zylindrisch ist und sich zum aktiven System hin trichterförmig erweitert.

6. Spannungswandler nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einer die Hochspannungswicklung des aktiven Systems koaxial umfassenden Hochspannungselektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandseinrichtung (6) zwischen der Hochspannungszuleitung (24) and der Hochspannungselektrode (4) liegt.

7. Spannungswandler nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet , daß die Hochspannungselektrode (4) die Steckereinrichtung (5) trägt.

8. Spannungswandler nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei im säulenförmigen Aufbau jeweils aufeinanderfolgenden Massewiderstandselementen (10) eine runde Metallscheibe (9) liegt, die mit zwei gleich hohen Einpressungen (31, 32) auf verschiedenen Seiten versehen ist, und daß die Einpressungen (31, 32) in aufeinander folgenden Metallscheiben (9) in seitlicher Richtung zyklisch derart versetzt sind, daß eine wendelförmige Anordnung der Massewiderstandselemente (10) entsteht.

9. Spannungswandler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Metallscheiben (9) auf jeder Seite der Einpressung (31, 32) diametral gegenüber mindestens eine weitere Einpressung (33, 34) zur Aufnahme eines isolierenden Abstandselementes aufweisen.

10. Spannungswandler nach Anspruch 8 oder 9 , dadurch gekennzeichnet, daß die

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Metallscheiben (9) drei um 120° gegeneinander versetzte Durchgangslöcher (12, 13, 14) aufweisen, daß durch die fluchtenden Durchgangslöcher (12, 13, 14) der Metallscheiben (9) (jeweils ein Spannbolzen (11) aus Isolierwerkstoff geführt ist und daß die Spannbolzen (11) die Druckplatten (7, 8) miteinander verspannen.

11. Spannungswandler nach Anspruch 10 , dadurch gekennzeichnet , daß die Spannbolzen (11) in der einen Druckplatte (7) durch Stife (16) gehalten sind, die in Querbohrungen (17) der Spannbolzen (11) eingreifen.

12. Spannungswandler nach Anspruch 10 oder 11,

dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbolzen (11) im Bereich der anderen Druckplatte (8] Gewindebuchsen (18) tragen, auf die zur Verspannung Muttern (20) geschraubt sind.

13. Spannungswandler nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallscheiben (9) am Rande mit einem umlaufenden Wulst versehen sind.