CH302955A - Kombinierter Strom- und Spannungswandler mit offenem Eisenkern für hohe Spannungen. - Google Patents

Description

      Kombinierter    Strom- und     Spannungswandler    mit offenem Eisenkern für hohe     Spannung    n    Kombinierte Strom- und     Spannungswand-          ler    sind in verschiedenen Variationen bekannt.  Immer geht es dabei darum, eine billigere und       raumsparendere        Lösung    als bei zwei getrenn  ten Wandlern zu finden. Meist können durch  die Kombination eine Hochspannungsdurch  führung     und        ein    Kessel gespart werden, und  die     3lontagekosten    reduzieren sich.  



  Besonders interessant werden die Einspa  rungen bei Höchstspannung. Bei solcher baut  die moderne Konstruktionstechnik fast aus  nahmslos den     Aktivteil    des     Spannungswand-          lers,    der primärseitig stets einpolig geerdet  wird und dessen Potential nach oben ansteigt,  in den Isoliermantel ein, welcher dann seiner  seits beträchtliche Durchmesser annimmt und  einen erheblichen Teil des     Wandlerpreises     kostet.  



  Da nun aber Spannungswandler der ge  nannten Art infolge ihres abgestuften Span  nungsaufbaues in der Längsrichtung eine  konische Form mit     Verjüngung    nach unten  aufweisen, anderseits der Isoliermantel sich  aus Gründen der Montage dieser Form nicht  anpassen kann, sondern angenähert zylin  drisch sein muss, so resultiert eine relativ  schlechte Ausnützung des Innenraumes des  teuren Isolators.  



  Die Erfindung     bezweekt    nun, -dem     Span-          nungswandler    eine solche Form zu geben,  dass er, mit dem Stromwandler kombiniert,  den     Isolatorinnenraum    möglichst gut ausfüllt  und somit einen relativ kleinen     Isolatordurch-          messer    ergibt.

      Diese     Forderung    wird am besten dann er  füllt, wenn der einpolig geerdete     Spannungs-          wandler    einen offenen geerdeten     Stabkern    be  sitzt, dessen Isolation am     Spannungsanschluss-          ende    elektrisch leitend     umhüllt    ist und der  Stromwandler eine in einer aussen geerdeten  Isolierhülle     befindliche,    ringförmige Primär  wicklung besitzt, wobei der die     Zuleitungen     enthaltende Stiel des Stromwandlers einer  seits und der     Spannungswandler    anderseits  eine in entgegengesetzter Richtung konisch  zulaufende Form besitzen,

   so dass die Summe  der Aussendurchmesser von Stiel- und Span  nungswandler mindestens längs der ganzen  axialen     Erstreckung    des bewickelten Teils des  Spannungswandlers annähernd konstant     ist.     



  In     Fig.1    ist ein Ausführungsbeispiel der  Erfindung im Schnitt dargestellt.  



  Die mit 1 bis 7 bezeichneten Teile bilden  den aktiven Teil des Spannungswandlers. 1 ist  der     Stabkern,    der     um    eine gewisse Länge die  Wicklungen beidseitig überragt zwecks Ver  minderung des magnetischen Widerstandes.  Demselben Zweck dient der lamellierte ma  gnetische Kollektor 2, der bei genügender  Länge des untern Stumpfes auch weggelassen  werden kann. 3 ist die Isolation zwischen       Sekundärwicklung    und dem geerdeten Eisen  kern. Über der Sekundärwicklung 4 liegt die  Hochspannungsisolation 5:

   Ihre äussere Ober  fläche wird da, wo sie die Hochspannungs  spulen überragt,     mit    einem galvanisch leiten  den Überzug 6 versehen, der an das Poten  tial der     Eingangsspule        gelegt    wird. Da das      untere Ende der Hochspannungswicklung an  Erde liegt, wird die Hochspannungsisolation  radial abgestuft. Die Hochspannungsspulen 7  haben daher stark verschiedene Wicklungs  durchmesser, was dem Äussern. des aktiven  Teils des     Spannungswandlers    die konische  Form verleiht.  



  Der Stromwandler ist     ein        Wicklungswand-          ler    der     -Ringtype.    Sein aktiver Teil besteht  zur Hauptsache aus den Teilen 8 bis 14, näm  lich der     Primärwicklung    8, dem Hochspan  nungsbelag oder     Metallring        9a    mit Rohransatz  9b, der     Hochspannungsisolation    aus     ölgetränk-          tem    Kabelpapier 10, dem Erdbelag 11,

   der       Sekundärwicklung    12 und dem     lamellierten     Eisenkern     13a.    Die Zu- und Ableitung zur       Stromwandler-Primärwicklung    liegen in dem  zylindrischen Kanal im  Stiel  14 des     Wand-          lers.    Unterhalb der Stelle 15 muss die Isola  tion des Stiels für die gesamte zwischen Hoch  spannungsleiter und Erde auftretende Poten  tialdifferenz     dimensioniert    sein.

   Um den Ein  satz von     Gleitentladungen    durch zu hohe  Feldkonzentration an der Oberfläche des     Wik-          k:els,    an der Trennstelle zwischen Papier und  Öl bei 15     zu    vermeiden, gibt man der Isolation  am Stiel eine nach oben sich konisch verjün  gende Form.  



  Zur     guten    Ausnützung des zylindrischen       Hohlraiunes        innerhalb    des Isoliermantels 16  ist es zudem wichtig, die beiden konischen Ge  bilde nahe aneinander zu bringen, was dank  dem im gleichen     Sinne    stattfindenden axialen  Potentialverlauf auf den Manteloberflächen  der beiden Konusse geschehen darf.  



       Am    Stromwandler ist indes der Potential  verlauf nicht wie beim     Spannungswandler    an  genähert proportional dem Abstand vom An  schlussende, sondern er ist nahe dem geerde  ten Rand am steilsten. Um     diesen    Nachteil  zu beheben, wird das Potential     längs    des        Stiels     elektrisch gesteuert durch Potential-,       ringe    19, die     in    zum Stiel     senkrechten    Ebenen  liegen und     mit    Spulen des     Spannungswand-          lers    geeignet verbunden sind,

   wodurch eine  gleichmässige axiale     Spannungsverteilung     längs des     Stromwandlerstiels    gewährleistet ist.    17     ist    der Kessel für den Stromwandler  unterteil und 18 das Expansionsgefäss für  den ganzen kombinierten     Wandler.    Dieses  Expansionsgefäss wird durch den aus dem  obern Kernstumpf des     Spannungswandlers     austretenden Kraftfloss teilweise durchsetzt,  was zu     Wirbelstromverlusten    in diesem Gefäss  führen kann.

   Um diese zu reduzieren und  gleichzeitig an     Überschlagslänge    von Pol bis  Erde zu gewinnen,     wird    der Boden     und    die  Wand des Expansionsgefässes mit dem dar  unter befindlichen     Isoliermantel    aus einem  einzigen keramischen Stück geformt, was als  Variante in     Fig.    4 dargestellt ist. Das Expan  sionsgefäss könnte auch aus Glas oder einem  Giessharz bestehen. Sollen diese Verluste ganz  verschwinden, so wird auch der     Abschluss-          deckel    20 des Gefässes     aus    keramischem Ma  terial hergestellt.  



  Um eine weitere Verkleinerung des     Iso-          liermantels    und der Ölmenge zu erzielen, wird  der Kern des Spannungswandlers im Quer  schnitt nicht rund, sondern oval oder ellip  senförmig gewählt und die Spulen ebenso ge  formt, wie dies     Fig.    3 zeigt.  



  Bekanntlich können bei Stromwandlern  die Winkel- und     übersetzungsfehler    bei glei  chem Kernmaterial, unveränderter Kerngrösse,  Bürde und     Amperewindungszahl    verbessert  werden, indem man das Kerneisen durch Vor  magnetisierung künstlich auf höhere Induk  tion bringt, wodurch die wirksame     Permea-          bilität    erhöht und der     MagnetisierLuigsstrom     verkleinert wird. Die künstliche     Induktions-          erhöhung    kann beispielsweise durch Verwen  dung einer Hilfswicklung, die von     einer     Fremdquelle oder aber durch die Sekundär  wicklung des Wandlers selbst gespeist wird,  erzeugt werden.  



  Beim beschriebenen kombinierten Strom  spannungswandler wird der Streufloss, der  vom untern Kernstumpf des     Spannungswand-          lers    in den Kessel dringt, teilweise den Strom  wandlerkern durchsetzten und im Sinne oben  erwähnter     Vormagnetisierung    fehlererniedri  gend wirken. Diese Erscheinung ist besonders  wirksam bei niedrigen     Arbeitsinduktionen,    wie  sie bei     Messwandlern    bei den     Eichpunkten    von           1/1o    Nennstrom und 1/4     Nennbürde    vorkom  men.

   Bei Relaiswandlern, die im Sättigungs  gebiet arbeiten, ist die vormagnetisierende  Wirkung     unerwünscht.    Hier     ist    sie zwar ohne  hin unbedeutend und kann sogar praktisch  ganz ausgeschaltet werden durch Placieren  des     Stromwandlerkernes    in eine vom untern  Streustumpf entferntere Lage, wie bei 13b  angedeutet.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Kombinierter Strom- und Spannungs wandler für hohe Spannungen mit einpolig geerdetem Spannungswandler, dadurch ge kennzeichnet, dass der Spannungswandler einen offenen geerdeten Stabkern aufweist, dessen Isolation am Spannungsanschlussende elektrisch leitend umhüllt ist und der Strom wandler eine in einer aussen geerdeten Iso- lierhülle befindliche, ringförmige Primär wicklung besitzt, wobei der die Zuleitungen enthaltende Stiel des Stromwandlers einer seits und der Spannungswandler anderseits eine in entgegengesetzter Richtung konisch zulaufende Form besitzen,

   so dass die Summe der Aussendurchmesser von Stiel und Span- nungswandler mindestens längs der ganzen axialen Erstreckung 'des bewickelten Teils des Spannungswandlers annähernd konstant ist. UNTERANSPRÜCHE: 1. Kombinierter Wandler nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass zur gleichmässigen axialen Spannungsverteilung längs des Stiels des Stromwandlers Potential- ringe angebracht sind, die an in der Nachbar schaft liegende Primärspulen des Spannungs- wandlers angeschlossen sind. 2.

   Kombinierter Wandler nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Ex pansionsgefäss aus keramischem Werkstoff be steht. 3. Kombinierter Wandler nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Ex pansionsgefäss aus Glas besteht. 4. Kombinierter Wandler nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Ex pansionsgefäss aus einem Niederdruck-Giess- harz besteht. 5.

   Kombinierter Wandler nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Ex pansionsgefäss mit dem Isoliermantel einen zusammenhängenden keramischen Körper bil det. 6. Kombinierter Wandler nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Dek- kel des Expansionsgefässes aus keramischem Material besteht. 7.

   Kombinierter Wandler nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkern des Stromwandlers im Ring der Pri märwicklung so angeordnet ist, dass das Streu feld des Spannungswandler-Rückflusses vor magnetisierend auf ihn einwirkt. B. Kombinierter Wandler nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass durch Placieren des Stromwandlerkernes in eine vom untern Streustumpf des offenen Kernes entfernte Lage die vormagnetisierende Wir- kung des Streuflusses ausgeschaltet ist.