<Desc/Clms Page number 1>
Giessharzisolierter Spannungswandler Der, bezogen auf die Bevölkerungsdichte, stark angewachsene Bedarf an elektrischer Energie in Grossstädten und die Vergrösserung solcher Versorgungsgebiete bringt es mit sich, dass das Problem der Energieversorgung ausschliesslich über ein das Gebiet überspannendes Mittelspannungsnetz nicht mehr zu lösen ist. Man ist vielmehr gezwungen, die elektrische Energie mit Hochspannung bis an einige zentrale, innerhalb des Versorgungsgebietes liegende Punkte heranzubringen und von dort mit Mittelspannung zu verteilen.
Es ist daher notwendig, innerhalb des äusserst dicht besiedelten Stadtraumes Hochspannungs-Um- spannstationen zu errichten. Wirtschaftliche Erwägungen zwingen zur Beschränkung auf kleinstem Raum und Beachtung grösstmöglicher Sicherheit der Anlieger.
Daraus folgert, dass solche Stationen mit Geräten ausgerüstet sein sollten, die im Störungsfall nicht zu Explosionen und heftigen Bränden Anlass geben können.
In diesem Zusammenhang gewinnen Spannungs- wandler mit Kunststoffisolierung, z. B. in Form der bekannten Niederdruckharze, besondere Bedeutung. Es ist bereits eine Reihe verschiedener Typen von Messwandlern mit Kunstharzisolierung für den Mittelspannungsbereich mit Erfolg eingesetzt, nicht jedoch für den Hochspannungsbereich.
Wenn man die bei Hochspannungswandlern heute mit Rücksicht auf die mess- und isolationstechnischen Belange gewählten Spulenformen bzw. Wicklungsaufbauten unter dem Gesichtspunkt einer möglichen Kunstharzisolierung betrachtet, so zeigt sich, dass derartige Wicklungsaufbauten völlig ungeeignet sind, weil die voluminösen Wicklungen die Verarbeitung entsprechend grosser Kunstharzmengen in einem Arbeitsgang Ansatz - Verguss - Aushärtung bedin- gen würden und sich dann auf Grund der technologischen Eigenschaften der Giessharze ganz erhebliche Schwierigkeiten einstellen.
Es ist nicht nur die Durchtränkung der Spuleneinheiten mit etwa 40 000 bis 60 000 dünndrähtigen Wicklungen wegen der zeitlich begrenzten Viskosität der Giessharze nach ihrem Ansatz, sondern auch die vollkommen rissefreie Aushärtung grosser dickwandiger Kunstharzblöcke infolge exothermen Reaktionsverlaufes der Polyaddition schwierig.
Um hier Verbesserungen zu erzielen, besteht erfindungsgemäss der giessharzisolierte Spannungswand- ler aus mehreren mit Ringkernen ausgerüsteten, für sich mittels Giessharz isolierten Kaskadengliedern, wobei die Ringkerne im wesentlichen über ihren gesamten Umfang mit einer solchen Zahl von Windungen bewickelt sind, dass die Summe der Windungs- zahlen der Kaskadenglieder der für die Nennspannung des Wandlers erforderlichen Gesamtwindungszahl entspricht.
Zweckmässig sind die Kaskadenglieder unter Zwischenlage von abstandhaltenden Isolierringen, welche vorzugsweise aus dem gleichen Giessharz wie die Isolation der Kaskadenglieder bestehen, zu einer Wandlereinheit übereinandergeschichtet.
Wird der erfindungsgemässe Spannungswandler mit einem Stromwandler zu einer Wandlerkombina- tion zusammengebaut, so ist gemäss einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes die die Enden der Sekundärwicklung des Stromwandlers aufnehmende schaftartige Durchführung durch den durch die aufeinandergeschichteten Kaskadenglieder gebildeten und von ihnen umschlossenen Raum der Wandlereinheit geführt.
In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel ein kombinierter Wandler dargestellt, dessen Spannungs- wandler gemäss der Erfindung aufgebaut ist. Der
<Desc/Clms Page number 2>
Spannungswandler besteht aus fünf Kaskadengliedern 1 ... 5, welche mit Ringkernen ausgerüstet sind. In der Zeichnung ist z. B. der Ringkern 6 des Kaskadengliedes 1 sichtbar; er trägt in der Reihenfolge der Aufzählung die Koppelwicklung 7, die Hochspannungswicklung 8 und die Koppelwicklung 9. Der Ringkern 6 ist hierbei im wesentlichen über seinen gesamten Umfang bewickelt.
Die Windungszahl der Hochspannungswicklung eines Gliedes ist gegenüber der Ge- samtwindungszahl eines Einzelwandlers entsprechend der Gliedzahl der Kaskade derart kleiner, dass die Summe der Windungszahlen der gesamten Kaskade der für die Nennspannung des Wandlers erforderlichen Gesamtwindungszahl entspricht. Das Kaska- denglied 1 ist ebenso wie die in gleicher Weise aufgebauten Kaskadenglieder 2, 3, 4 und 5 für sich mit Giessharz 10 isoliert.
Die Kaskadenglieder 1 ...5 sind unter Zwischenlage von abstandhaltenden Iso- lierringen 11 ... 15, die ebenfalls aus Giessharz bestehen können, zu einer Wandlereinheit übereinandergeschichtet. Der röhrenförmige Aufbau ist dann z. B. durch eine Giessharzhaube 16 abgeschlossen. Ein Sockel 17 gestattet die betriebsmässige Aufstellung des Spannungswandlers.
Da es sich bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel um einen kombinierten Wandler handelt, ist noch ein Stromwandler vorgesehen, dessen aktive Teile oberhalb des Spannungswandlers angeordnet sind. Die aktiven Teile bestehen aus dem Ringkern 18, der auf seinem Umfang aufgebrachten Sekundärwicklung 19 und dem Primärleiter 22. Sekundärwicklung und Ringkern sind mit einer Giessharzumhüllung 20 versehen, die sich über die Durchführung 21 erstreckt, welche die Enden der Sekundärwicklung 19 des Stromwandlers aufnimmt. Die Durchführung 21 ist schaftartig ausgebildet und durch den durch die aufeinandergeschichteten Kaskadenglieder 1 ... 5 gebildeten und von ihnen umschlossenen Raum der Spannungswandlereinheit geführt.
Durch diese konstruktive Anordnung wird das zwischen der schaftartigen Durchführung 21 des Stromwandlers und den einzelnen Kaskadengliedern 1 ... 5 verlaufende elektrische Feld durch die Kaskadenglieder 1 ... 5 längs der schaftartigen Durchführung 21 im Sinne einer guten Spannungsverteilung gesteuert.
Da bei dem erfindungsgemässen Spannungswand- ler die einzelnen Kaskadenglieder 1 ... 5 infolge der Ausrüstung mit Ringkernen 6 in sich geschlossene Eisenwege aufweisen, wird ihr magnetisches Feld und demzufolge die Messgenauigkeit im Gegensatz zu Kaskadengliedern mit offenen Eisenkernstümpfen nicht durch in der Nähe befindliche Eisenteile oder dergleichen beeinflusst.
Die Bewicklung fast des gesamten Ringkernumfanges ergibt die grösstmögliche Streukanallänge und dementsprechend gute Messeigenschaften. Dadurch ist gleichzeitig die Möglichkeit gegeben, eine grössere Anzahl von Kaskadengliedern hintereinan- derzuschalten, ohne dass eine wesentliche Einbusse an Messgenauigkeit auftritt.
Infolge Aufteilung in Kaskadenglieder wird die Gesamtwindungszahl entsprechend der Gliedzahl der Kaskade unterteilt, also die Windungszahl pro Kas- kadenglied klein und somit die Wicklung nicht voluminös, was die Durchtränkung mit Giessharz erleichtert. Die pro Kaskadenglied zu verarbeitende Giessharzmenge hält sich damit in beherrschbaren Grenzen.
Die Stossspannungssicherheit einer solchen Kaskade ist gross, da die kapazitive Durchsteuerung infolge der sehr grossen Kapazitäten der breitlagigen Wicklungen günstig ist.
Schliesslich ist noch zu erwähnen, dass das wirtschaftliche und fabrikatorische Risiko infolge der Herstellung kleinerer Einheiten herabgesetzt ist.