CH620546A5

CH620546A5 - Inductive, gas- or liquid-insulated voltage transformer

Info

Publication number: CH620546A5
Application number: CH1369977A
Authority: CH
Inventors: Karl Allmendinger; Gerhard Kleen
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1977-03-15
Filing date: 1977-11-10
Publication date: 1980-11-28
Also published as: NL7713025A; FR2384338A1; BE864876A; DE2712063A1; IT1094271B; IT7821084A0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen induktiven, gas- oder flüssigkeitsisolierten Spannungswandler mit einer einen Eisenkern umfassenden Hochspannungswicklung aus einer Reihe axial nebeneinander angeordneter, hintereinandergeschalteter Teilspulen, die einen treppenförmig abgestuften und durch Giessharz zusammengehaltenen Spulenverband mit einer hohlkegelförmigen Ausnehmung bilden, insbesondere für gasisolierte, metallgekapselte Hochspannungsschaltanlagen. The invention relates to an inductive, gas- or liquid-insulated voltage converter with a high-voltage winding comprising an iron core and consisting of a series of axially juxtaposed, series-connected sub-coils, which form a stepped coil assembly held together by casting resin with a hollow-cone-shaped recess, in particular for gas-insulated, metal-encapsulated high-voltage systems .

Bei einem bekannten Spannungswandler dieser Art (DT-AS 2113 617) ist der Spulenverband dadurch gebildet, dass die Teilspulen mit einem Imprägnierharz imprägniert und dabei aus dem Imprägnierharz Verbindungsstücken zwischen den einzelnen Teilspulen gegossen sind. Der bekannte Spannungswand-ler ist vor allem insofern vorteilhaft, als zu seiner Isolierung ausschliesslich Isoliergas oder eine Isolierflüssigkeit herangezogen wird; seine Herstellung bereitet aber insofern Schwierigkeiten, als das Imprägnieren der einzelnen Teilspulen mit Giessharz sehr sorgfältig vorgenommen werden muss, um Hohlräume in den Teilspulen zu vermeiden. In a known voltage converter of this type (DT-AS 2113 617), the coil assembly is formed in that the partial coils are impregnated with an impregnating resin, and connecting pieces between the individual partial coils are cast from the impregnating resin. The known voltage converter is particularly advantageous in that only insulating gas or an insulating liquid is used for its insulation; however, its manufacture presents difficulties insofar as the impregnation of the individual partial coils with casting resin must be carried out very carefully in order to avoid voids in the partial coils.

Um die Fertigung eines induktiven, gas- oder flüssigkeitsisolierten Spannungswandlers möglichst einfach zu gestalten, könnte man daran denken, in Anlehnung an einen anderen bekannten Spannungswandler (DT-AS 1 148 647) die Teilspulen der Hochspannungswicklung auf einen treppenförmig gestuften Giessharzkörper aufzubringen, der als massiver Giesskör-per Eisenkern mit Sekundärwicklung umfasst; ansonsten könnte als Isoliermaterial Isoliergas oder eine Isolierflüssigkeit Verwendung finden. Eine derartige Ausbildung eines Spannungswandlers hätte aber den Nachteil, dass die Hochspannung wegen unterschiedlich grosser Dielektrizitätskonstante des Giessharzes und des Isoliergases oder der Isolierflüssigkeit vor allem im Isoliergas oder in der Isolierflüssigkeit abgebaut würde, so dass der Wandler zur Erzielung der erforderlichen Isolierfestigkeit in radialer Richtung verhältnismässig grosse Abmessungen aufweisen müsste. Dies wäre insbesondere für einen Einsatz in gasisolierten, metallgekapselten Hochspannungsschaltanlagen nachteilig, weil dort möglichst alle Teile der Anlage und damit auch die Spannungswandler in ihren Aus-senabmessungen den Abmessungen der gemeinsamen Metallkapseln entsprechen sollen. In order to make the manufacture of an inductive, gas or liquid-insulated voltage converter as simple as possible, one could think of applying the partial coils of the high-voltage winding to a stepped cast resin body based on another known voltage converter (DT-AS 1 148 647), which is more massive Giesskör-per includes iron core with secondary winding; otherwise, insulating gas or an insulating liquid could be used as the insulating material. Such a design of a voltage converter would have the disadvantage that the high voltage would be reduced due to the different dielectric constant of the casting resin and the insulating gas or the insulating liquid, especially in the insulating gas or in the insulating liquid, so that the converter would be relatively large in the radial direction in order to achieve the required insulating strength Should have dimensions. This would be disadvantageous in particular for use in gas-insulated, metal-encapsulated high-voltage switchgear, because there all the parts of the system and thus the voltage transformers should correspond in their outer dimensions to the dimensions of the common metal capsules.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen induktiven, gas- oder flüssigkeitsisolierten Spannungswandler vorzuschlagen, der keine besondere fertigungstechnische Probleme bereitet und günstige Abmessungen aufweist. The invention is therefore based on the object of proposing an inductive, gas- or liquid-insulated voltage converter which does not cause any particular manufacturing problems and has favorable dimensions.

Zur Lösung dieser Aufgabe bildet bei einem induktiven, gas-oder flüssigkeitsisolierten Spannungswandler der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäss das Giessharz einen vorgefertigten Giessharzkörper, der auf seiner ganzen Länge die gleiche Gesamtdicke und mehrere ringförmige, sich in dieser Dicke erstreckende Kammern zur Aufnahme der Teilspulen aufweist. To achieve this object, in the case of an inductive, gas- or liquid-insulated voltage converter of the type described at the outset, the casting resin according to the invention forms a prefabricated casting resin body which has the same overall thickness over its entire length and a plurality of annular chambers which extend in this thickness to accommodate the partial coils.

5 Der erfindungsgemässe Spannungswandler bietet den Vorteil, dass infolge Verwendung eines vorgefertigten Giessharz-körpers mit schmalen Kammern in diese Kammern die Teilspulen der Hochspannungswicklung so eingebracht werden können, dass sie dem Isoliergas oder der Isolierflüssigkeit zugäng-io lieh sind; eine besondere Isolierung der einzelnen Lagen des erfindungsgemässen Spannungswandlers ist nicht erforderlich, weil bei der schmalen Ausführung der Kammern die einzelnen Lagen verhältnismässig kurz sind; die Lagenspannungen sind-daher verhältnismässig klein und werden allein durch das ein-i s gedrungene Isoliergas oder die Isolierflüssigkeit abgebaut. Isolierfolien sind bei dem erfindungsgemässen Spannungswandler zwischen den einzelnen Lagen der Teilwicklungen daher nicht erforderlich; werden sie benutzt, dann dienen sie im wesentlichen als Wickelhilfe zur Distanzierung der einzelnen Lagen. 2o Aufgrund des Aufbaues der Hochspannungswicklung des erfindungsgemässen Spannungswandlers wird eine hohe Einsatzfestigkeit bei Teilentladungen somit auch denn noch erreicht, wenn in die Teilspulen eingewickelte Folien altern sollten. 5 The voltage converter according to the invention offers the advantage that, due to the use of a prefabricated cast resin body with narrow chambers, the partial coils of the high-voltage winding can be introduced into these chambers in such a way that they are accessible to the insulating gas or the insulating liquid; A special insulation of the individual layers of the voltage converter according to the invention is not necessary because the individual layers are relatively short in the narrow design of the chambers; the layer tensions are therefore relatively small and are reduced solely by the insulated gas or the insulating liquid. Insulating films are therefore not required in the voltage converter according to the invention between the individual layers of the partial windings; if they are used, they essentially serve as a winding aid for distancing the individual layers. 2o Because of the structure of the high-voltage winding of the voltage converter according to the invention, a high operational stability in partial discharges is thus achieved even if foils wrapped in the partial coils should age.

Durch die Verwendung eines vorgefertigten Giessharzkör-25 pers mit geringer Wandstärke ist eine Beeinflussung der Spannungsverteilung durch das Giessharz des Giessharzkörpers vernachlässigbar klein, so dass bei dem erfindungsgemässen Spannungswandler in vorteilhafter Weise der Spannungsabbau innerhalb des aus Teilspulen bestehenden Spulenverbandes 30 durch Isoliergas oder durch eine Isolierflüssigkeit, also durch ein Isoliermaterial mit gleich grosser Dielektrizitätskonstante, erfolgt. Die Abmessungen des erfindungsgemässen Spannungswandlers bleiben daher trotz der Verwendung eines Giessharzkörpers und damit besonders einfacher Fertigung der Hoch-35 spannungswicklung vorteilhaft klein. By using a prefabricated cast resin body with a small wall thickness, influencing the voltage distribution by the cast resin of the cast resin body is negligibly small, so that in the voltage converter according to the invention, the voltage reduction within the coil assembly 30 consisting of partial coils by insulating gas or by an insulating liquid is advantageous. that is, by means of an insulating material with the same dielectric constant. The dimensions of the voltage converter according to the invention therefore advantageously remain small, despite the use of a cast resin body and thus particularly simple manufacture of the high-35 voltage winding.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäss ausgebildeten Spannungswandlers im Schnitt dargestellt. To explain the invention, an exemplary embodiment of a voltage converter designed according to the invention is shown in section in the figure.

Der dargestellte Spannungswandler enthält einen Eisen-40 kern 1, auf den eine Sekundärwicklung 2 aufgebracht ist. An beiden Stirnseiten der Sekundärwicklung 2 befinden sich Ringkörper 3 und 4. Der Ringkörper 3 ist von einem Ende 5 eines vorgefertigten Giessharzkörpers 6 umfasst, der eine hohlkegelförmige Ausnehmung 7 aufweist und dünnwandig ausgebildet 45 ist. An seinem weiten 8 Ende stützt sich der vorgefertigte Giessharzkörper 6 mittels Stützelementen 9 auf den anderen Ringkörper ab. The voltage converter shown contains an iron 40 core 1, to which a secondary winding 2 is applied. Ring bodies 3 and 4 are located on both end faces of the secondary winding 2. The ring body 3 is encompassed by one end 5 of a prefabricated casting resin body 6, which has a hollow-conical recess 7 and is thin-walled 45. At its wide 8 end, the prefabricated cast resin body 6 is supported on the other ring body by means of support elements 9.

Der vorgefertigte Giessharzkörper 6 weist mehrere schmale Kammern 10,11,12,13,14 und 15 auf, in denen Teilspu-5o len 16,17,18,19,20 und 21 untergebracht sind. Die Teilspulen sind vorzugsweise als Lagenwicklung ausgeführt. Zwischen den einzelnen Kammern weist der vorgefertigte Giessharzkörper 6 ringförmige Erweiterungen 22 bzw. umlaufende Ausnehmungen 23 in abwechselnder Reihenfolge auf, um die Schlag-55 länge zwischen den einzelnen Teilspulen der Hochspannungswicklung zu vergrössern. The prefabricated casting resin body 6 has a plurality of narrow chambers 10, 11, 12, 13, 14 and 15, in which partial spools 5, 16, 17, 18, 19, 20 and 21 are accommodated. The coil sections are preferably designed as a layer winding. Between the individual chambers, the prefabricated casting resin body 6 has annular extensions 22 or circumferential recesses 23 in an alternating sequence in order to increase the length of the lay between the individual partial coils of the high-voltage winding.

Aussen ist der vorgefertigte Giessharzkörper 6 mit den Teilwicklungen 16 bis 21 von einer ringförmigen Hochspannungselektrode 24 umgeben, die über einen Hochspannungsan-bo schluss 25 an Hochspannung angeschlossen ist. Über eine Verbindungsleitung 26 ist die Hochspannungselektrode 24 mit der Teilspule 21 auf höchstem Potential verbunden. Outside, the prefabricated casting resin body 6 with the partial windings 16 to 21 is surrounded by an annular high-voltage electrode 24, which is connected to a high voltage via a high-voltage connection 25. The high-voltage electrode 24 is connected to the partial coil 21 at the highest potential via a connecting line 26.

Durch die beschriebene Anordnung der Hochspannungswicklung zwischen der Hochspannungselektrode 24 und der es Sekundärwicklung 2 ergibt sich eine gute kapazitive Durchkopplung (Zylinderfeld) der Hochspannungswicklung und somit eine hohe Stossspannungsfestigkeit des Spannungswandlers. The described arrangement of the high-voltage winding between the high-voltage electrode 24 and the secondary winding 2 results in a good capacitive coupling (cylinder field) of the high-voltage winding and thus a high surge voltage resistance of the voltage converter.

Der erfindungsgemässe Spannungswandler lässt sich nicht nur - wie in der Figur dargestellt - in einstufiger Bauweise ausführen, sondern auch mit Vorteil zum Aufbau eines Kaskadenspannungswandlers benutzen. In einem solchen Falle würde die The voltage converter according to the invention can not only be implemented in a single-stage construction, as shown in the figure, but can also be used advantageously to construct a cascade voltage converter. In such a case, the

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dargestellte Sekundärwicklung 2 die Funktion einer Koppelwicklung übernehmen und innerhalb der Hochspannungselektrode 24 wäre eine weitere Wicklung anzuordnen, die dann die Sekundärwicklung darstellen würde. Secondary winding 2 shown assume the function of a coupling winding and a further winding would be to be arranged within the high-voltage electrode 24, which would then represent the secondary winding.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

620546 PATENT CLAIMS

1.Inductive, gas or liquid-insulated voltage converter with a high-voltage winding comprising an iron core made up of a series of axially arranged, series-connected sub-coils, which form a stair-step-shaped coil assembly held together by casting resin with a hollow-conical recess, in particular for gas-insulated, metal-encapsulated high-voltage switchgear characterized in that the casting resin forms a prefabricated casting resin body (6) which has the same total thickness over its entire length and a plurality of annular chambers extending in this thickness for receiving the partial coils.

2. Voltage converter according to claim 1, characterized in that the casting resin body (6) is supported at its wide end (8) via support elements (9) on the iron core (1).