Stufentransformator mit einem Isolierstoffzylinder für einen Stufenschalter

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Isolierstoffzylinder gemäß Oberbegriff des Patentanspruches.

[0002] Derartige Isolierstoffzylinder werden üblicherweise als Wickelhohlkörper ausgeführt, und zwar wird der Wickel trocken auf einen Wickeldorn aufgebracht, wonach das Ganze in eine geschlossene zylindrische Form kommt und evakuiert wird, um dann mit Expoxydharz aufgefüllt zu werden. Als Wickelmaterial werden entweder durchgehende Fäden oder auch Gewebebahnen verwendet. Mit dieser Methode lassen sich hochwertige Isolierstoffzylinder mit insbesondere hoher mechanischer Festigkeit herstellen. Bei den genannten Isolierzylindern kommt es jedoch oft nicht allein auf die mechanische Beanspruchung des Wickelhohlkörpers an, sondern zur mechanischen Beanspruchung kommen spezielle dielektrische Beanspruchungen hinzu, insbesondere wenn an unterschiedlichen Stellen in der Zylinderwand Kontakte unterschiedlichen elektrischen Potentials sitzen. Hier spielt die Spannungsbeanspruchung zwischen den einzelnen Kontakten eine besondere Rolle.

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, den eingangs genannten Isolierstoffzylinder so zu verbessern, daß die Zylinderwand neben einer ausreichende mechanischen Festigkeit vor allem eine hohe dielektrische Festigkeit für möglichst alle Richtungen aufweist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruches angegebenen Mittel gelöst.

[0004] Die Erfindung geht von der Tatsache aus, daß die Wand eines Isolierstoffzylinders aus Epoxydharz mit einer gewickelten Armierung aus Glasfasern, die unter Vakuum ausgehärtet ist, nicht als homogenes Isoliermaterial angesehen werden kann. Bei einem solchen Material muß die dielektrische Festigkeit abhängig von der Beanspruchungsrichtung gesehen werden. Dabei sind vorzugsweise zwei Beanspruchungsrichtungen zu betrachten, und zwar die Beanspruchung in Faserrichtung und die Beanspruchung quer zur Faserrichtung. Dabei wird die Beanspruchung in Faserrichtung immer ungünstigere Werte ergeben als eine Beanspruchung quer zur Faserrichtung. Die Ursache dafür ist darin zu sehen, daß einzelne Fäden mitunter nicht einwandfrei vom Harz benetzt sind und es damit zu gerichteten Durchschlagskanälen entlang den Fäden zwischen zwei Punkten unterschiedlichen Potentials kommen kann. Wird nun - wie vorgeschlagen - die gewickelte Armierung ausschließlich aus einer mehrlagig gewickelten Glasfasermatte, die eine Faserstruktur aus kurzen ungerichteten Fasern aufweist, hergestellt, kann es nicht mehr zu einer direkten Kanalbildung zwischen Metallteilen unterschiedlichen Potentials kommen. Hierbei ist wesentlich, daß dies infolge der ungerichteten Kurzfasern für alle beliebigen Richtungen gilt. Für eine mitunter unregelmäßige Anordnung von Kontakten unterschiedlichen Potentials in der Zylinderwand braucht also nicht mehr besonders berücksichtigt zu werden, ob die dielektrische Beanspruchung quer zur Faser oder längs zur Faser auftritt. Der mit der Erfindung erzielte Vorteil ist also darin zu sehen, daß insgesamt die dielektrische Spannungsfestigkeit der Zylinderwand für jede beliebige Richtung verbessert ist. D.h., bei der Anordnung von Kontakten in der Zylinderwand braucht praktisch der Faserverlauf der Armierung nicht mehr besonders berücksichtigt zu werden.

[0005] Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung sind z.B. Isolierstoffzylinder für Stufenschalter von Stufentransformatoren, und zwar speziell Isolierstoffzylinder als Tragkonstruktion für die feststehenden Stufenkontakte eines Stufenwählers. Will man die Tragkonstruktion eines derartigen Stufenwählers - die üblicherweise als Käfig aus Isolierstäben ausgeführt ist - als geschlossenen Isolierstoffzylinder ausführen, so treten wegen der Vielzahl der anzuordnenden feststehenden Stufenkontakte unterschiedlichen Potentials erhebliche Probleme bezüglich der dielektrischen Beanspruchung des Isoliermaterials auf. Bei einem mit fortlaufenden Fäden gewickelten Isolierstoffzylinder läßt es sich praktisch nicht vermeiden, daß die gewickelten Fäden direkt von einem Stufenkontakt zum anderen verlaufen, so daß die dielektrische Festigkeit des Isolierstoffes dann nicht mehr ausreichend ist. Durch die Verwendung einer Matte aus ungerichteten Kurzfasern als Wickelmaterial wird dies Problem gelöst. Natürlich ist die mechanische Festigkeit eines derartigen Isolierstoffzylinders gegenüber einem Isolierstoffzylinder, dessen Wickel aus durchgehenden Fäden aufgebaut ist, geringer. Dies kann jedoch beim Anwendungsbeispiel in Kauf genommen werden, da der genannte Isolierstoffzylinder z.B. keine Druckdifferenzen zwischen innen und außen aufzunehmen hat.

Ansprüche

Isolierstoffzylinder für hohe dielektrische Beanspruchungen, der aus unter Vakuum aushärtbaren Harzsystemen mit einer gewickelten Armierung aus Glasfasern besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die gewickelte Armierung ausschließlich aus einer mehrlagig gewickelten Glasfasermatte besteht, deren Faserstruktur aus kurzen ungerichteten Fasern aufgebaut ist.