DE102012205048A1 - An end corona protection device and method of making a thermally conductive layer on an end corona shield - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Endenglimmschutzvorrichtung (10), bei welcher auf einer elektrisch isolierenden Ummantelung (14) einer elektrisch leitfähigen Leiteinrichtung (12) eine den Endenglimmschutz bewirkende, elektrisch leitfähige Beschichtung (EGS) angeordnet ist, deren spezifischer elektrischer Widerstand größer als derjenige eines Materials der Leiteinrichtung (12) ist, wobei auf der Beschichtung eine elektrisch isolierende Wärmeleitschicht (42) angeordnet ist, die eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, welche mindestens so groß ist wie eine Wärmeleitfähigkeit der den Endenglimmschutz (EGS) bewirkenden Beschichtung.The invention relates to an end corona protection device (10), in which an electrically conductive coating (EGS) causing the final corona protection is arranged on an electrically insulating sheathing (14) of an electrically conductive guide (12) whose specific electrical resistance is greater than that of a material Conductor (12), wherein on the coating, an electrically insulating Wärmeleitschicht (42) is arranged, which has a thermal conductivity which is at least as large as a thermal conductivity of the Endenglimmschutz (EGS) effecting coating.

Description

Die Erfindung betrifft eine Endenglimmschutzvorrichtung, bei welcher auf einer elektrisch isolierenden Ummantelung eines elektrisch leitfähigen Drahtes oder Stabes als Endenglimmschutz eine elektrisch leitfähige Beschichtung angeordnet ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen eines Endenglimmschutzes für eine elektrisch isolierende Ummantelung eines elektrischen Leitelements. Ein Endenglimmschutz der genannten Art ist beispielsweise aus der EP 2362399 A1 bekannt. The invention relates to an end corona protection device, in which an electrically conductive coating is arranged on an electrically insulating sheathing of an electrically conductive wire or rod as end corona protection. The invention also relates to a method for producing an end corona protection for an electrically insulating sheath of an electrical conducting element. An end corona of the type mentioned is for example from the EP 2362399 A1 known.

Bei elektrischen Betriebsmitteln mit hoher elektrischer Bemessungsspannung, insbesondere einer Bemessungsspannung über 5 kV, müssen spannungsführende Kabel und Leiterstäbe eine elektrische Isolierung aufweisen, die mit einer inneren und einer äußeren Leitschicht gegen Hohlräume und Ablösungen abgeschirmt ist. Beispiele für solche elektrischen Hochspannungsgeräte sind elektrische Generatoren, elektrische Motoren, Transformatoren, Durchführungen und elektrische Kabel. For electrical equipment with high electrical rated voltage, in particular a rated voltage over 5 kV, live cables and conductor bars must have an electrical insulation, which is shielded with an inner and an outer conductive layer against cavities and detachments. Examples of such electrical high voltage equipment include electric generators, electric motors, transformers, feedthroughs and electrical cables.

Durch die Leitschichten wird vermieden, dass sich innerhalb der Hauptisolierung eine unregelmäßige Verteilung der elektrischen Feldstärke ergibt und so Teilentladungen hervorgerufen werden, welche die Hauptisolierung zerstören können. Die innere, zwischen der Hauptisolierung und dem Kabel oder Leiterstab befindliche Leitschicht wird auch als innere Potentialsteuerung (IPS) bezeichnet. Die äußere, an einer Außenseite der Hauptisolierung befindliche, mit einem Erdpotential verbundene Leitschicht wird auch als Außenglimmschutz (AGS) bezeichnet. Das von dem Kabel oder Leiterstab ausgehenden elektrische Potential wird so in der Hauptisolierung ausgehend von der innere Potentialsteuerung bis zum Außenglimmschutz abgebaut. By the conductive layers is avoided that within the main insulation results in an irregular distribution of the electric field strength and so partial discharges are caused, which can destroy the main insulation. The inner conductive layer located between the main insulation and the cable or conductor bar is also referred to as Internal Potential Control (IPS). The outer conductive layer connected to an earth potential at an outer side of the main insulation is also referred to as outer corona protection (AGS). The electrical potential originating from the cable or conductor bar is thus reduced in the main insulation, starting from the internal potential control to the outer corona protection.

Um ein Kabel oder einen Leiterstab eines Betriebsmittels mit einer weiteren elektrischen Anordnung verbinden zu können, muss ein Ende des Leitelements abisoliert sein. An dem abisolierten Ende ist es dann nicht möglich, das elektrische Feld mittels der inneren Potentialsteuerung, der Hauptisolierung und dem Außenglimmschutz in seinem Verlauf in einer gewünschten Weise zu steuern. Es ergibt sich ein sehr dichter Verlauf der Äquipotentiallinien des elektrischen Felds an der Kante des Außenglimmschutzes im sogenannten Triplepunkt, in dem die drei Materialien, AGS, Hauptisolation und umgebendes (gasförmiges) Medium, aufeinander Treffen. In diesem Übergangsbereich am Ende des AGS steigt das Potential vom Erdpotential (0 % des Potentials des Kabels), ohne weitere Schutzmaßnahmen in einem Bereich von wenigen Millimetern auf 100 % des Potentials des unter Hochspannung stehenden Leiters an. Mit anderen Worten fällt über diesen verhältnismäßig kleinen Streckenbereich eine Spannung von 5 kV und mehr ab, wodurch eine unzulässig hohe Feldstärke lokal vorliegt. Auf Grund der niedrigen Teilentladungs-Einsetzspannung des umgebenden Mediums (meist Luft) treten dann Teilentladungen auf. In order to connect a cable or a conductor bar of a resource with another electrical arrangement, one end of the guide must be stripped. At the stripped end, it is then not possible to control the electric field by means of the internal potential control, the main insulation and the external corona protection in its course in a desired manner. The result is a very dense course of the equipotential lines of the electric field at the edge of the Außenglimmschutzes in the so-called triple point, in which the three materials, AGS, main insulation and surrounding (gaseous) medium, meeting each other. In this transition region at the end of the AGS, the potential rises from the ground potential (0% of the potential of the cable), without further protective measures in a range of a few millimeters to 100% of the potential of the high-voltage conductor. In other words, a voltage of 5 kV and more drops over this relatively small range, whereby an impermissibly high field strength is present locally. Due to the low partial discharge insertion voltage of the surrounding medium (usually air), partial discharges then occur.

Um Teilentladungen an der Kante zu verhindern, kann zwischen dem geerdeten Außenglimmschutz und dem abisolierten Kabelende ein Endenglimmschutz oder Kabelendverschluss auf der Isolierung angebracht sein. Ein solcher Endenglimmschutz besteht aus einer resistiven Potential- oder Feldsteuerung, d.h. ein Endenglimmschutz ist zwar wie der angrenzende Außenglimmschutz elektrisch leitfähig, weist aber einen höheren elektrischen Widerstand auf als der Außenglimmschutz. Ziel einer Potentialsteuerung mittels eines Endenglimmschutzes ist es, einen weniger steilen Verlauf des Oberflächenpotentials der Hauptisolierung im Übergangsbereich zwischen dem geerdeten Außenglimmschutz und dem abisolierten Ende des Kabels oder Leiterstabes zu erhalten. Ein Endenglimmschutz kann z. B. durch einen teilleitenden Lack oder eine teilleitende Bandage auf der Basis von Siliziumkarbid oder einem anderen elektrisch halbleitenden Füllstoff hergestellt sein. Unter Teilleitfähigkeit wird hierbei eine Leitfähigkeit verstanden, die geringer als diejenige eines metallischen Leiters und größer als diejenige eines elektrischen Isolators ist. Die obige Druckschrift offenbart ebenfalls einen geeigneten Endenglimmschutz. In order to prevent partial discharge at the edge, an end corona shielding or cable termination can be fitted on the insulation between the grounded external corona shielding and the stripped cable end. Such end corona protection consists of a resistive potential or field control, i. Although an end corona protection, like the adjacent external corona protection, is electrically conductive, it has a higher electrical resistance than the external corona protection. The aim of a potential control by means of an end corona protection is to obtain a less steep profile of the surface potential of the main insulation in the transition region between the grounded external corona shielding and the stripped end of the cable or conductor bar. An end corona can z. B. be prepared by a partially conductive paint or a partially conductive bandage based on silicon carbide or another electrically semiconductive filler. Subconductivity here is understood to mean a conductivity which is less than that of a metallic conductor and greater than that of an electrical insulator. The above document also discloses a suitable end corona protection.

Der Endenglimmschutz einerseits und die Oberfläche des metallischen Leitelements andererseits bilden allerdings einen elektrischen Kapazitätsbelag aus. Die Isolation des Kabels stellt dabei das Dielektrikum dar. Für den Fall, dass es sich bei der Hochspannung um eine Wechselspannung handelt, fließt deshalb im Betrieb eines Hochspannungsgeräts permanent von dem Endenglimmschutz ein Wechselstrom in den angrenzenden, geerdeten Außenglimmschutz. Dies führt zu einer Erwärmung des Endenglimmschutzes und damit zu dessen unerwünscht schnellen Alterung in Form von z. B. einer Versprödung, Rissbildung oder Veränderung der elektrischen Eigenschaften. Im Falle einer Überlast, wenn die elektrische Spannung im elektrischen Leiter über der Nennspannung liegt, kann der Endenglimmschutz sogar überhitzt und hierdurch beschädigt werden. However, the end corona protection on the one hand and the surface of the metallic conducting element on the other hand form an electrical capacitance covering. In this case, the insulation of the cable represents the dielectric. In the event that the high voltage is an alternating voltage, therefore, during operation of a high-voltage device, an alternating current flows permanently from the end corona protection into the adjacent, grounded external corona protection. This leads to a heating of Endenglimmschutzes and thus to its undesirable rapid aging in the form of z. As embrittlement, cracking or change in electrical properties. In the case of an overload, when the electrical voltage in the electrical conductor is above the rated voltage, the end corona protection can even overheat and thereby be damaged.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, für ein Hochspannungsgerät einen robusten Endenglimmschutz bereitzustellen. The object of the present invention is to provide a robust end corona protection for a high-voltage device.

Die Aufgabe wird durch eine Endenglimmschutzvorrichtung gemäß Patentanspruch 1, ein Hochspannungsgerät gemäß Patentanspruch 13 und ein Verfahren gemäß Patentanspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gegeben. The object is achieved by a Endenglimmschutzvorrichtung according to claim 1, a high voltage device according to claim 13 and a method according to claim 14. Advantageous developments of the invention are given by the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Endenglimmschutzvorrichtung kann als Ersatz für jeden herkömmlichen Endenglimmschutz verwendet werden, bei welchem eine den Endenglimmschutz bewirkende, elektrisch leitfähige Beschichtung auf einer elektrisch isolierenden Ummantelung eines elektrischen Leitelements, also etwa eines Kabels oder eines Leiterstabes, angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, auf der Endenglimmschutz-Beschichtung eine elektrisch isolierende Wärmeleitschicht anzuordnen, die eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, welche mindestens so groß ist wie eine Wärmeleitfähigkeit der Endenglimmschutz-Beschichtung selbst. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass sich die Wärme, wie sie im Endenglimmschutz aufgrund Joulscher Erwärmung durch die vorherrschende Stromstärke entsteht, über den gesamten Endenglimmschutz und auch darüber hinaus verteilen lässt. Indem eine Beschichtung verwendet wird und nicht etwa ein Kühlkörper, ist die Wärmeverteilung auch in räumlich sehr beengten Verhältnissen möglich. Indem die Wärmeleitschicht selbst elektrisch isolierend wirkt, ist vermieden, dass auch in der Wärmeleitschicht elektrische Ströme fließen können und hierdurch Wärme in der Wärmeleitschicht selbst entsteht. The Endeglimmschutzvorrichtung invention can be used as a substitute for any conventional Endenglimmschutz in which an end corona protection effecting, electrically conductive coating on an electrically insulating sheath of an electrical guide element, that is about a cable or a conductor bar, is arranged. According to the invention it is provided to arrange on the Endenglimmschutz coating an electrically insulating Wärmeleitschicht having a heat conductivity which is at least as high as a thermal conductivity of the final corona protection coating itself. This has the advantage that the heat, as in the Endenglimmschutz due Joule heating is caused by the prevailing current intensity, can be distributed over the entire end corona protection and also beyond. By using a coating and not a heat sink, the heat distribution is possible even in very confined spaces. By virtue of the fact that the heat-conducting layer itself has an electrically insulating effect, it is avoided that electrical currents can also flow in the heat-conducting layer and as a result heat is generated in the heat-conducting layer itself.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass sich ein Endenglimmschutz nicht an allen Stellen gleich stark erwärmt. Vielmehr gibt es bei einem Endenglimmschutz im Bereich des Übergangs zwischen dem Endenglimmschutz und dem angrenzenden Außenglimmschutz, der auf dem Erdpotenzial liegt, einen Wechselstrom oder Gleichstrom mit einer größeren Stromstärke als an demjenigen Ende des Endenglimmschutzes, welches dem abisolierten Ende der elektrischen Leiteinrichtung zugewandt ist. Entsprechend neigt insbesondere dasjenige Ende des Endenglimmschutzes zum Aufheizen, das an den Außenglimmschutz grenzt. Durch die Wärmeleitschicht ist verhindert, dass sich hier ein Hitzestau in dem Grenzbereich zwischen dem Endenglimmschutz, dem Außenglimmschutz und des umgebenden Mediums (meist Luft) bildet und hierdurch die Temperatur im Endenglimmschutz an dieser Stelle übermäßig ansteigt. The invention is based on the finding that an end corona protection does not heat up equally strongly at all points. Rather, with end corona shielding in the region of the transition between the end corona shielding and the adjacent external corona shielding, which is at ground potential, there is an AC or DC current with a higher current than at that end of the end corona shield which faces the stripped end of the electrical conduction device. Accordingly, in particular that end of the end corona protection tends to heat up, which borders on the outer corona protection. The heat-conducting layer prevents heat build-up from forming in the boundary region between the end corona shielding, the external corona shielding and the surrounding medium (usually air), thereby excessively increasing the temperature in the end corona shielding at this point.

Bevorzugt wird innerhalb der Wärmeleitschicht ein Wärmetransport zu einem überwiegenden Teil durch spezielle, besonders wärmeleitfähige Partikel bewirkt, die aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet sind, dessen Wärmeleitfähigkeit größer als die Wärmeleitfähigkeit der Wärmeleitschicht insgesamt ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass sich die Wärmeleitschicht in Form einer Suspension z. B. durch Sprühen, Pinseln oder Tauchen auf dem Endenglimmschutz anbringen lässt. Die Wärmeleitschicht kann damit jede beliebige Form annehmen, wie sie der Endenglimmschutz selbst aufweisen kann. A heat transfer is preferably effected within the heat conducting layer to a predominant part by special, particularly thermally conductive particles which are formed from an electrically insulating material whose thermal conductivity is greater than the thermal conductivity of the heat conducting layer as a whole. This results in the advantage that the heat-conducting layer in the form of a suspension z. B. by spraying, brushing or dipping attach on the Endenglimmschutz. The heat-conducting layer can thus assume any desired shape, as the end corona shield itself can have.

Mit Partikel sind hier insbesondere Körper gemeint, die einen Durchmesser aufweisen, der durchschnittlich kleiner als 100 µm ist. Mit „durchschnittlich“ ist hierbei gemeint, dass die bei einer Vielzahl der Partikel gemessen Durchmesser im arithmetischen Mittel kleiner als 100 µm sind. Solche Partikel lassen sich in einem Lack oder einer anderen fließfähigen Flüssigkeit besonders gleichmäßig und entmischungssicher applizieren. By particles are meant in particular bodies which have a diameter which is smaller than 100 μm on average. By "average" is meant here that the diameter measured in a plurality of particles in the arithmetic mean is less than 100 microns. Such particles can be applied in a paint or other flowable liquid particularly evenly and unmixed.

Der Gesamtanteil der Partikel am Material der Wärmeleitschicht liegt dabei bevorzugt über einer Perkolationsschwelle der Partikel. Mit anderen Worten liegen die Partikel so dicht beieinander, dass sich benachbarte Partikel mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit auch berühren. Dann ist in vorteilhafter Weise sichergestellt, dass durch die Partikel in der Wärmeleitschicht durchgängige Wärmeleitpfade von der über dem erhitzten Bereich des Endenglimmschutzes befindlichen Stelle zu kühleren Randbereichen der Wärmeleitschicht hin gebildet sind. The total proportion of the particles in the material of the heat conducting layer is preferably above a percolation threshold of the particles. In other words, the particles are so close to each other that adjacent particles are also very likely to touch. Then, it is advantageously ensured that through the particles in the heat conducting layer continuous heat conduction paths are formed by the location located above the heated region of the end corona protection to cooler edge regions of the heat conducting layer.

Besonders günstig ist es, wenn die Partikel plattenförmig oder scheibenförmig ausgebildet sind. Beispielsweise können Glimmerplättchen oder Plättchen aus Aluminiumoxid als Partikel verwendet werden. Plättchen oder Scheiben weisen den Vorteil auf, dass ihr Verhältnis eines Durchmessers der Scheibenform oder auch, im Falle eines Plättchens, einer Kantenlänge L, zu einer Scheiben- oder Plattendicke D sehr viel größer als Eins sein kann. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass bereits mit einem verhältnismäßig geringen Gewichts-Prozent-Anteil der Partikel am Material der Wärmeleitschicht bereits die Perkolationsschwelle überschritten werden kann. Bevorzugt beträgt das Verhältnis eines größten Durchmessers bzw. einer größten Kantenlänge L zur Dicke durchschnittlich mehr als 50 (L/D > 50), insbesondere mehr als 80 (L/D > 80). It is particularly favorable if the particles are plate-shaped or disk-shaped. For example, mica flakes or flakes of alumina may be used as particles. Platelets or disks have the advantage that their ratio of a diameter of the disk shape or, in the case of a wafer, an edge length L, to a disk or plate thickness D can be much greater than one. This results in the advantage that even with a relatively small percentage by weight of the particles on the material of the heat conducting layer, the percolation threshold can already be exceeded. Preferably, the ratio of a largest diameter or a largest edge length L to the thickness is on average more than 50 (L / D> 50), in particular more than 80 (L / D> 80).

Zweckmäßigerweise wird bei der Herstellung der Wärmeleitschicht dafür gesorgt, dass die Partikel flach bezüglich der Endenglimmschutz-Beschichtung ausgerichtet sind. Mit anderen Worten wird zweckmäßigerweise dafür gesorgt, dass die Platten- oder scheibenförmigen Partikel mit ihrer durch ihre Form definierten Platten- bzw. Scheibenebene parallel zur Oberfläche der Endenglimmschutz-Beschichtung ausgerichtet sind oder aber zumindest einen Winkel mit der Oberfläche einschließen, der kleiner als 30° ist. Da es sich bei den Partikeln um sehr kleine Objekte handelt, kann hier natürlich nur im statistischen Sinne von einer Ausrichtung die Rede sein, d. h. es müssen nicht alle Partikel derart ausgerichtet sein, sondern es reicht aus, wenn die meisten Partikel flach zur Oberfläche des Endenglimmschutzes ausgerichtet sind. Durch die Ausrichtung ergibt sich der Vorteil, dass die Partikel mit einem großen Teil ihrer Oberfläche dem Endenglimmschutz zugewandt sind und somit besonders gut Wärme von diesem aufnehmen können. Zudem ergeben sich Wärmeleitpfade in Längs- und Querrichtung bezüglich der Oberfläche des Endenglimmschutzes, was die Wärmeverteilung weiter begünstigt. It is expedient in the production of the heat-conducting layer to ensure that the particles are aligned flat with respect to the end corona-protection coating. In other words, it is expediently ensured that the plate-shaped or disc-shaped particles are aligned with their plane defined by their shape plate plane parallel to the surface of the Endglimmschutz coating or at least enclose an angle with the surface, which is smaller than 30 ° is. Since the particles are very small objects, of course, here only in the statistical sense of an orientation, ie not all particles must be aligned so, but it is sufficient if most particles are flat to the surface of the Endenglimmschutzes are aligned. The orientation has the advantage that the particles with a large part of their surface facing the Endenglimmschutz and thus very good heat from this be able to record. In addition, there are heat conduction paths in the longitudinal and transverse directions with respect to the surface of the Endenglimmschutzes, which further promotes the heat distribution.

Partikel mit einer besonders großen Wärmeleitfähigkeit lassen sich gewinnen, wenn die Partikel aus Aluminiumoxid (Al₂O₃) hergestellt sind. Solche Partikel sind in vorteilhafter Weise auch besonders gute elektrische Isolatoren. Bevorzugt werden Partikel verwendet, die jeweils ein Monokristall sind. Monokristalle weisen gegenüber polykristallinen Gebilden in der Regel eine größere Wärmeleitfähigkeit auf. Particles with a particularly high thermal conductivity can be obtained if the particles are made of aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ). Such particles are advantageously also very good electrical insulators. Preference is given to using particles which are each a monocrystal. Monocrystals generally have greater thermal conductivity than polycrystalline structures.

Um die beschriebenen Partikel auf dem Endenglimmschutz auftragen zu können, sieht eine Ausführungsform der Endenglimmschutzvorrichtung vor, dass die Wärmeleitschicht einen elektrisch isolierenden, bis zu einer Temperatur von mindestens 140 °C thermisch stabilen Stoff umfasst, durch den eine Matrix gebildet ist, welcher die Partikel an der Endenglimmschutz-Beschichtung hält. Eine solche Matrix lässt sich zusammen mit den Partikeln beispielsweise in flüssiger Form auf den Endenglimmschutz auftragen und dann aushärten. Als Stoff für die Matrix kann beispielsweise ein Polymer verwendet werden. Hierbei kommen organische Polymere, also z. B. ein Kunststoff, oder auch anorganische Polymere, etwa präkeramische Polymere, in Frage. Auch eine Keramik kann als Stoff für die Matrix verwendet werden. In order to be able to apply the described particles to the end corona protection, an embodiment of the end corona protection device provides that the heat-conducting layer comprises an electrically insulating substance that is thermally stable up to a temperature of at least 140 ° C., through which a matrix is formed which deposits the particles the end corona shield coating keeps. Such a matrix can be applied together with the particles, for example in liquid form on the Endenglimmschutz and then cure. As the material for the matrix, for example, a polymer can be used. Here are organic polymers, ie z. As a plastic, or inorganic polymers, such as preceramic polymers, in question. A ceramic can also be used as a substance for the matrix.

Präkeramische Polymere und Keramiken weisen hierbei den zusätzlichen Vorteil auf, dass sie selbst eine bis zu fünfmal größere Wärmeleitfähigkeit als ein Kunststoff aufweisen. Sie können damit auch ohne die beschriebenen Partikel bereits für sich allein eine Wärmeleitschicht bilden, durch welche die Erfindung realisiert wird. Pre-ceramic polymers and ceramics have the additional advantage that they themselves have up to five times greater thermal conductivity than a plastic. Even without the described particles, they can therefore already form a heat-conducting layer on their own, by means of which the invention is realized.

Eine Keramik, die als Wärmeleitschicht oder auch zusätzlich als Matrix für die beschriebenen Partikel verwendet werden kann, lässt sich beispielsweise auf der Grundlage von Polysiloxan, Polysilazan, Polycarbosilan, Silikatglas, Aluminiumsilikat oder Wasserglas (liquid glass) bilden. A ceramic which can be used as a heat-conducting layer or additionally as a matrix for the described particles can be formed, for example, on the basis of polysiloxane, polysilazane, polycarbosilane, silicate glass, aluminum silicate or water glass (liquid glass).

Wie bereits erwähnt, wird die Endenglimmschutzvorrichtung bevorzugt für Hochspannungsgeräte benutzt, also elektrische Maschinen, Transformatoren, Durchführungen und Kabel. Entsprechend ist dann auch die elektrisch isolierende Ummantelung des Drahtes oder Leiterstabes, d.h. allgemein der elektrisch leitfähigen Leiteinrichtung, für einen Dauerbetrieb bei einer elektrischen Spannung ausgelegt, die größer als 5 kV ist. As already mentioned, the Endeglimmschutzvorrichtung is preferably used for high voltage equipment, ie electrical machines, transformers, feedthroughs and cables. Accordingly, then also the electrically insulating sheath of the wire or conductor bar, i. generally the electrically conductive guide, designed for continuous operation at an electrical voltage greater than 5 kV.

Zu der Erfindung gehört auch ein solches Hochspannungsgerät mit einer Endenglimmschutzvorrichtung gemäß einer der beschriebenen Ausführungsformen. The invention also includes such a high-voltage device with an end corona protection device according to one of the described embodiments.

Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft das Herstellen einer wärmeleitfähigen Schicht auf einem Endenglimmschutz, wodurch dann eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Endenglimmschutzvorrichtung hergestellt werden kann. Das Verfahren ermöglicht es, die Wärmeleitschicht zunächst in Form einer Suspension aufzutragen, also etwa durch Aufsprühen, durch Eintauchen eines mit einem Endenglimmschutz versehenen Kabels in die Suspension oder aber z. B. auch durch Aufpinseln. In einem ersten Schritt des Verfahrens dazu wird ein fließfähiges Stoffgemisch bereitgestellt, das als Matrix zum Anordnen der wärmeleitfähigen Partikel auf dem Endenglimmschutz vorgesehen ist. Bei diesem fließfähigen Stoffgemisch kann es sich beispielsweise um ein Polymer-Härter-Gemisch oder ein anorganisches Polymer handeln. Das Erstere kann beispielsweise ein epoxidisches Harz-Härter-Gemisch, ein Gemisch mit Gummi, Polyestimat oder ein Thermoplast sein. In einem nächsten Schritt des Verfahrens wird eine Suspension aus den Partikeln und dem Stoffgemisch erzeugt. Als Partikel werden hier die bereits beschriebenen Partikel verwendet, insbesondere Aluminium-Oxid-Plättchen. In der sich ergebenden Suspension machen dabei die Partikel bevorzugt zumindest 40 Gew.-% der Suspension (bezogen auf den Festkörperanteil, also ohne Lösemittel) aus. Bevorzugt werden 70 Gew.-% Al₂O₃-Plättchen zugefügt. Die so erhaltene Suspension wird dann in einem weiteren Schritt des Verfahrens auf den Endenglimmschutz aufgetragen, wo sie dann aushärten kann und so eine Wärmeleitschicht aus den wärmeleitenden Partikeln und der sie einbettenden Matrix entsteht. The method according to the invention relates to the production of a thermally conductive layer on an end corona shield, whereby an embodiment of the end corona shielding device according to the invention can then be produced. The method makes it possible to first apply the heat conducting layer in the form of a suspension, that is, for example by spraying, by dipping a cable provided with an end corona shield into the suspension or z. B. also by brushing. In a first step of the method, a flowable mixture is provided, which is provided as a matrix for arranging the thermally conductive particles on the Endenglimmschutz. This flowable mixture may be, for example, a polymer-hardener mixture or an inorganic polymer. The former may be, for example, an epoxy resin-hardener mixture, a mixture with rubber, polyestimate or a thermoplastic. In a next step of the process, a suspension of the particles and the mixture of substances is produced. The particles used here are the particles already described, in particular aluminum oxide platelets. In the resulting suspension, the particles preferably make up at least 40% by weight of the suspension (based on the solids content, ie without solvent). Preferably, 70 wt .-% Al ₂ O ₃ platelets are added. The suspension thus obtained is then applied in a further step of the process on the Endenglimmschutz, where it can then cure and thus forms a Wärmeleitschicht of the heat-conducting particles and the embedding matrix.

In einem optionalen Schritt kann das Stoffgemisch oder die Suspension auf eine vorbestimmte Fließfähigkeit verdünnt werden. Im Zusammenhang mit der Herstellung von elektrischen Maschinen hat es sich bei der Verwendung eines Harz-Härter-Gemisches als besonders zweckmäßig erwiesen, die Fließfähigkeit mittels Methylethylketon einzustellen und hierbei mit einem DIN-Auslaufbecher mit einer 4 mm Düse die Auslaufzeit in einem Bereich von 12 bis 18 Sekunden, bevorzugt 15 Sekunden, einzustellen. In an optional step, the composition or suspension may be diluted to a predetermined flowability. In connection with the production of electrical machines, it has proved to be particularly useful when using a resin-hardener mixture to adjust the flowability by means of methyl ethyl ketone and this with a DIN-Auslaufbecher with a 4 mm nozzle the flow time in a range of 12 to 18 seconds, preferably 15 seconds to set.

Die Erfindung umfasst auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie hier bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Endenglimmschutzvorrichtung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund werden die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben. The invention also includes developments of the method according to the invention, which have features as they have already been described here in connection with the developments of the invention Endglimmschutzvorrichtung. For this reason, the corresponding developments of the method according to the invention will not be described again here.

Im Folgenden wird die Erfindung noch einmal anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels erläutert. Dazu zeigt: In the following, the invention will be explained again with reference to a concrete embodiment. This shows:

1 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Endenglimmschutzvorrichtung und ein Diagramm zu einem elektrischen Potenzialverlauf, 1 FIG. 2 a schematic representation of a cross section through a preferred embodiment of the end corona protection device according to the invention and a diagram of an electrical potential curve, FIG.

2 ein schematisiertes elektrisches Ersatzschaltbild zu der Endenglimmschutzvorrichtung von 1, 2 a schematic electrical equivalent circuit diagram to the final corona protection of 1 .

3 die Darstellung des Querschnitts von 1 mit einem Diagramm zu einer Wärmeverteilung, 3 the representation of the cross section of 1 with a diagram of a heat distribution,

4 eine schematische Darstellung einer perspektivischen Ansicht der Endenglimmschutzvorrichtung von 1 und 4 a schematic representation of a perspective view of the Endglimmschutzvorrichtung of 1 and

5 eine schematische Darstellung einer Grenzschicht zwischen einem Endenglimmschutz und einer Wärmeleitschicht der Endenglimmschutzvorrichtung von 1 in perspektivischer Darstellung. 5 a schematic representation of a boundary layer between an end corona and a Wärmeleitschicht the Endenglimmschutzvorrichtung of 1 in perspective view.

Bei dem im Folgenden erläuterten Beispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Endenglimmschutzvorrichtung jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Endenglimmschutzvorrichtung dar, welche die Endenglimmschutzvorrichtung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder auch in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Die gezeigte Endenglimmschutzvorrichtung kann auch anderen, vorangehend beschriebenen Merkmalen weitergebildet werden. In the example explained below, the described components of the end corona protection device each represent individual features of the end corona protection device which are to be considered independently, which also further develop the end corona protection device independently of each other and thus also individually or in a different combination than the one shown as part of the invention are. The shown Endeglimmschutzvorrichtung can also be developed other features described above.

In 1 ist eine Endenglimmschutzvorrichtung 10 gezeigt, bei welcher ein Leiterstab 12 von einer elektrischen Isolierung 14 umgeben ist. Eine zwischen der Isolierung 14 und dem Leiterstab 12 befindliche innere Potenzialsteuerung ist in 1 nicht dargestellt. Der Leiterstab 12 ragt aus einem Blechpaket 16 einer elektrischen Maschine, beispielsweise einem Generator, heraus. Der Leiterstab 12 kann beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium gebildet sein. Die elektrische Isolierung 14 kann aus einem Polymer bestehen. Im Bereich des Blechpakets 16 ist auf der elektrischen Isolierung 14 ein Außenglimmschutz AGS befestigt, der mit einem Erdpotenzial 18 elektrisch verbunden ist. Zwischen dem Erdpotenzial 18 und dem Leiterstab 12 wird von einer Spannungsquelle 20, z. B. der elektrischen Maschine 16 (für den Fall, dass diese ein Generator ist), eine elektrische Wechselspannung erzeugt, die einen Effektivwert aufweisen kann, der größer als 5 kV ist. Am Ende des Leiterstabes 20, im Bereich einer Übergangsstelle 22 endet der Außenglimmschutz AGS, während die Isolierung 14 in Richtung zu einem Stabende 24 weitergeführt ist. Um zu vermeiden, dass an der Übergangsstelle 22 aufgrund einer zu großen lokalen Feldstärke eine Teilentladung oder ein Glimmen entsteht, wird ein Verlauf von Feldlinien 26 des von dem Leiterstab 12 aufgrund der Spannung U ausgehenden elektrischen Feldes durch einen Endenglimmschutz EGS beeinflusst. Um einen gewünschten örtlichen Verlauf eines elektrischen Potenzials 28 entlang einer Verlaufsrichtung 30 entlang einer Längserstreckungsrichtung des Leiterstabes 12 an der Oberfläche der Isolierung 14 zu erhalten, weist der Endenglimmschutz EGS einen elektrischen Widerstand auf, der bei einer Feldstärke des im Betrieb der elektrischen Maschine den Endenglimmschutz EGS durchdringenden Feldes 26 von einem Ort entlang der Erstreckungsrichtung 30 abhängig ist. Beginnend an der Übergangsstelle 22 des Außenglimmschutzes AGS zum Endenglimmschutz EGS ist ein relativ niedriger Oberflächenwiderstand des Endenglimmschutzes EGS vorhanden. Zum Ende 24 hin weist der Endenglimmschutz EGS einen elektrischen Widerstand auf, der eine oder mehrere Größenordnungen größer als sein Widerstand an der Übergangsstelle 22 ist. Hierdurch wird in der Umgebung des Endenglimmschutzes EGS die elektrische Feldstärke der Feldlinien 26 bzw. die elektrische Potenzialverteilung, in 1 durch Potenziallinien 32 veranschaulicht, in der Weise verzerrt, dass sich an einer Außenoberfläche des Endenglimmschutzes EGS die Potenzialverteilung 28 ergibt. Das elektrische Potenzial nimmt hierbei ausgehend von der Übergangsstelle 22 stetig zu und erreicht in einem Abstand 34 von der Übergangsstelle 22, der beispielsweise 20 cm betragen kann, zum Ende 24 hin den maximalen Spannungswert von 100%·U. Die Feldstärke an der Oberfläche des Endenglimmschutzes EGS ist damit an jeder Stelle so gering, dass es zu keiner Teilentladung kommt. Mit anderen Worten ist hierdurch ein Glimmen verhindert. In 1 is an end corona protection device 10 shown in which a conductor bar 12 from an electrical insulation 14 is surrounded. One between the insulation 14 and the ladder 12 internal potential control is in 1 not shown. The conductor bar 12 protrudes from a laminated core 16 an electrical machine, such as a generator, out. The conductor bar 12 may be formed, for example, of copper or aluminum. The electrical insulation 14 can consist of a polymer. In the area of the laminated core 16 is on the electrical insulation 14 an external corona protection AGS attached, with a ground potential 18 electrically connected. Between the earth potential 18 and the ladder 12 is from a voltage source 20 , z. B. the electric machine 16 (In the case that this is a generator), generates an AC electrical voltage that may have an effective value that is greater than 5 kV. At the end of the ladder 20 , in the area of a crossing point 22 The external corona protection AGS ends while the insulation 14 towards a bar end 24 is continued. To avoid being at the crossing point 22 A partial discharge or glow is created due to a too large local field strength, becomes a course of field lines 26 of the conductor's staff 12 due to the voltage U outgoing electric field influenced by an end corona protection EGS. To achieve a desired local course of an electrical potential 28 along a course direction 30 along a longitudinal direction of the conductor bar 12 on the surface of the insulation 14 to receive, the Endenglimmschutz EGS on an electrical resistance, which at a field strength of the operation of the electric machine the Endenglimmschutz EGS penetrating field 26 from a place along the extension direction 30 is dependent. Starting at the transition point 22 of the external corona protection AGS for the final corona protection EGS, a relatively low surface resistance of the end corona protection EGS is present. To the end 24 towards the end corona protection EGS has an electrical resistance of one or more orders of magnitude greater than its resistance at the transition point 22 is. As a result, in the vicinity of the end corona protection EGS, the electric field strength of the field lines 26 or the electric potential distribution, in 1 through potential lines 32 illustrates distorted in such a way that on an outer surface of the Endglimmschutzes EGS, the potential distribution 28 results. The electrical potential decreases starting from the transition point 22 steadily increasing and reaching at a distance 34 from the crossing point 22 , which may be 20 cm, for example, to the end 24 towards the maximum voltage value of 100% · U. The field strength at the surface of the end corona protection EGS is thus so low at every point that no partial discharge occurs. In other words, this prevents a glow.

In 2 ist ein Ersatzschaltbild für einen Teil der Endenglimmschutzvorrichtung 10 gezeigt. Der Außenglimmschutz AGS bzw. der Endenglimmschutz EGS einerseits und der Leiterstab 12 andererseits bilden einen Kapazitätsbelag aus, zu dem in 2 zur Veranschaulichung diskrete Kapazitäten C1, C2, C3, C4, Cn gezeigt sind. Ein Widerstandsbelag, wie er durch den Endenglimmschutz EGS ausgebildet ist, ist durch diskrete Widerstandselemente R2, R3, R4, Rn symbolisiert. Durch die anliegende Wechselspannung U ergeben sich Teilströme I1, I2, I3, I4, In in einzelnen Bereichen des Endenglimmschutzes EGS aufgrund des kapazitiven Belags. Im Bereich der Übergangsstelle 22, in welchem der Flächenwiderstand R2 die kleinsten Werte aufweist, ergibt sich die größte Stromdichte I, welche die Summe aller im Endenglimmschutz EGS hervorgerufenen Ströme darstellt. Aufgrund der hohen Stromdichte I ergibt sich entsprechend auch eine durch diesen kapazitiven Strom hervorgerufene Joule’schen Verlustleistung im Endenglimmschutz, die an der Übergangsstelle 22 ein Maximum aufweist, was zu einer Ausbildung einer Heißstelle (Hotspot) im Bereich der Übergangsstelle 22 vom Endenglimmschutz EGS zum Außenglimmschutz AGS führen könnte. In 2 is an equivalent circuit diagram for a part of the Endeglimmschutzvorrichtung 10 shown. The external corona protection AGS or the end corona protection EGS on the one hand and the conductor bar 12 on the other hand, form a capacity covering to which in 2 for illustration, discrete capacitances C1, C2, C3, C4, Cn are shown. A resistance lining, as formed by the end corona protection EGS, is symbolized by discrete resistance elements R2, R3, R4, Rn. Due to the applied alternating voltage U, partial currents I1, I2, I3, I4, In result in individual regions of the end corona protection EGS due to the capacitive surface. In the area of the crossing point 22 , in which the sheet resistance R2 has the smallest values, the largest current density I results, which represents the sum of all currents produced in the final corona discharge EGS. Due to the high current density I results in accordance with a caused by this capacitive current Joule'schen power loss in Endglimmschutz that at the Checkpoint 22 has a maximum, resulting in a formation of a hot spot (hot spot) in the transition area 22 from the end corona protection EGS could lead to external corona protection AGS.

In 3 ist hierzu ein möglicher, sich ergebender Temperaturverlauf 36 einer Temperatur T im Außenglimmschutz AGS und Endenglimmschutz EGS gezeigt. Der Temperaturverlauf 36 zeigt, dass sich im Bereich der Übergangsstelle 22 eine heiße Zone 38 ausbilden kann. In den für Hochvoltgeneratoren und anderen elektrischen Hochspannungsgeräten üblichen Anordnungen können an einer solchen Heißstelle Temperaturen erreicht werden, die bis an oder sogar über die maximal für das Material des Endenglimmschutzes zulässige Temperatur reichen. In 3 this is a possible, resulting temperature profile 36 a temperature T in the outer corona protection AGS and Endeglimmschutz EGS shown. The temperature profile 36 shows that in the area of the transition point 22 a hot zone 38 can train. In the usual arrangements for high-voltage generators and other high-voltage electrical equipment temperatures can be reached at such a hot spot, which extend to or even above the maximum permissible for the material of the end corona protection temperature.

Der Endenglimmschutz EGS der Endenglimmschutzvorrichtung 10 weist dagegen eine Temperaturverteilung 40 auf, die im Bereich der Zone 38 eine geringere Maximaltemperatur aufweist als der Temperaturverlauf 36. Dies wird durch eine Wärmeleitschicht 42 bewirkt, die beim Herstellen der Endenglimmschutzvorrichtung 10 oder nachträglich auf den Endenglimmschutz EGS aufgetragen worden ist. In 4 ist die Endenglimmschutzanordnung 10 noch einmal perspektivisch dargestellt. Die Temperaturverteilung 40 ist in 4 durch Isothermen (gestrichelte Linien) angedeutet sowie durch Temperaturangaben T1, T2, T3, T4, T5 für einzelne Punkte der Wärmeleitschicht 42 entlang der Erstreckungsrichtung 30. The end corona protection EGS of the end corona protection device 10 has a temperature distribution 40 on that in the area of the zone 38 has a lower maximum temperature than the temperature profile 36 , This is done by a heat conducting layer 42 causes, in the manufacture of the final corona protection device 10 or subsequently applied to the end corona protection EGS. In 4 is the end corona protection arrangement 10 again shown in perspective. The temperature distribution 40 is in 4 indicated by isotherms (dashed lines) and by temperature data T1, T2, T3, T4, T5 for individual points of the heat conducting layer 42 along the extension direction 30 ,

Die Wärmeleitschicht 42 kann sich über die Übergangsstelle 22 hinaus auch auf den Außenglimmschutz AGS erstrecken. Die Wärmeleitschicht 42 kann aus einem Lack bestehen, der elektrisch isolierend und thermisch hoch leitfähig ist. Der Lack kann aus einer Matrix, vorzugsweise aus einem thermisch stabilen Kunststoff (bevorzugt Wärmeklasse H) oder einer anorganischen Matrix, vorzugsweise Polysiloxan, Polysilazan oder Polycarbosilan, bestehen. Diese Matrix ist hoch gefüllt mit einem elektrisch isolierenden Material, das den Wärmetransport innerhalb der Wärmeleitschicht 42 hauptsächlich bewirkt. Vorzugsweise besteht das Material aus plättchenförmigem, monokristallinem Aluminiumoxid. Diese Partikel sind so zahlreich in der Wärmeschicht 42 enthalten, dass die Perkolationsschwelle überschritten ist und somit durch die Partikel geschlossene Wärmepfade aus der Wärmezone 38 heraus und innerhalb der Wärmeleitschicht 42 gebildet sind. Durch die hohe thermische Leitfähigkeit an der Oberfläche des Endenglimmschutzes EGS aufgrund der Wärmeleitschicht 42 wird die Wärme aus der heißen Zone 38 auf größere Fläche verteilt und so besser an die Umgebungsluft abgeführt. Wie der Vergleich mit der Wärmeverteilung 36 zeigt, ist die Heißpunkttemperatur so durch die verbesserte Kühlung deutlich abgesenkt (siehe Wärmeverteilung 40). The heat conducting layer 42 can be about the transition point 22 also extend to the external corona protection AGS. The heat conducting layer 42 may consist of a paint which is electrically insulating and thermally highly conductive. The lacquer can consist of a matrix, preferably of a thermally stable plastic (preferably heat class H) or of an inorganic matrix, preferably polysiloxane, polysilazane or polycarbosilane. This matrix is filled with an electrically insulating material, which transfers the heat within the heat conducting layer 42 mainly causes. Preferably, the material is platelet-shaped monocrystalline alumina. These particles are so numerous in the heat layer 42 contain that the percolation threshold is exceeded and thus by the particles closed heat paths from the heat zone 38 out and within the heat conduction layer 42 are formed. Due to the high thermal conductivity at the surface of the end corona protection EGS due to the heat conducting layer 42 The heat from the hot zone 38 spread over a larger area and so better dissipated to the ambient air. Like the comparison with the heat distribution 36 shows, the hotspot temperature is so significantly lowered by the improved cooling (see heat distribution 40 ).

Eine Möglichkeit, die Wärmeleitschicht 42 herzustellen, besteht darin, einem epoxidischen Harz-Härter-Gemisch 70 Gew.-% Al₂O₃-Plättchen zuzumischen. Hierbei kann eine Auslaufzeit an einem DIN-Auslaufbecher mit 4 mm Düse durch Zugabe von Methylethylketon auf etwa 15 s eingestellt werden. Anschließend wird die Suspension beispielsweise durch Aufsprühen auf den Endenglimmschutz EGS und die Übergangstelle 22 appliziert. One way, the heat conduction layer 42 is an epoxide resin-hardener mixture 70 Wt .-% Al ₂ O ₃ platelets to mix. In this case, a flow time can be adjusted to a DIN-Auslaufbecher with 4 mm nozzle by adding methyl ethyl ketone to about 15 s. Subsequently, the suspension is, for example, by spraying on the final corona protection EGS and the transition point 22 applied.

In 5 ist eine im Verhältnis zu den übrigen Figuren stark vergrößerte Darstellung einer Grenzfläche zwischen dem Endenglimmschutz EGS und der Wärmeleitschicht 42 dargestellt. In der Matrix 44 werden Partikel 46 gehalten. Die Partikel sind plattenförmig und weisen eine Kantenlänge L auf, die im Durchschnitt zwischen 10 und 100 µm, bevorzugt 40 µm, beträgt. Eine Scheibendicke D ist um einen Faktor 80 bis 120 kleiner als die Kantenlänge L, sodass sich ein Verhältnis L/D ergibt, das im Durchschnitt bevorzugt 100 beträgt. Die Partikel 46 sind bezüglich einer Oberfläche 48 des Endenglimmschutzes flach ausgerichtet. Mit anderen Worten schließt ein Normalenvektor 50 der Erstreckungsebene einer Plattenform eines Partikels 46 mit dem Normalenvektor 52 der Oberfläche 48 des Endenglimmschutzes EGS einen Winkel W ein, der betragsmäßig in einem Bereich von null bis 45°, bevorzugt 0° bis 30°, liegt. Die Platten sind damit mit einer ihrer flachen Seiten zur Oberfläche 48 hin ausgerichtet und können so besonders gut Wärme vom Endenglimmschutz EGS aufnehmen. Die Konzentration der Partikel 46 in der Matrix 44 liegt über der Perkolationsschwelle. Benachbarte Partikel 46 berühren sich daher mit einer großen Wahrscheinlichkeit einander. Über die Berührstellen kann Wärme von einem Partikel 46 auf ein benachbartes Partikel 46 übertragen werden, sodass sie insgesamt Wärmeleitpfade in der Wärmeleitschicht 42 ergeben, die durch die Partikel 46 gebildet sind. In 5 is a greatly enlarged in relation to the other figures representation of an interface between the Endglimmschutz EGS and the Wärmeleitschicht 42 shown. In the matrix 44 become particles 46 held. The particles are plate-shaped and have an edge length L which is on average between 10 and 100 .mu.m, preferably 40 .mu.m. A slice thickness D is smaller by a factor 80 to 120 than the edge length L, so that a ratio L / D results, which is preferably 100 on average. The particles 46 are with respect to a surface 48 the Endenglimmschutzes aligned flat. In other words, a normal vector closes 50 the plane of extension of a plate form of a particle 46 with the normal vector 52 the surface 48 of the final corona protection EGS an angle W, which is in terms of magnitude in a range of zero to 45 °, preferably 0 ° to 30 °. The plates are thus with one of their flat sides to the surface 48 aligned and so can absorb heat particularly well from the end corona protection EGS. The concentration of the particles 46 in the matrix 44 is above the percolation threshold. Neighboring particles 46 Therefore, they are likely to touch each other. Heat can come from a particle through the touch points 46 on an adjacent particle 46 be transferred so that they total heat transfer paths in the Wärmeleitschicht 42 revealed by the particles 46 are formed.

Somit können kritische Hot-Spots in einem Endenglimmschutz, also beispielsweise die Übergangsstelle 22 im Endenglimmschutz EGS, in Form von schneller Wärmeabfuhr in kühlere Bereiche, wie etwa dem Außenglimmschutz AGS und zum Ende 24 hin, gekühlt werden. Es steht eine deutlich größere Oberfläche für den Wärmeabtransport an das umgebende Medium zur Verfügung und die Hot-Spots werden so deutlich schneller gekühlt. Generell ist die thermische Belastung eines Endenglimmschutzes in den Hot-Spots die entscheidende Größe bei einer Degradation des Endenglimmschutzes, also etwa bei einer Versprödung. Durch eine Reduktion der Temperatur in den Hot-Spots des Endenglimmschutzes kann eine längere Lebensdauer des Endenglimmschutzes gewährleistet werden, bzw. kann ein Endenglimmschutz höhere Prüfspannungen ertragen. Letzteres wird bei neuen Generatoren gefordert. Bei einer solchen Prüfung ergibt sich nämlich die höchste thermische Beanspruchung, wenn während der ersten Hochspannungsprüfung die Spannung U beispielsweise auf einen Wert der eingestellt wird, der deutlich größer als die Nennspannung Un ist. Beispielsweise kann eine solche Prüfung auf Spannungsbeanspruchbarkeit erfolgen, indem eine Minute lang eine Spannung U = 3·Un + 5 kV zwischen den Leiterstab 12 und das Erdpotential 18 erzeugt wird. In der Zone 38 kann sich der Endenglimmschutz EGS ohne die Wärmeleitschicht 42 hierbei auf eine Temperatur von 150°C bis 160°C aufheizen. Durch die Wärmeleitschicht 42 kann diese Temperatur um 50° und mehr reduziert werden. Im Dauerbetrieb bei Nennspannung U = Un kann die Temperatur in der Zone 38 je nach Anwendung z. B. von 50°C auf ca. 30°C reduziert werden. Thus, critical hot spots in a Endeglimmschutz, so for example, the transition point 22 in EGS end corona protection, in the form of rapid heat dissipation into cooler areas, such as outer corona protection AGS and the end 24 to be cooled. There is a much larger surface for the heat dissipation to the surrounding medium available and the hot spots are cooled much faster. In general, the thermal load of a Endenglimmschutzes in hot spots is the decisive factor in a degradation of Endenglimmschutzes, so for example in an embrittlement. By reducing the temperature in the hot spots of Endenglimmschutzes a longer life of Endenglimmschutzes can be ensured, or end of a corona protection endure higher test voltages. The latter is required for new generators. In such an examination, namely the results highest thermal stress, if during the first high-voltage test, the voltage U is set, for example, to a value that is significantly greater than the rated voltage Un. For example, such a stress test can be performed by applying a voltage U = 3 * Un + 5 kV between the conductor bar for one minute 12 and the earth potential 18 is produced. In the zone 38 can the end corona protection EGS without the heat conducting layer 42 heat to a temperature of 150 ° C to 160 ° C. Through the heat conducting layer 42 this temperature can be reduced by 50 ° and more. In continuous operation at nominal voltage U = Un, the temperature in the zone can be 38 depending on the application z. B. be reduced from 50 ° C to about 30 ° C.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• EP 2362399 A1 [0001] EP 2362399 A1 [0001]

Claims (14)

Endenglimmschutzvorrichtung (10), bei welcher auf einer elektrisch isolierenden Ummantelung (14) einer elektrisch leitfähigen Leiteinrichtung (12) eine den Endenglimmschutz bewirkende, elektrisch leitfähige Beschichtung (EGS) angeordnet ist, deren spezifischer elektrischer Widerstand größer als derjenige eines Materials der Leiteinrichtung (12) ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Beschichtung eine elektrisch isolierende Wärmeleitschicht (42) angeordnet ist, die eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, welche mindestens so groß ist wie eine Wärmeleitfähigkeit der den Endenglimmschutz (EGS) bewirkenden Beschichtung. End corona protection device ( 10 ), in which on an electrically insulating sheath ( 14 ) an electrically conductive guide ( 12 ) an end corona protection effecting, electrically conductive coating (EGS) is arranged, whose specific electrical resistance is greater than that of a material of the guide ( 12 ), characterized in that on the coating an electrically insulating heat conducting layer ( 42 ) is arranged, which has a thermal conductivity which is at least as large as a thermal conductivity of the end corona protection (EGS) causing coating. Endenglimmschutzvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei in der Wärmeleitschicht (42) ein Wärmetransport zu einem überwiegenden Teil durch Partikel bewirkt ist, die aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet sind, dessen Wärmeleitfähigkeit größer als die Wärmeleitfähigkeit der Wärmeleitschicht insgesamt ist. End corona protection device ( 10 ) according to claim 1, wherein in the heat conducting layer ( 42 ) is a heat transfer to a predominant part by particles is effected, which are formed of an electrically insulating material whose thermal conductivity is greater than the thermal conductivity of the Wärmeleitschicht total. Endenglimmschutzvorrichtung (10) nach Anspruch 2, wobei ein Gesamtanteil der Partikel am Material der Wärmeleitschicht (42) über einer Perkolationsschwelle der Partikel liegt. End corona protection device ( 10 ) according to claim 2, wherein a total proportion of the particles in the material of the heat conducting layer ( 42 ) is above a percolation threshold of the particles. Endenglimmschutzvorrichtung (10) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Partikel (46) platten- oder scheibenförmig ausgebildet sind und hierbei insbesondere ein Verhältnis eines größten Durchmessers der Scheibenform bzw. einer Kantenlänge (L) der Plattenform zu einer Platten- bzw. Scheibendicke durchschnittlich größer als 50, insbesondere größer als 80, ist. End corona protection device ( 10 ) according to claim 2 or 3, wherein the particles ( 46 ) are plate-shaped or disc-shaped and in particular a ratio of a maximum diameter of the disc shape or an edge length (L) of the plate shape to a plate or disc thickness on average greater than 50, in particular greater than 80, is. Endenglimmschutzvorrichtung (10) nach Anspruch 4, wobei durch die Form der Partikel (46) eine Platten- oder Scheibenebene definiert ist und bei den meisten oder allen Partikeln (46) die Ebene parallel zu einer Oberfläche der den Endenglimmschutz bewirkenden Beschichtung ausgerichtet ist oder einen Winkel einschließt, der kleiner als 30° ist. End corona protection device ( 10 ) according to claim 4, wherein the shape of the particles ( 46 ) a plate or slice plane is defined and for most or all particles ( 46 ) the plane is aligned parallel to a surface of the end corona shielding coating or encloses an angle that is less than 30 °. Endenglimmschutzvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Partikel (46) einen Durchmesser aufweisen, der durchschnittlich kleiner als 100 µm ist. End corona protection device ( 10 ) according to one of claims 2 to 5, wherein the particles ( 46 ) have a diameter that is on average less than 100 microns. Endenglimmschutzvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die meisten oder alle Partikel (46) aus Aluminiumoxid gebildet sind. End corona protection device ( 10 ) according to one of claims 2 to 6, wherein most or all particles ( 46 ) are formed of alumina. Endenglimmschutzvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die meisten oder alle Partikel (46) jeweils ein Monokristall sind. End corona protection device ( 10 ) according to any one of claims 2 to 7, wherein most or all particles ( 46 ) are each a monocrystal. Endenglimmschutzvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei die Wärmeleitschicht (42) einen elektrisch isolierenden, bis zu einer Temperatur von mindestens 140°C thermisch stabilen Stoff umfasst, insbesondere ein Polymer oder eine Keramik, wobei durch den Stoff eine Matrix gebildet ist, durch welche die Partikel an der den Endenglimmschutz bewirkenden Beschichtung (EGS) gehalten sind. End corona protection device ( 10 ) according to one of claims 2 to 8, wherein the heat conducting layer ( 42 ) comprises an electrically insulating, up to a temperature of at least 140 ° C thermally stable material, in particular a polymer or a ceramic, wherein formed by the substance, a matrix through which the particles are held on the end corona shielding coating (EGS) , Endenglimmschutzvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wärmeleitschicht (42) ein präkeramisches Polymer oder eine Keramik umfasst. End corona protection device ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the heat-conducting layer ( 42 ) comprises a preceramic polymer or a ceramic. Endenglimmschutzvorrichtung (10) nach Anspruch 10, wobei die Keramik auf der Grundlage von Polysiloxan, Polysilazan, Polycarbosilan, Silikatglas, Aluminiumsilikat oder Wasserglas gebildet ist. End corona protection device ( 10 ) according to claim 10, wherein the ceramic is formed on the basis of polysiloxane, polysilazane, polycarbosilane, silicate glass, aluminum silicate or water glass. Endenglimmschutzvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrisch Isolierende Ummantelung für einen Dauerbetrieb bei einer elektrischen Spannung (U) ausgelegt ist, die größer als 5kV ist. End corona protection device ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the electrically insulating sheath is designed for continuous operation at an electrical voltage (U) which is greater than 5 kV. Hochspannungsgerät, insbesondere elektrische Maschine oder Transformator, mit einer Endenglimmschutzvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. High-voltage device, in particular electric machine or transformer, with an end corona protection device ( 10 ) according to any one of the preceding claims. Verfahren zum Herstellen einer wärmeleitfähigen Schicht (42) auf einem Endenglimmschutz (EGS), mit den Schritten: – Bereitstellen eines fließfähigen Stoffgemisches, insbesondere eines Polymer-Härter-Gemisches oder eines anorganischen Polymers, für eine Matrix (44) zum Anordnen von wärmeleitfähigen Partikeln, insbesondere Aluminiumoxid-Plättchen, auf dem Endenglimmschutz (EGS); – Erzeugen eines Verbundwerkstoffes aus den Partikeln (46) und dem Stoffgemisch, wobei die Menge der Partikel derart gewählt ist, dass nach dem Aushärten des Stoffgemisches die Partikel zumindest 40 Gewichtsprozent des Verbundwerkstoffes ausmachen; – Auftragen des Verbundwerkstoffes auf den Endenglimmschutz. Method for producing a thermally conductive layer ( 42 ) on an end corona protection (EGS), comprising the steps of: providing a flowable mixture of substances, in particular a polymer-hardener mixture or an inorganic polymer, for a matrix ( 44 ) for placing thermally conductive particles, in particular aluminum oxide platelets, on the end corona shield (EGS); Producing a composite material from the particles ( 46 ) and the mixture of substances, wherein the amount of the particles is selected such that after curing of the mixture, the particles make up at least 40 percent by weight of the composite material; - Applying the composite material to the end corona protection.

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