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Die Erfindung betrifft eine Partikelfalle für eine gasisolierte elektrische Anlage mit einer Abschirmung aus einem leitfähigen Material, mittels der ein feldstärkeschwacher Bereich in einem Innenraum der gasisolierten Anlage unter Ausbildung von Partikeleintrittsöffnungen begrenzbar ist.
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Partikelfallen werden in gasisolierten elektrischen Anlagen, insbesondere in gasisolierten Leitungen (GIL) und Schaltanlagen (GIS) zur Minimierung von Schäden eingesetzt, die durch frei bewegliche leitfähige Partikel verursacht werden können. Aufgrund von Abrieb bei Installation oder durch Vibrationen der gasisolierten Anlage können solche frei beweglichen Partikel in einem Innenraum der Anlage freigesetzt werden. Diese Partikel haben einen erheblichen Einfluss auf die Isolierfähigkeit der gasisolierten Anlage und können insbesondere die Durchschlagfestigkeit der Anlage beispielsweise durch Teilentladungen aufgrund von partikelverursachten Feldüberhöhungen stark reduzieren.
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Eine artgemäße Partikelfalle ist aus der
US 3 515 939 A bekannt. Die bekannte Partikelfalle ist derart in einer gasisolierten Leitung angeordnet, dass die Abschirmung einen Bereich schwacher Feldstärke teilweise begrenzt. In diesem Bereich ist die elektrische Feldstärke im Vergleich zu der elektrischen Feldstärke außerhalb des Bereiches um mehrere Größenordnungen schwächer, so dass die auf sich darin befindende Partikel wirkende Kraft nicht ausreicht, um sie aus dem feldschwachen Bereich herauszuführen. Sich in der Leitung befindende frei bewegliche Partikel erfahren aufgrund eines in der Leitung vorliegenden elektrischen Feldes, beispielsweise eines Wechselfeldes, eine Bewegung. Aufgrund dieser Bewegung können die Partikel durch die Partikeleintrittsöffnungen in den feldstärkechwachen Bereich eintreten. Im günstigen Fall verbleiben die Partikel anschließend dort. Auf diese Weise können mittels der bekannten Partikelfalle Schäden durch Teilentladungen in der Leitung vermieden werden.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine eingangs genannte Partikelfalle vorzuschlagen, deren Schutzwirkung gegenüber den oben beschriebenen Schäden verbessert ist.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein Feldstärkegradient entlang einer dem feldstärkeschwachen Bereich abgewandten Außenoberfläche der Abschirmung einen vorgegebenen Gradientenmaximalwert nicht überschreitet.
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Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass zur Erzielung einer hohen Schutzwirkung die frei beweglichen Partikel in der gasisolierten Anlage möglichst kontrolliert in den feldstärkeschwachen Bereich geführt werden müssen. Eigene Untersuchungen haben ergeben, dass entlang der Außenoberfläche von Partikelfallen sich bewegende Partikel zu Bereichen höherer Feldstärke hin angezogen werden. Gibt es demnach auf der Außenoberfläche der Abschirmung Bereiche, wo die Feldstärke gegenüber der unmittelbaren Umgebung besonders hoch ist, so können die Partikel in diese Bereiche hineingezogen werden. Insbesondere bei einem Betrieb der Anlage mit hoher Gleichspannung kann dieser Effekt dazu führen, dass die Partikel den feldstärkeschwachen Bereich der Partikelfalle nicht erreichen, was die Schutzwirkung der Partikelfalle vermindert. Die Außenoberfläche der Partikelfalle sollte demnach eine Beschaffenheit beziehungsweise Form aufweisen, die möglichst geringe Unterschiede der elektrischen Feldstärke entlang der Außenoberfläche ergibt, falls diese in einer gasisolierten Anlage eingesetzt ist. Daher ist eine derart geformte Außenoberfläche erwünscht, dass der Feldstärkegradient entlang der Außenoberfläche, also die lokale Änderung der elektrischen Feldstärke an der Außenoberfläche in jede vorgegebene Richtung bei vorgegebener Geometrie der Anlage, möglichst minimal ist. Dies kann erreicht werden, indem der Feldstärkegradient unterhalb einer vorgegebenen Schwelle, dem Gradientenmaximalwert, bleibt. Somit kann vorteilhaft verhindert werden, dass die sich zunächst außerhalb des feldschwachen Bereiches befindenden Partikel durch elektrische Kräfte aufgrund eines hohen Feldstärkegradienten von den Partikeleintrittsöffnungen weg bewegen und den feldschwachen Bereich nicht erreichen. Der Gradientenmaximalwert wird in Abhängigkeit von der Geometrie der Anlage und von der dort angelegten Spannung bestimmt.
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Bekanntlich ist die elektrische Feldstärke an Stellen hoher Krümmung besonders hoch. Die Krümmung an einem Punkt einer Oberfläche kann durch einen Krümmungsradius an diesem Punkt der Oberfläche beschrieben werden, zu dem die Krümmung umgekehrt proportional ist: je größer der (lokale) Krümmungsradius r, desto kleiner ist die Krümmung k, k ~ 1/r. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung überschreitet die Krümmung der Außenoberfläche der Abschirmung einen vorbestimmten Krümmungsmaximalwert nicht. Demnach wird die Außenoberfläche derart geformt, beziehungsweise deren Krümmungsradius stets derart gewählt, dass sich eine kleine Krümmung unterhalb des Krümmungsmaximalwertes ergibt.
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Bevorzugt umfasst die Partikelfalle einen mit der Abschirmung verbundenen Fuß zum Befestigen der Partikelfalle an einem Außenrohr oder an einem Innenleiter der gasisolierten Anlage, wobei die Außenoberfläche der Abschirmung eine bezüglich des Fußes konvexe radiale Kontur aufweist. Die Partikelfalle weist geeigneterweise eine Längsrichtung, die bei einer Anordnung der Partikelfalle in der gasisolierten Anlage sich mit einer Längsachse der Anlage deckt. Eine dazu senkrechte Ebene kann dann als die radiale Querschnittsebene bezeichnet werden. Die radiale Kontur bezeichnet die eindimensionale Kontur der Außenoberfläche bei einem Schnitt durch die Partikelfalle entlang der radialen Querschnittsebene. Eine bezüglich des Fußes konvexe radiale Kontur bezeichnet den Fall, dass ein Geradenstück, dass zwischen zwei Punkten der Außenoberfläche gezogen wird, stets auf der dem feldschwachen Bereich zugewandten Seite der Außenoberfläche verläuft. Demgegenüber würde eine konkave radiale Kontur einen Verlauf auf der dem feldschwachen Bereich abgewandten Seite erzwingen. Die konvexe radiale Kontur der Außenoberfläche hat den Vorteil, dass insbesondere eine hohe Krümmung an Endbereichen der Außenoberfläche vermieden werden können. Zudem kann vermieden werden, dass Partikel aufgrund der Schwerkraft auf der Außenoberfläche der Partikelfalle festgehalten werden, weil sie nicht entgegen der Schwerkraft über den konkaven Rand der Außenoberfläche in den feldschwachen Bereich gelangen können. Besonders bevorzugt ist die Abschirmung derart gekrümmt, dass ein dem Fuß abgewandtes Schirmende der Abschirmung zum Fuß hin abgewinkelt ist. Dies hat den vorteilhaften Effekt, dass eine Spitze, die sich gegebenenfalls an dem Schirmende formt, sich bereits in dem feldschwachen Bereich befindet, so dass ein hoher Feldstärkegradient am Schirmende vermieden ist.
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Im Rahmen der Erfindung wurden unterschiedliche besonders vorteilhafte Formen der Außenoberfläche der Partikelfalle ermittelt.
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Demnach weist die Außenoberfläche gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine zumindest teilweise ovalförmige radiale Kontur auf. Die Außenoberfläche entspricht somit in ihrer radialen Kontur einem Teil einer Ellipse.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Außenoberfläche zumindest im Bereich der Partikeleintrittsöffnungen eine zumindest teilweise wendelförmige radiale Kontur auf. Beispielsweise steigt die Krümmung der Außenoberfläche hin zu den äußeren Ender der Abschirmung. Auf diese Weise ist die Krümmung in dem Bereich der größten Aufenthaltswahrscheinlichkeit für frei bewegliche Partikel am niedrigsten, falls die Partikelfalle beispielsweise am Außenrohr der Anlage in ihrem tiefsten Punkt, also beispielsweise im Fall einer gasisolierten Leitung mittig unterhalb des Innenleiters, angeordnet ist. Aufgrund der wendelförmigen Außenoberfläche ist der Feldstärkegradient entlang der Außenoberfläche nahezu konstant und kann klein gewählt werden, da die Krümmung entlang der Außenoberfläche gleichmäßig ansteigt.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Außenoberfläche eine zumindest teilweise geradlinige radiale Kontur auf. Dies kann besonders vorteilhaft sein, da die Krümmung einer ebenen Fläche null beträgt und somit besonders klein ist.
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Vorzugsweise bildet die Partikelfalle mindestens zwei Teilfallen aus, wobei die mindestens zwei Teilfallen der Partikelfalle derart zueinander angeordnet sind, dass einander zugewandte Oberflächen der Teilfallen durch gegenseitige Feldbeeinflussung mindestens einen weiteren feldstärkeschwachen Bereich begrenzen. Es kann auf diese Weise vorteilhaft erreicht werden, dass etwaige nicht vermeidbare Kanten oder Abschnitte hoher Krümmung an den einander zugewandten Seiten der Teilfallen bereits in dem weiteren feldstärkeschwachen Bereich angeordnet sind, so dass die Partikel dort nicht haften bleiben.
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Die Erfindung betrifft ferner eine gasisolierte elektrische Analge mit einem Innenleiter und einem den Innenleiter umschließenden Außenrohr.
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Eine solche gasisolierte Anlage ist beispielsweise aus der bereits erwähnten Druckschrift
US 3 515 939 A bekannt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine solche gasisolierte Anlage bereitzustellen, bei der die durch die frei beweglichen Partikel verursachten Schäden möglichst vermieden sind.
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Die Aufgabe wird bei einer artgemäßen gasisolierten Anlage dadurch gelöst, dass im Außenrohr der Anlage eine erfindungsgemäße Partikelfalle angeordnet wird.
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Die Vorteile der erfindungsgemäßen gasisolierten Anlage ergeben sich aus den zuvor beschriebenen Vorteilen der Partikelfalle.
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Je nach der Polarität der Spannung in der gasisolierten Anlage können unterschiedliche Anordnungen der Partikelfalle besonders vorteilhaft sein.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Partikelfalle mit dem Außenrohr verbunden. Dies ist besonders vorteilhaft, falls die Polarität positiv ist, dass heißt wenn der Innenleiter sich gegenüber dem Außenrohr auf einem positiveren Potenzial befindet, beispielsweise wenn der Innenleiter auf einem positiven Potenzial und das Außenrohr auf Erdpotenzial liegen. In diesem Fall ist die Partikelfalle besonders bevorzugt unterhalb des Innenleiters angeordnet, da dort die Aufenthaltswahrscheinlichkeit für die Partikel am höchsten ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Partikelfalle mit dem Innenleiter verbunden. Dies ist insbesondere bei einer negativen Polarität der gasisolierten Anlage vorteilhaft, weil die höchste Aufenthaltswahrscheinlichkeit für die Partikel am Innenleiter, insbesondere auf einer Unterseite des Innenleiters ist.
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Vorzugsweise ist dabei der Innenleiter hohl ausgebildet und die Partikelfalle mit dem Innenleiter verbunden, so dass der feldstärkeschwache Bereich zumindest teilweise vom Innenleiter begrenzt ist. Dies ergibt eine besonders einfache Ausführung der Partikelfalle, bei der die Homogenität der Feldverteilung in der Anlage nur wenig gestört wird.
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Vorzugsweise ist der Innenleiter der gasisolierten Anlage konzentrisch im Außenrohr angeordnet. Gemäß dieser symmetrischen Anordnung sind alle radialen Abstände zwischen Innenleiter und Außenrohr gleich, so dass die Isolierfähigkeit der gasisolierten Anlage besonders hoch ist (insbesondere gegenüber einer exzentrischen Anordnung des Innenleiters).
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Bevorzugt ist die Anlage einer GIL oder einer GIS. Der Einsatz der erfindungsgemäßen Partikelfalle bei einer GIL oder einer GIS ist besonders vorteilhaft, weil dort die mit frei beweglichen Partikel im Zusammenhang stehenden Probleme besonders häufig auftreten können. Die sich diesbezüglich ergebenden physikalischen Mechanismen und Effekte sind bei GIL und GIS prinzipiell die gleichen.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Hochspannungsgleichstromübertragungsanlage mit einem Umrichter zum Übertragen elektrischer Leistung, der wechselspannungsseitig mit einem Wechselspannungsnetz und gleichspannungsseitig mit einer Gleichspannungsleitung verbunden ist.
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Eine solche Hochspannungsgleichstromübertragungsanlage ist aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der
WO 2011/006796 A2 bekannt. Sie wird meist zur Übertragung elektrischer Leistung über lange Distanzen von mehr als 100 km eingesetzt. Dabei liegt die Spannung in der Gleichspannungsleitung meist oberhalbt von 100 kV.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine solche Hochspannungsgleichstromübertragungsanlage vorzuschlagen, die einen möglichst fehlerfreien Betrieb ermöglicht.
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Die Aufgabe wird bei einer artgemäßen Hochspannungsgleichstromübertragungsanlage dadurch gelöst, dass zumindest ein Teil der Gleichspannungsleitung eine gasisolierte Leitung mit der erfindungsgemäßen Partikelfalle ist.
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Die Vorteile der erfindungsgemäßen Hochspannungsgleichstromübertragungsanlage ergeben sich aus den zuvor beschriebenen Vorteilen der erfindungsgemäßen Partikelfalle im Zusammenschau mit der gasisolierten Leitung.
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Die Erfindung soll im Folgenden anhand von 1–11 näher erläutert werden.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen gasisolierten elektrischen Anlage in einer schematischen axialen Querschnittsdarstellung;
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2 zeigt einen Ausschnitt der gasisolierten Anlage der 1 mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Partikelfalle in einer schematischen axialen Querschnittsdarstellung;
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3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Partikelfalle in einer schematischen axialen Querschnittsdarstellung;
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4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Partikelfalle in einer schematischen axialen Querschnittsdarstellung;
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5 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Partikelfalle in einer schematischen axialen Querschnittsdarstellung;
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6 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Partikelfalle in einer schematischen axialen Querschnittsdarstellung;
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7 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Partikelfalle in einer schematischen axialen Querschnittsdarstellung;
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8 zeigt ein siebtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Partikelfalle in einer schematischen axialen Querschnittsdarstellung;
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9 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen gasisolierten elektrischen Anlage in einer schematischen axialen Querschnittsdarstellung;
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10, 11 zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Partikelfalle in einem Innenleiter einer erfindungsgemäßen gasisolierten Anlage in einer schematischen axialen Querschnittsdarstellung;
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12 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hochspannungsgleichstromübertragungsanlage in schematischer Darstellung.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße gasisolierte Anlage in Form einer gasisolierten Leitung 1 dargestellt. Die gasisolierte Leitung 1 umfasst ein Außenrohr 2 und einen Innenleiter 3, der im dargestellten Ausführungsbeispiel als Hohlleiter ausgebildet ist. Der Innenleiter 3 ist koaxial im Außenrohr 2 angeordnet, wobei ein Mittelpunkt des kreisrunden Querschnitts des Innenleiters 3 mit einem Mittelpunkt des kreisrunden Querschnitts des Außenrohres 2 zusammenfällt.
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Sowohl der Innenleiter 3 als auch das Außenrohr 2 sind aus einem leitenden Material hergestellt und erstrecken sich entlang einer Längsrichtung quer zur Zeichnungsebene der 1. Unterhalb des Hohlleiters 3 ist im Außenrohr 2 und mit ihm verbunden eine Partikelfalle 51 angeordnet.
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Eine weitere Partikelfalle 52 ist durch den Innenleiter 3 selbst gebildet. Dazu bildet der Innenleiter 3 eine Abschirmung, die einen feldstärkeschwachen Bereich 6 im Inneren des Innenleiters 3 begrenzt. Ferner weist der Innenleiter 3 eine Partikeleintrittsöffnung 7. Durch die Partikeleintrittsöffnung 7 können frei bewegliche Partikel im Außenrohr 2 in den feldstärkeschwachen Bereich 6 gelangen.
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Im Betrieb der gasisolierten Leitung 1 liegt der Innenleiter 3 auf einem elektrischen Potenzial, das sich von einem elektrischen Potenzial des Außenrohrs 2, meist um mehrere hundert kV, unterscheidet. Bei positiver Polarität liegt der Innenleiter 3 auf einem positiven Potenzial, wohingegen das Außenrohr 2 beispielsweise auf einem Erdpotenzial oder einem negativen Potenzial liegt. Bei negativer Polarität liegt entsprechend der Innenleiter 3 auf einem negativen Potenzial, wohingegen das Außenrohr 2 auf einem Erdpotenzial beziehungsweise einem positiven Potenzial liegt. Werden durch Vibrationen oder Abrieb freibewegliche leitende Partikel vom Außenrohr 2 beziehungsweise dem Innenleiter 3 oder von in 1 nicht dargestellten Stützisolatoren der gasisolierten Leitung abgelöst, so können diese Partikel durch Leitungstransport und Leitungsabgabe eine unerwünschte Senkung der Durchschlagfestigkeit der gasisolierten Leitung 1 herbeiführen. Bei positiver Polarität können diese Partikel vom Außenrohr 2 angezogen werden. Bei negativer Polarität können diese Partikel vom Innenleiter 3 angezogen werden. Auf die freibeweglichen Partikel wirkt zudem stets die Gewichtskraft, die eine ausgezeichnete Richtung, nämlich nach unten in 1, aufweist. Unter Berücksichtigung der Kraft des elektrischen Feldes sowie der Gewichtskraft, die auf die Partikel wirken, sollen die Partikelfallen 51, 52 in Raumbereichen angeordnet werden, wo die Aufenthaltswahrscheinlichkeit für die Partikel am größten ist (bei gegebener Polarität).
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Betrachtet man die Partikelfalle 51 die unterhalb des Innenleiters 3 angeordnet und mit dem Außenrohr 2 verbunden ist, so werden sich im Innenraum 8 der gasisolierten Leitung 1 befindende freibewegliche Partikel zunächst einmal auf eine Außenoberfläche 9 der Partikelfalle 51 bewegen. Von dort sollen die Partikel möglichst kontrolliert in einen feldstärkeschwachen Bereich in der gasisolierten Leitung 1 geführt werden. Anschließend sollen die Partikel dort verbleiben. Ähnlich verhält es sich bei negativer Polarität. In diesem Fall landen die freibeweglichen Partikel zunächst auf einer Außenoberfläche 10 der Partikelfalle 52 und sollen von dort durch die Partikeleintrittsöffnung 7 in den feldstärkeschwachen Bereich im Inneren des Innenleiters 3 geführt werden. Auf diese Weise können Schäden, die durch die Partikel verursacht werden können, vermieden werden.
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In 2 ist eine Partikelfalle 4 in einer detaillierten axialen Querschnittsdarstellung detailliert dargestellt. Die Partikelfalle 4 umfasst zwei Teilfallen 41 und 42, die zueinander bezüglich einer Achse 11 symmetrisch angeordnet sind. Beide Teilfallen 41 und 42 erstrecken sich entlang der Längsachse der gasisolierten Leitung 1 quer zu der Zeichnungsebene der 2. Die Teilfalle 41 umfasst einen Fuß 411 zum Verbinden der Teilfalle 41 mit dem Außenrohr 2 der gasisolierten Leitung. Ferner umfasst die Teilfalle 41 eine Abschirmung 412, die mit dem Fuß 411 verbunden ist. Die Abschirmung 412 begrenzt zusammen mit dem Fuß 411 und einem Abschnitt 413 des Außenrohres 2 der gasisolierten Leitung 1 einen feldstärkeschwachen Bereich 414. Da die Partikelfalle 9 aus einem leitfähigen Material hergestellt ist und mit dem Außenrohr 2 verbunden ist liegt die Partikelfalle 4 und insbesondere auch die Abschirmung 412 auf dem gleichen Potenzial wie das Außenrohr 2. Aus diesem Grund ist das elektrische Feld im feldstärkeschwachen Bereich 414 um mehrere, im vorliegenden Beispiel um etwa 2 Potenzen kleiner als außerhalb des feldstärkeschwachen Bereiches. Frei bewegliche Partikel im Außenrohr 2 der gasisolierten Leitung 1 können durch eine Partikeleintrittsöffnung 415 in den feldstärkeschwachen Bereich 414 eintreten. Auf der dem feldstärkeschwachen Bereich 414 ab Seite der Abschirmung 412 ist eine Außenoberfläche 416 des Schirms 412 ausgebildet.
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Entsprechend der ersten Teilfalle 41 verfügt die zweite Teilfalle 42 über einen Fuß 421, eine Abschirmung 422, einen feldstärkeschwachen Bereich 424, eine Partikeleintrittsöffnung 425 sowie eine Außenoberfläche 426 der Abschirmung 422. Durch die Anordnung der beiden Teilfallen 41 und 42 bilden die der zweiten Teilfalle 42 zugewandte Seite 417 der ersten Teilfalle 41 und die der ersten Teilfalle 41 zugewandte Seite 427 der zweiten Teilfalle 42 einen weiteren feldstärkeschwachen Bereich 12.
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Zu erkennen ist, dass die radiale Kontur der Außenoberfläche 426 an einem dem Fuß 421 entfernten Ende 428 wendelförmig ausgebildet ist, so dass die Krümmung der Außenoberfläche 426 zu diesem Ende 428 hin gleichmäßig ansteigt. Auf diese Weise ist der Feldstärkegradient entlang der Außenoberfläche 426 niedrig. Entsprechend ist die Außenoberfläche 416 der ersten Teilfalle 41 ebenfalls abschnittsweise wendelförmig ausgebildet.
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Das von der ersten Teilfalle 41 erzeugte elektrische Feld und das von der zweiten Teilfalle 42 erzeugte elektrische Feld im Außenrohr 2 beeinflussen einander, so dass dort der feldstärkeschwache Bereich 12 zwischen den Teilfallen 41 und 42 gebildet ist. Die Abschirmung 412 der ersten Teilfalle 41 bildet an ihrer innen angeordneten Seite 417 einen Überhang 419 aus. Die Abschirmung 422 der zweiten Teilfalle 42 bildet an ihrer innen angeordneten Seite 427 einen Überhang 429 aus. Durch die Ausformung der Überhänge 419 und 429 ist der weitere feldstärkeschwache Bereich 12 mit zwei Einbuchtungen 430 und 431 versehen. Diese Einbuchtungen 430 und 431 erschweren zusätzlich, dass frei bewegliche Partikel den feldstärkeschwachen Bereich 12 verlassen.
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In den nachfolgenden 2 bis 9 sind gleiche und gleichartige Elemente der dort dargestellten Partikelfallen mit gleichen Bezugszeichen versehen. Aus Übersichtlichkeitsgründen wird daher bei der Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Partikelfallen der 3 bis 9 lediglich auf deren Unterschiede näher eingegangen.
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3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Partikelfalle 13. Im Unterschied zu der Partikelfalle 4 der 2 sind die innen angeordneten Seiten 417 bzw. 427 der Teilfallen 41 bzw. 42 der Partikelfalle 13 eben ausgebildet. Dies vereinfacht die Herstellung der Partikelfalle, da ihre Form etwaige Überhänge nicht aufweist.
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4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Partikelfalle 14. Die Partikelfalle 14 umfasst ähnlich der Partikelfalle 13 der 3 eine erste und eine zweite Teilfalle 41 bzw. 42. Im Unterschied zu der Partikelfalle 13 sind die Teilfallen 41 und 42 weiter voneinander beabstandet angeordnet. Zwischen der ersten und der zweiten Teilfalle 41 bzw. 42 ist eine dritte Teilfalle 43 angeordnet. Die dritte Teilfalle 43 umfasst einen Fuß 431 zum Verbinden der dritten Teilfalle 43 mit dem Außenrohr 2. Der Fuß 431 der dritten Teilfalle 43 geht zu seinem dem Außenrohr 2 abgewandten Ende hin in eine Abschirmung 432 über, die eine gerundete Außenoberfläche 433 aufweist. Zwischen einer der dritten Teilfalle 43 zugewandten Seite der ersten Teilfalle 41 und der der ersten Teilfalle 41 zugewandten Seite der dritten Teilfalle 43 ist ein erster zusätzlicher feldstärkeschwacher Bereich 121 ausgebildet. Zwischen den einander zugewandten Seiten der dritten Teilfalle 43 und der zweiten Teilfalle 42 ist ein zweiter zusätzlicher feldstärkeschwacher Bereich 122 ausgebildet.
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In 5 ist ein viertes Ausführungsbeispiel einer Partikelfalle 15 dargestellt. Im Unterschied zur Partikelfalle 4 der 2 sind der Fuß 411 der ersten Teilfalle 41 und der Fuß 421 der zweiten Teilfalle 42 miteinander verbunden und nur an einzelnen Stellen in Längsrichtung der Partikelfalle 15 mit dem Außenrohr 2 verbunden, was in 5 dadurch angedeutet ist, dass der Fuß 411 und der Fuß 421 mittels einer unterbrochenen Linie dargestellt sind. Durch eine gegenüber der Partikelfalle 4 schmalere Ausführung der Abschirmungen 412 und 422 sind die entsprechenden feldstärkeschwachen Bereiche 414 und 424 vergrößert. Dies vermindert die Wahrscheinlichkeit eines Wiederaustritts der Partikel aus den feldstärkeschwachen Bereichen 414 und 424.
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6 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Partikelfalle 16. Die Partikelfalle 16 umfasst einen Fuß 161 zum Verbinden der Partikelfalle 16 mit dem Außenrohr 2 sowie eine Abschirmung 162. Die Abschirmung 162 weist eine Außenoberfläche 163 auf. Es ist zu erkennen, dass die in 6 dargestellte radiale Kontur der Außenoberfläche 163 eine teilweise ovale Form aufweist.
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Die Abschirmung 162 weist ein erstes und ein zweites dem Fuß 161 abgewandtes Schirmende 164 bzw. 165 auf. Die Schirmenden 164 und 165 weisen jeweils eine Spitze 166 bzw. 167 auf. Die Spitzen 166 und 167 sind jeweils zum Fuß 161 hin abgewinkelt. Dies hat zur Folge, dass Die Spitzen 166, 167, sich innerhalb der feldstärkeschwachen Bereiche 168 und 169 befinden, wodurch ein hoher Wert des Feldstärkegradienten auch an den Spitzen 166, 167 vermieden wird.
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Das in 7 dargestellte sechste Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Partikelfalle 17 ist im Unterschied zur Partikelfalle 16 der 6 nur an einzelnen Stellen in Längsrichtung der Partikelfalle 17 mit dem Außenrohr 2 verbunden, was in 5 durch eine Darstellung des Fußes 161 mittels einer unterbrochenen Linie angedeutet ist.
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Ein siebtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Partikelfalle 18 ist in 8 dargestellt. Die Partikelfalle 18 weist einen Fuß 181 zum Verbinden mit dem Außenrohr 2 sowie eine Abschirmung 182. Zusätzlich zu der Partikelfalle 18, die zentral unterhalb des in der 8 nicht grafisch dargestellten Innenleiters 3 angeordnet ist, sind zwei weitere Partikelfallen 19 und 20 vorgesehen. Die weiteren Partikelfallen 19 und 20 sind zur Partikelfalle 18 jeweils gleichartig aufgebaut und entlang des Umfangs des Außenrohres 2 rechts und links neben der Partikelfalle 18 angeordnet.
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9 zeigt eine schematische Darstellung eines achten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Partikelfalle 21 in einer gasisolierten Leitung 1 mit einem Innenleiter 3 und einem Außenrohr 2. Die Partikelfalle 21 umfasst eine erste Abschirmung 22 und eine zweite Abschirmung 23, die eine geradlinige radiale Kontur aufweisen. Die Abschirmungen 22 und 23 sind derart gegeneinander versetzt angeordnet, dass eine Partikeleintrittsöffnung 24 ausgebildet ist, durch die Partikel in einen durch die Abschirmungen 22 und 23 sowie das Außenrohr 2 begrenzten feldstärkeschwachen Bereich 25 gelangen können. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass die Partikelfalle 21 einen besonders einfachen Aufbau aufweist.
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10 zeigt eine erfindungsgemäße Partikelfalle 31 gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel. Die Partikelfalle 31 ist durch den Innenleiter 3 einer gasisolierten Leitung gebildet, in dem eine Partikeleintrittsöffnung 312 vorgesehen ist. Der Innenleiter 3 ist als Hohlleiter ausgebildet und begrenzt einen feldstärkeschwachen Bereich 313 und bildet somit zugleich eine Abschirmung 315 der Partikelfalle 31. Die Partikelfalle 31 weist eine Außenoberfläche 314 auf, deren radiale Kontur nah an der Partikeleintrittsöffnung 312 derart profiliert ist, dass der Feldstärkegradient entlang der Außenoberfläche möglichst klein ist.
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11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Partikelfalle 32, die durch den Innenleiter 3 einer gasisolierten Leitung gebildet ist, der einen feldstärkeschwachen Bereich 324 begrenzt. Im Unterschied zur Partikelfalle 31 der 10 ist die Partikeleintrittsöffnung 321 der Partikelfalle 32 schmaler.
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Einander gegenüberliegende Ränder 322 und 323 der durch den Innenleiter 3 gebildeten Abschirmung 325 der Partikelfalle 32 beinflussen das elektrische Feld im Bereich der Partikeleintrittsöffnung 321 derart, dass der Feldstärkegradient dort möglichst klein ist.
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12 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hochspannungsgleichstromübertragungsanlage (HGÜ-Anlage) 35 mit einem Umrichter 36, der eine Gleichspannungsseite und eine Wechselspannungsseite aufweist. Der Umrichter 36 kann beispielsweise ein netzgeführter oder ein selbstgeführter Umrichter sein. Der Umrichter 36 ist wechselspannungsseitig mit einer dreiphasigen Wechselspannungsleitung 37 und gleichspannungsseitig mit einer Gleichspannungsleitung 381 sowie einem Erdleiter 382 verbunden. Die Gleichspannungsleitung 381 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine erdverlegte GIL in der mehrere Partikelfallen gemäß einer der 1 bis 11 angeordnet sind.
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Die in 12 dargestellte HGÜ-Anlage dient zur Übertragung elektrischer Leistung zwischen dem Wechselspannungsnetz 37 und einem weiteren Wechselspannungsnetz 40. Dazu ist ein zusätzlicher Umrichter 39 vorgesehen, der gleichspannungsseitig mit der Gleichspannungsleitung 381 und wechselspannungsseitig mit dem weiteren Wechselspannungsnetz 40 verbunden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 3515939 A [0003, 0015]
- WO 2011/006796 A2 [0026]
