DE4240118C1 - Durchführung, insbesondere für hohe Spannungen mit spezieller Elektrodenhalterung - Google Patents
Durchführung, insbesondere für hohe Spannungen mit spezieller ElektrodenhalterungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Durchführung, insbesondere
für hohe Spannungen, zur Verbindung eines mit Gas
isolierten elektrischen Gerätes, wie z. B. eines
Transformators, einer Drosselspule, eines Meßwandlers,
eines Kondensators oder einer Schaltanlage, mit einer
in atmosphärischer Luft liegenden Anschlußstelle, mit
mindestens einer rohrförmigen Feldsteuerelektrode
innerhalb eines gasgefüllten Überwurfisolators.
Eine derartige Durchführung ist beispielsweise aus der
DE-PS 36 16 243 bekannt. Bei dieser bekannten
Durchführung umschließt ein aus mehreren
Steuerelektroden bestehender zylindrischer
Steuerkondensator einen zylindrischen Leiter. Der
Kondensator ist mit seiner untersten Elektrode derart
an einem Flansch befestigt, daß er in seinem Inneren
eine erste Kammer bildet, die mit Schwefelhexafluorid
(SF6) unter hohem Druck als Isoliergas gefüllt ist.
Außerhalb des Kondensators befindet sich eine zweite
Kammer, die mit gleichem Gas unter niedrigem Druck
gefüllt ist. Diese bekannte gasisolierte Durchführung
besitzt daher einen explosionssicheren Aufbau, bei dem
der aus Porzellan bestehende Überwurfisolator nicht
unmittelbar mit dem hohen Druck beaufschlagt ist,
solange die Dichtung zwischen den Elektroden des
Kondensators und den die einzelnen Elektroden
gegeneinander elektrisch isolierenden Lochscheiben dem
Überdruck des Gases standhalten.
Die Steuerelektroden sind an beiden Enden durch
ringförmige Abschlußelektroden gefaßt und mittels
kegeliger Lochscheiben aus Gießharz jeweils direkt
aufeinander befestigt, damit ein den Kriechweg
verlängernder Konus entsteht und durch die vorhandenen
Potentialunterschiede keine Kriechentladungen
entstehen.
Nachteilig an der bekannten Durchführung ist, daß zur
Vermeidung von Kriechentladungen komplizierte
Halterungen der Steuerelektroden notwendig sind. Da der
Abstand zwischen Hochspannungselektrode und
Steuerelektrode durch Isoliermaterialien überbrückt
wird, liegen im mit hoher Feldstärke belasteten Raum
der Durchführung nicht mehr die Gesetzmäßigkeiten für
eine reine Gasisolierung vor und es sind
verhältnismäßig große Abstände zwischen den Elektroden
erforderlich.
In der DE 28 00 208 wird ein "Keramischer Hüllisolator
mit Druckgasfüllung, insbesondere für elektrische
Anlagen und Geräte" beschrieben. Dieser Hüllisolator
weist in seinem Inneren eine die Druckgasfüllung im
wesentlichen enthaltende gasdurchlässige Hülle auf,
durch die bei einem Bersten der Porzellanhülle Schäden
in der Umgebung vermieden werden sollen. Der
Hüllisolator ist gasdicht an einer Platte befestigt und
umschließt eine ebenfalls dort befestigte
Steuerelektrode, durch die ein Leiterstab in ein
Gehäuse unterhalb der Platte eintritt. Der Leiterstab
tritt ferner am oberen Ende des Hüllisolators durch
eine weitere Platte ins Freie.
In der DE 11 98 888 ist eine
"Hochspannungsdurchführung" offenbart, bei der ein
Stromleiter durch einen mit gasförmigem oder flüssigem
Isoliermittel gefüllten Isolierhohlkörper geführt und
die Feldverteilung durch eine mit einer geerdeten
Fassung leitend verbundene, den Durchführungsleiter im
Isolierkörper ringförmig umgebende Elektrode beeinflußt
ist. Der aus zwei Teilen bestehende Isolierhohlkörper
ist, zusammen mit Metallrohren, mit der geerdeten
Fassung verflanscht. An den Enden der Metallrohre
befinden sich jeweils erste Ringelektroden, denen die
mit dem Durchführungsleiter leitend verbundenen zweiten
Ringelektroden gegenüberliegen. Durch die Anordnung
dieser Ringelektrodenpaare und die Formgebung des
Isolierhohlkörpers soll die Spannungsbeanspruchung in
axialer Richtung günstig beeinflußt werden.
In der DE 3 74 086 wird ein "Elektrischer
Durchführungsisolator" beschrieben, bei dem Elektroden
als Metallbelegung auf Isolierkörpern ausgeführt sind.
Weiterhin ist auch in der DE 22 05 035 das Aufbringen
eines leitenden Belages auf die Oberfläche von
zylindrischen Isolierteilen offenbart, um auf diese
Weise Elektroden zu bilden.
In der DE 18 00 667 ist schließlich eine
"Freiluft-Durchführung mit Druckgasfüllung für
Höchstspannung" beschrieben, die einen mehrteiligen,
keramischen Mantel mit Steuerelektroden aufweist,
welche mittels zwischen benachbarten Teilen des Mantels
(Hüllisolator) gasdicht eingeklemmten Ringscheiben
gehaltert sind. Die Steuerelektroden sind dabei
konzentrisch um einen rohrförmigen Leiter angeordnet.
Die geometrische Form und die Lage der Steuerelektroden
ist so gewählt, daß die Potentialverteilung an der
Oberfläche der Durchführung annähernd linear sein soll.
Nachteilig hierbei ist jedoch, daß die Ringscheiben bei
dieser Anordnung nicht in einem feldarmen Bereich
liegen, so daß keine reine Gasisolation im
hochbeanspruchten Bereich vorliegt. Da die Ringscheiben
ferner mit (metallischen) Schrauben, welche zur
Befestigung der Mantelteile aneinander dienen,
verbunden sind, wird das Potential der entsprechenden
Steuerelektrode auf das der Isolator-Oberfläche
gezogen, so daß diese einer erhöhten Beanspruchung
ausgesetzt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Durchführung der eingangs genannten Art anzugeben, die
auch bei geringen Abmessungen eine wesentlich
verbesserte Betriebssicherheit, insbesondere
Durchschlagsfestigkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird bei einer Durchführung der eingangs
genannten Art dadurch gelöst, daß die mindestens eine
Feldsteuerelektrode durch leitende Abschnitte auf
einem dem potentialführenden Bereich der Durchführung
zugewandten Ende von mindestens einem Isolierrohr
gebildet ist und das mindestens eine Isolierrohr
koaxial um einen Durchführungsleiter angeordnet ist und
durch mindestens eine Halterung an seinem
erdpotentialseitigen Ende außerhalb des mit hoher
Feldstärke belasteten Bereichs einseitig gehalten wird.
Hierdurch ist eine Durchführung verwirklicht, die den
Gesetzen der Gasisolierung entspricht und deshalb
besonders betriebssicher ist. Ein besonderer Vorteil
dieser Lösung besteht darin, daß bei
Temperaturschwankungen die Feldsteuerelektroden ihre
Länge frei ändern können, ohne daß es zu mechanischen
Spannungen oder zu Reibungseffekten zwischen den
Elektroden kommt. Dadurch, daß die Halterungen im
annähernd potentialfreien Bereich angeordnet sind,
besteht keine Gefahr von Kriechentladungen.
Die Halterungen der Isolierrohre sind jeweils
vorzugsweise durch eine Isolierscheibe gebildet. Jede
Halterung kann dabei durch zwei voneinander
beabstandete, einzelne Halter gebildet sein.
Wenn die Halterungen als flache Scheiben aus
Isoliermaterial ausgebildet sind und vorzugsweise
einige Öffnungen aufweisen, ergibt dies eine
fertigungstechnisch günstige Form, die Material und
damit Kosten spart. Die Öffnungen ermöglichen eine
Trocknung und Imprägnierung im Raum zwischen den
Isolierscheiben.
Die Isolierrohre sind vorzugsweise mit den Halterungen
an einem den Durchführungsleiter koaxial umgebenden
Tragerohr gehaltert.
Dadurch, daß die Isolierrohre mittels der Halterungen
auf dem zentral angeordneten Tragerohr gehaltert sind,
lassen sich die Steuerelektroden besonders lagegenau
befestigen. Alternativ können auch die konzentrischen
Isolierrohre durch Abstandsringe aufeinander befestigt
sein, was jedoch grundsätzlich größere Lagetoleranzen
ergibt, da sich Fertigungstoleranzen aufaddieren.
Eine günstige Bauweise ergibt sich, wenn die
Isolierrohre länger als die Steuerelektroden
ausgebildet sind, und vorzugsweise das Isolierrohr mit
dem größeren Durchmesser (erstes Isolierrohr) länger
ist als das Rohr mit dem kleineren Durchmesser (zweites
Isolierrohr).
Dadurch, daß an den Halterungen jeweils ein konischer,
an dem Tragrohr fixierter Befestigungsring vorgesehen
ist, der in eine entsprechende Öffnung der jeweiligen
Halterung eingreift, wird eine Fixierung der
Isolierrohre in Axialrichtung bewirkt, wobei sich die
Steuerelektroden sehr einfach montieren lassen.
Der Abstand der Äquipotentiallinien läßt sich günstig
beeinflussen, wenn die Steuerelektroden mit einem
wulstförmigen Ende versehen sind.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Konstruktion machen
sich besonders deutlich bemerkbar, wenn die maximale
Betriebsspannung 250 kV oder mehr beträgt.
Die Feldsteuerelektrode dient vorzugsweise als
Zwischenpotential-Steuerelektrode.
Weitere vorteilhafte Anwendungen und Ausgestaltungen
sind in den Unteransprüchen 11 bis 14 beschrieben.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von
Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen
beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten
den Zeichnungen zu entnehmen sind. Die Zeichnungen
zeigen im einzelnen:
Fig. 1 die erfindungsgemäße Durchführung in einer
teilweise angeschnittenen Gehäuseansicht
eines Stromwandlers für Hochspannung mit
einer Steuerelektrode und
Fig. 2 die erfindungsgemäße Durchführung in einer
teilweise angeschnittenen Gehäuseansicht
eines Stromwandlers mit zwei
Steuerelektroden.
In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Meßwandler, dessen oberer
Gehäusekopf 2 mit Deckel 3 als Aluminiumgußgehäuse
ausgeführt ist und der im Betrieb das Potential eines
Stromleiters 4 aufweist.
Der Stromleiter 4 wird im Inneren des Gehäusekopfes 2
vom Kern des Meßwandlers 1 umschlossen, dessen
Kernabschirmung mit 11 gekennzeichnet ist. Von der
Spule des Meßwandlers 1 wird eine stromführende
Verbindung mittels der erfindungsgemäßen Durchführung
zu einer in atmosphärischer Luft liegenden Außenstelle,
d. h. zu einem Abschlußkasten 5 geschaffen, der an einem
auf Erdpotential liegenden Sockel 9 montiert ist. Der
Potentialunterschied zwischen dem Gehäusekopf 2 und dem
auf Erdpotential liegenden Sockel 9 wird von einem
Überwurfisolator 6 überbrückt, der somit zusammen mit
dem Gehäusekopf 2, dem Gehäusedeckel 3 und dem Sockel 9
einen gasdichten Raum bildet, der vorteilhaft mit
Schwefelhexafluorid (SF6) als Isoliergas gefüllt ist
und zur Erhöhung der Isolationswirkung auch unter Druck
stehen kann.
Der Gehäusekopf 2 ist nach unten in den Bereich des
Überwurfisolators 6 mit einer Hochspannungselektrode 20
weitergeführt, deren wulstförmiges Ende mit 22
bezeichnet ist. Konzentrisch zu der
Hochspannungselektrode 20 ist eine erste
Feldsteuerelektrode 23 angeordnet, deren oberes Ende
mit 21 und deren unteres Ende mit 24 gekennzeichnet
ist. Die Enden 21, 24 sind ebenfalls wulstförmig
ausgeführt, um lokale Feldstärkeerhöhungen zu
vermeiden.
Die erste Feldsteuerelektrode 23 ist als leitende
Schicht auf einem aus Isoliermaterial bestehenden
ersten Isolierrohr 25 ausgebildet, das nur an seinem
unteren Ende von zwei ersten Isolierscheiben 14, 14′ auf
einem den Durchführungsleiter umgebenden Tragerohr 7 im
annähernd potentialfreien Raum einseitig gehaltert ist.
Durch den Abstand der beiden ersten
Isolierscheiben 14, 14′ ergibt sich eine mechanisch
große Einspannlänge, die eine entsprechend robuste
Halterung des ersten Isolierrohres 25 ergibt. Die
ersten Isolierscheiben 14, 14′ sind fest mit dem ersten
Isolierrohr 25 verbunden. Axial sind diese
Isolierscheiben auf dem Tragerohr 7 durch konische
Befestigungsringe 12 festgelegt, die in entsprechende
Ausnehmungen der ersten Isolierscheiben 14, 14′
eingreifen. Erdpotentialseitig ist das Tragerohr 7 am
Sockel 9 durch ein Befestigungsteil 8 fixiert. Somit
ist die das erste Isolierrohr 25 teilweise umhüllende
erste Feldsteuerelektrode 23 am unteren Ende mittels
der ersten Isolierscheiben 14, 14′ auf dem Tragerohr 7
befestigt. Auch bei wechselnden Temperaturen kann
deshalb das erste Isolierrohr 25 sich frei nach oben
ausdehnen. Die Positionierung der ersten
Feldsteuerelektrode 23 erfolgt somit außerhalb des mit
hoher Feldstärke belasteten Bereichs an der
Hochspannungselektrode 20. Für diesen Bereich mit
besonders hohen Feldstärken liegt somit eine reine
Gasisolation vor.
In den ersten Isolierscheiben 14, 14′ sind Öffnungen 15
vorgesehen, die eine leichtere Trocknung und
Imprägnierung des Raumes zwischen den Isolierscheiben
ermöglichen.
In Fig. 2 sind gleichartige Teile mit gleichen
Bezugszeichen versehen. Im Unterschied zu der
Ausführung gemäß Fig. 1 weist der
Hochspannungsmeßwandler gemäß Fig. 2 eine zweite
Feldsteuerelektrode 33 auf, deren oberes Ende die
Bezugsziffer 31 trägt, während das untere Ende mit
Bezugsziffer 34 bezeichnet ist. Die zweite
Feldsteuerelektrode 33 ist als metallisch leitende
Schicht auf ein zweites Isolierrohr 35 aufgebracht. Das
zweite Isolierrohr 35 ist wie das erste Isolierrohr 25,
auf dem Tragerohr 7 mittels zweiter Isolierscheiben
16, 16′ an seinem unteren Ende befestigt. Da die untere
zweite Isolierscheibe 16 der weiter innen liegenden
zweiten Feldsteuerelektrode 33 und die obere erste
Isolierscheibe 14 der weiter außen liegenden ersten
Feldsteuerelektrode 23 direkt aneinanderstoßen, erfolgt
die axiale Fixierung beider Isolierrohre durch nur zwei
konische Befestigungsringe 12.
In einer alternativen Ausführung, die hier nicht
zeichnerisch dargestellt ist, kann die außenliegende
erste Feldsteuerelektrode 23 mit ihrem ersten
Isolierrohr 25 auch direkt auf dem zweiten Isolierrohr
35 der inneren zweiten Feldsteuerelektrode 33 befestigt
sein. Im dargestellten Fall sind die Isolierrohre 25,
35 teleskopartig ineinandergesteckt, so daß das erste
Isolierrohr 25 für die erste Feldsteuerelektrode 23 mit
dem größeren Durchmesser länger ausgebildet ist als das
zweite Isolierrohr 35 für die zweite
Feldsteuerelektrode 33 mit dem kleineren Durchmesser.
Selbstverständlich können auch weitere Steuerelektroden
vorgesehen werden. Durch Erhöhung der Anzahl der
Steuerelektroden kann der Durchmesser und die Länge des
Überwurfisolators, der vorzugsweise aus
glasfaserverstärktem Kunststoff gefertigt ist, weiter
verringert werden, bzw. bei gleichbleibenden
Abmessungen können Durchführungen für höhere
Spannungsbereiche verwirklicht werden.
Die erfindungsgemäße Bauform weist für
Spannungsbereiche über 250 kV, vorzugsweise über
400 kV, besonders große Vorteile gegenüber den
bekannten Durchführungen auf. Durch die
erfindungsgemäße Konstruktion wird eine Durchführung
mit einer Gasisolierung geschaffen, die die Nachteile
der Mischisolierung vermeidet, insbesondere die Gefahr
von Kriechentladungen an Abstandsisolatoren. Die
Betriebssicherheit dieser Durchführung ist also
vorteilhaft erhöht.
Die Beschreibung der Erfindung erfolgte mit Bezug auf
die in den Figuren dargestellten Stromwandler. Die
Erfindung ist in entsprechender Weise jedoch auch bei
Spannungswandlern anwendbar.
Bezugszeichenliste
1 Meßwandler
2 Gehäusekopf
3 Gehäusedeckel
4 Stromleiter
5 Anschlußkasten
6 Überwurfisolator
7 Tragerohr
8 Befestigungsteil
9 Sockel
10
11 Kernabschirmung
12 Befestigungsringe
13
14, 14′ erste Isolierscheiben
15 Öffnungen
16, 16′ zweite Isolierscheiben
17
18
19
20 Hochspannungselektrode
21 Ende der ersten Feldsteuerelektrode
22 Ende der Hochspannungselektrode
23 erste Feldsteuerelektrode
24 Ende der ersten Feldsteuerelektrode
25 erstes Isolierrohr
26
27
28
29
30
31 Ende der zweiten Feldsteuerelektrode
32
33 zweite Feldsteuerelektrode
34 Ende der zweiten Feldsteuerelektrode
35 zweites Isolierrohr
2 Gehäusekopf
3 Gehäusedeckel
4 Stromleiter
5 Anschlußkasten
6 Überwurfisolator
7 Tragerohr
8 Befestigungsteil
9 Sockel
10
11 Kernabschirmung
12 Befestigungsringe
13
14, 14′ erste Isolierscheiben
15 Öffnungen
16, 16′ zweite Isolierscheiben
17
18
19
20 Hochspannungselektrode
21 Ende der ersten Feldsteuerelektrode
22 Ende der Hochspannungselektrode
23 erste Feldsteuerelektrode
24 Ende der ersten Feldsteuerelektrode
25 erstes Isolierrohr
26
27
28
29
30
31 Ende der zweiten Feldsteuerelektrode
32
33 zweite Feldsteuerelektrode
34 Ende der zweiten Feldsteuerelektrode
35 zweites Isolierrohr
Claims (14)
1. Durchführung zur Verbindung eines mit Gas
isolierten elektrischen Gerätes mit einer in
atmosphärischer Luft liegenden Anschlußstelle, mit
mindestens einer rohrförmigen Feldsteuerelektrode
innerhalb eines gasgefüllten Überwurfisolators,
dadurch gekennzeichnet, daß
die mindestens eine Feldsteuerelektrode (23, 33)
durch leitende Abschnitte auf einem dem
potentialführenden Bereich der Durchführung
zugewandten Ende (21, 31) von mindestens einem
Isolierrohr (25, 35) gebildet ist und das
mindestens eine Isolierrohr (25, 35) koaxial um
mindestens einen Durchführungsleiter angeordnet
ist und durch mindestens eine Halterung (14, 16) an
seinem erdpotentialseitigen Ende (24, 34) außerhalb
des mit hoher Feldstärke belasteten Bereichs
einseitig gehalten wird.
2. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die
Halterungen (14, 16) der Isolierrohre jeweils durch
eine Isolierscheibe gebildet sind.
3. Durchführung nach Anspruch 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß jede
Halterung (14, 16) durch zwei voneinander
beabstandete einzelne Halter (14, 14′, 16, 16′)
gebildet ist.
4. Durchführung nach Anspruch 1, 2 oder 3, da
durch gekennzeichnet, daß die
Halterungen (14, 16) als flache Scheiben aus
Isoliermaterial ausgebildet sind und
Öffnungen (15) aufweisen.
5. Durchführung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, da
durch gekennzeichnet, daß die
Isolierrohre (25, 35) mit den Halterungen (14, 16)
an einem den Durchführungsleiter koaxial
umgebenden Tragerohr (7) gehaltert sind.
6. Durchführung nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Isolierrohre (25, 35) länger als die
Feldsteuerelektroden (23, 33) ausgebildet sind.
7. Durchführung nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das erste
Isolierrohr (25) einen größeren Durchmesser
aufweist und länger ist als das zweite Isolierrohr
(35).
8. Durchführung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder
7, dadurch gekennzeichnet,
daß an den Halterungen (14, 16) jeweils ein
konischer an dem Tragerohr (7) fixierter
Befestigungsring (12) vorgesehen ist, der in eine
entsprechende Öffnung (15) der jeweiligen
Halterung eingreift und eine Fixierung der
Isolierrohre (25, 35) in Axialrichtung bewirkt.
9. Durchführung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
oder 8, dadurch gekennzeich
net, daß die Feldsteuerelektroden (23, 33) ein
jeweils wulstförmiges Ende (24, 34) aufweisen.
10. Durchführung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die maximale
Betriebsspannung 250 kV oder mehr beträgt.
11. Durchführung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß als Gas
Schwefelhexafluorid (SF6), oder andere Gase mit
ähnlichen Isoliereigenschaften vorgesehen sind.
12. Durchführung nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gas unter
erhöhtem Druck steht.
13. Durchführung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die
Feldsteuerelektroden (23, 33) auf den Isolierrohren
(25, 35) durch eine Metallisierung ausgebildet
sind.
14. Verwendung der Durchführung nach einem
der vorhergehenden Ansprüche bei Strom-,
Spannungs- oder Kombiwandlern.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4240118A DE4240118C1 (de) | 1992-11-30 | 1992-11-30 | Durchführung, insbesondere für hohe Spannungen mit spezieller Elektrodenhalterung |
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4240118A DE4240118C1 (de) | 1992-11-30 | 1992-11-30 | Durchführung, insbesondere für hohe Spannungen mit spezieller Elektrodenhalterung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE4240118C1 true DE4240118C1 (de) | 1994-03-31 |
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ID=6473940
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE4240118A Expired - Fee Related DE4240118C1 (de) | 1992-11-30 | 1992-11-30 | Durchführung, insbesondere für hohe Spannungen mit spezieller Elektrodenhalterung |
Country Status (4)
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US (1) | US5548081A (de) |
EP (1) | EP0600233A1 (de) |
CA (1) | CA2109852A1 (de) |
DE (1) | DE4240118C1 (de) |
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