DE915355C - Durchfuehrung fuer hohe Gleichspannungen - Google Patents

Description

• Durchführung für hohe Gleichspannungen Bei Kraftübertragungsanlagen, die mit hoher Gleichspannung arbeiten, wendet man Spannungen in der Größenordnung von mehreren ioo kV an. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für derartig hohe Gleichspannungen eine Stromdurchführung zu schaffen, welche wirtschaftlich tragbare Abmessungen besitzt. Bei Wechselspannungen dieser Größenordnung verwendet man meist sogenannte Kondensatordurchführungen, bei denen durch kapazitive Aufteilung der Spannung innerhalb des Isoliermaterials dafür gesorgt ist, daß die für das Isoliermaterial zulässige Feldstärke nicht überschritten wird. Diese Maßnahme ist für Gleichspannungen unwirksam, und es tritt deshalb nach dem- Leiter hin eine starke Zunahme der elektrischen Feldstärke in dem Dielektrikum auf, wodurch die Abmessungen der Durchführung gegenüber einer Wechselstromdurchführung für die gleiche Spannung stark vergrößert werden. Bei rotationssymmetrischer Ausbildung der Durchführung, z. B. in der Weise, daß der Innenleiter von einem Porzellanrohr oder zwei Porzellanüberwürfen umschlossen wird und der Zwischenraum zwischen dem Porzellan und dem Leiter mit einer isolierenden Flüssigkeit gefüllt ist, bildet jedes Stück der Durchführung zwischen zwei benachbarten Querschnitten einen Zylinderkondensator, und man kann nunmehr mit Hilfe bekannter Beziehungen bei gegebener Spannung und gegebenem Innendurchmesser des Porzellanrohres den Außendurchmesser des Leiters so festlegen, daß die Feldstärke an der Oberfläche des Leiters einen bestimmten Wert bei gegebener Spannung nicht überschreitet. Bezeichnet man mit E.", diese zulässige Feldstärke an der Leiteroberfläche, mit U die Gesamtspannung, mit r; den Leiterradius und r" den Innenradius des Porzellanrohres, so gilt die Beziehung Diese Beziehung zwischen r" und yi ist in Fig. i für ein bestimmtes Verhältnis kurvenmäßig dargestellt. Man erkennt, daß für kleine Werte von ri die zugehörigen Werte von y" groß sind und mit größer werdendem yi rasch bis zu einem Minimum abnehmen, um dann wiederum schwach anzusteigen. Der geringste Materialaufwand für die Herstellung der Durchführung ergibt sich bei gegebener Spannung und gegebener maximaler Feldstärke an der Leiteroberfläche dann, wenn r" ein Minimum wird. Aus der obigen Gleichung läßt sich errechnen, daß dieses Minimum für r" erreicht wird, wenn der Leiterradius die Bedingung erfüllt. Hierfür ergibt sich für den Innenradius des Porzellanrohres, also für den Außenradius des Dielektrikums der Wert r" = e - ri (e = 2,71... Basis der nat. Log.). Auf Grund dieser Überlegung schlägt die Erfindung nun vor, den Außenradius r, des Leiters und den Innenradius r, des Porzellanrohres nach den Enden der Durchführung hin entsprechend der Abnahme des auf das Dielektrikum zwischen Porzellanrohr und Leiter entfallenden Spannungsanteiles ai kleiner werdend so zu bemessen, daß bei einer höchstzulässigen Feldstärke £,nax in dem Dielektrikum über die ganze Länge die Beziehungen und rd = e - y; gelten.
• Man erhält für den Aufbau der Durchführung den geringsten Materialaufwand, was sich nicht nur hinsichtlich der Kosten für die Durchführung, sondern auch hinsichtlich ihres Gewichtes und damit für ihre Befestigung günstig auswirkt.
• Den Innenleiter wird man zweckmäßig als Hohlkörper ausbilden. Das hat neben einer weiteren Gewichtsersparnis den Vorteil, daß man den hohlen Leiter als Ausdehnungsgefäß für die als Dielektrikum verwendete Isolierflüssigkeit verwenden kann. Da das Minimum der in Fig. i dargestellten Kurve verhältnismäßig flach verläuft und insbesondere ein zu großer Wert des Leiterradius ri keine nennenswerte Vergrößerung des Radius r" über den günstigsten Wert hinaus zur Folge hat, wird es im allgemeinen genügen, wenn man den Innenleiter aus einem zylindrischen Mittelstück und zwei sich nach beiden Seiten anschließenden kegelförmigen Stücken zusammensetzt. Dadurch wird die Herstellung des hohlen Innenleiters sehr erleichtert.
• In Fig. 2 der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Mit i und i' sind zwei Porzellanüberwürfe bezeichnet, die mittels der geteilten Druckringe 5 unter Zwischenfügung von Dichtungsringen q. beiderseits gegen die Wandung 3, durch welche der Leiter hindurchgeführt werden soll, gepreßt werden. Der Leiter selbst ist als Hohlkörper :z bezeichnet, der aus einem zylindrischen Mittelstück und zwei kegelförmigen Teilen zusammengesetzt ist. Die Porzellanüberwürfe sind oben und unten durch Kappen flüssigkeitsdicht verschlossen. In diesen Kappen ist auch der Leiter 2 flüssigkeitsdicht befestigt. Außerdem ist der Hohlraum des Leiters 2 oben und unten abgeschlossen. Der Zwischenraum zwischen dem Leiter 2 und den Porzellanüberwürfen i ist mit einer isolierenden Flüssigkeit, wie z. B. Transformatoröl usw., angefüllt. Der Außendurchmesser des mit der isolierenden Flüssigkeit erfüllten Raumes nimmt durch entsprechende Einziehung der Porzellanüberwürfe i und i' nach den Enden der Durchführung hin ebenfalls ab, wobei überall der Außendurchmesser des Flüssigkeitsraumes zu dem Außendurchmesser des Leiters angenähert in dem Verhältnis -ea- steht.
• An dem unteren Ende steht der Innenraum des hohlen Leiters 2 mit dem Flüssigkeitsraum durch eine oder mehrere kleine Bohrungen in Verbindung. Dadurch dringt beim Einfüllen der Isolierflüssigkeit diese auch in den Leiterhohlraum und drückt die darin befindliche Luft zusammen. Es entsteht mithin über dem Spiegel ? der Isolierflüssigkeit in dem Leiterhohlraum ein Luftpolster, welches eine Ausdehnung oder Verminderung des Gesamtvolumens der Isolierflüssigkeit beispielsweise infolge von Temperaturschwankungen zuläßt, ohne daß in dem Zwischenraum zwischen Porzellanüberwurf und Leiter Luftblasen entstehen oder für die Porzellanüberwürfe die Gefahr des Zerspringens hervorgerufen wird.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Durchführung für hohe Gleichspannungen, bei welcher der Leiter in rotationssymmetrischer Anordnung von einem Porzellanrohr oder zwei Porzellanüberwürfen umschlossen wird, --deren Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Leiters und der Zwischenraum zwischen beiden mit einem homogenen, vorzugsweise flüssigen Dielektrikum ausgefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß nach den Enden der Durchführung hin entsprechend der Abnahme des auf das Dielektrikum zwischen Porzellanrohr und Leiter entfallenden Spannungsanteiles (u) der Außenradius (ri) des Leiters und der Innenradius (y") des Porzellanrohres kleiner werden und dabei so bemessen sind, daß bei einer höchstzulässigen Feldstärke (E.ax) in dem Dielektrikum über die ganze Länge die Beziehungen ri = U Emax und r" = e - ri gelten (e = 2,71 ... Basis der hat. Log.; U = Gesamtspannung).
2. 2. Durchführung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter aus einem zylindrischen Mittelstück und zwei kegelförmigen Endstücken besteht.