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Hochspaimungs-Stromdurchführung
Es ist bekannt, als Isoliermaterial in elektrischen Apparaten Gase oder Gasgemische zu verwenden.
Neben Druckluft eignen sich insbesondere gewisse halogenhaltige Gase und Gasgemische gut, da sie auf
Grund ihres stark elektronegativen Verhaltens schon bei mässigem Druck ausgezeichnete dielektrische
Eigenschaften aufweisen. Für die Verwendbarkeit als Isoliermittel sind ferner die chemische Stabilität das
Verhalten gegenüber den Werkstoffen sowie Unbrennbarkeit und Ungiftigkeit notwendige Bedingungen.
Von den in Frage kommenden elektronegativen Gasen wurde bis jetzt hauptsächlich Schwefelhexa- fluorid (SF6) verwendet, da es nach den gemachten Erfahrungen die günstigsten Gesamteigenschaften be- sitzt und zudem relativ leicht herzustellen ist. Es sind aber auch andere brauchbare Gase und Gasgemi- sche bekannt, wie etwa Octafluorbutan (C F) oder eine Mischung von Hexafluorbutin-2 (C F) und Octa- fluorpropan (CgFg).
Mit Schwefelhexafluorid gefüllte Transformatoren und Leistungsschalter für hohe Spannungen können als bekannt vorausgesetzt werden. Auch die Stromdurchführungen dieser Apparate sind üblicherweise gas- gefüllt, wobei das Gas allein als Dielektrikum zwischen dem spannungführenden Leiter und dem geerdeten Flansch dient und keine kapazitive Feldsteuerung verwendet wird. Zwischen dem unter Hochspannung stehenden nackten Leiter und dem geerdeten Flansch sind ausnahmsweise höchstens einige Barrieren aus Isoliermaterial angeordnet, die das dielektrische Verhalten der Durchführung nur unwesentlich verbessern oder beeinflussen. Die Verwendung gasgefüllter DurchfUhrungen ist bei diesen Apparaten naheliegend, obschon die bisher bekannte Lösung zur Durchführung mit abnormal grossem Durchmesser führt.
Im Gegensatz zu diesen als seltene Ausnahme zu betrachtenden, gasgefüllten Durchführungen verwendet die Technik Hochspannungs-Durchführungen mit festem oder flüssigem Dielektrikum zwischen Leiter und Flansch. Man unterscheidet grundsätzlich drei Arten von Dielektrika : a) Ölimprägniertes Papier, b) trockene Wickel : Bakelit (Hartpapier) oder ein mit einem andern Kunstharz imprägniertes Papier, c) Öl allein oder mit zusätzlichen Barrieren.
In den beiden ersten Fällen wird die Feldverteilung im Dielektrikum im allgemeinen mittels Kondensatoreinlagen gesteuert, was zu relativ kleinen Abmessungen führt. Durchführungen mit ölimprägniertem Papier haben aber den Nachteil, dass die Anwesenheit von Öl immer eine gewisse Brandgefahr darstellt. Ferner ist Öl als Dielektrikum feuchtigkeitsempfindlich die Durchführungen müssen deshalb luftdicht abgeschlossen werden, was zu relativ teuren Konstruktionen mit Ausdehnungskörpern führt. Die Durchführungen mit trockenem Wickel weisen dafür andere Nachteile auf. Insbesondere liegt der Ionisationseinsatz tiefer wegen dem unvermeidlichen Luftanteil in den Papierporen. Auch führt die ungleiche thermische Ausdehnung des Bolzens oder Tragrohres und des Wickels zu inneren Spannungen, die mechanische Defekte zur Folge haben können.
Die Durchführungen, deren Dielektrikum aus Öl allein besteht, können aus technischen Gründen nicht mit Kondensatorsteuerung versehen werden. Sie haben daher grosse Abmessungen, sind schwer, enthalten viel Öl und weisen deshalb die Nachteile der ölimprägnierten Durchführungen noch in erhöhtem Masse auf.
Durch die Erfindung soll eine von diesen Nachteilen befreite Hochspannungs-Durchführung geschaffen werden, die ferner den Vorteil eines geringeren Gewichtes aufweist. Diese Hochspannungs-Durchführung besitzt eine dichte Gaskammer, durch die hindurch sich der spannungfuhrendeLeiter erstreckt. Erfindunggemäss besteht nun bei dieser Durchführung das Dielektrikum zwischen Leiter und Flansch bzw. Erdbelag
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aus einem mit einem halogenhaltigen Gas oder Gasgemisch durchgetränkten Papierwickel, welches Gas oder Gasgemisch unter einem geringen Überdruck von vorzugsweise 0,5 bis 3, 0 atü steht. Zur Verminderung der Abmessungen können Kondensatoreinlagen verwendet werden.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht. Fig. 1 ist eine Seitenansicht, zum Teil im Schnitt, einer für Aussenbetrieb bestimmten Durchführung nach dem ersten Ausführungsbeispiel, und Fig. 2 zeigt in ähnlicher Weise eine Durchführung nach dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Die Durchführung nach Fig. 1 hat einen Leiterbolzen 1, auf dem sich ein aus gleichmässig geschichtetem Papier bestehender Wickel 2 befindet, der zur Steuerung des in demselben entstehenden Spannungsgefälles Kondensatoreinlagen 3 enthält. Die äusserste Kondensatoreinlage 4 ist in bekannter Weise galvanisch mit einem beispielsweise aus Stahlguss bestehenden Befestigungsflansch 5 verbunden. Der Papierwickel 2 und die Kondensatoreinlagen 3 bestehen hier aus gleichmässig gewickelten Folien. Über die Enden des Wickels 2 greifen aus Isoliermaterial bestehende Überwurfstücke 6 bzw. 7, die in zweckmässiger Weise dicht am Flansch 5 befestigt sind. An den Enden dieser Überwurfstücke sind Abdichtplatten 8 und 9 vorgesehen, die mit Abschirmungen 10 bzw. 11 versehen und vom Leiterbolzen 1 dicht durchsetzt sind.
Die Abdichtplatte 8 ist mit diesem Bolzen 1 fest verbunden, während die Abdichtplatte 9 zur Aufnahme der ungleichen Ausdehnungen infolge der Temperaturschwankungen über eine Feder 12 mit dem Bolzen 1 verbunden ist. Das im eingebauten Zustand der Durchführung auf der Freiluftseite liegende Überwurfstück 6 besteht aus keramischem, wetterbeständigem Material, während das auf der Innenraumseite liegende Überwurfstuck 7 z. B. aus Hartpapier besteht.
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kammer, für die im Flansch 5 ein Evakuier- und GaseinfU1lstutz n 13 vorgesehen ist, Mit 14 ist ein ebenfalls an diesem Flansch 5 angebrachtes Druckanzeige-Instrument bezeichnet.
Nach dem Zusammenbau der Durchführung wird dieselbe zuerst gründlich getrocknet, alle Feuchtigkeits-und Luftreste evakuiert und schliesslich mit einem halogenhaltigen Gas oder Gasgemisch, wie z. B. Schwefelhexafluorid, unter einem Druck von vorzugsweise 0,5 bis 3 atü gefüllt. Dieses Gas, das auch noch Stickstoff enthalten kann, dringt nicht nur in den Zwischenraum zwischen Wickel und innere Wandung der Gaskammer, sondern auch in den Papierwickel 2 selbst und imprägniert diesen durch und durch. Es wird dafür gesorgt, dass der Druck, unter welchem dieses Gas eingefüllt wird, durch dichtes Abschliessen des Einfüllstutzens aufrecht erhalten bleibt.
Die Vorteile dieser Durchführung gegenüber den bisher bekannten Ausführungen sind umso ausgeprägter, je grösser die Durchführung ist, sei es infolge hoher Spannung oder infolge besonders langem Erdbe-
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EinenSonderfall derDurchführungente Schiene" oder "isolierte Sammelschiene" bekannte Durchführung. Ihr Erdbelag ist länger als die beidseitigen Überwürfe und kann bis 10 m lang oder noch länger sein. Oft dient sie dann überhaupt nicht mehr als Durchführung durch eine Wand, sondern als isolierte Sammelschiene in elektrischen Anlagen, welche amErdbelag abgestützt wird.
Bei der erfindungsgemässenAusführung braucht eine solche Schiene nicht geradlinig zu sein, sondern kann den Verhältnissen entsprechend beliebig in einer oder mehreren Ebenen gekrümmt sein, ohne dass deswegen Schwierigkeiten in der Herstellung entstehen.
In Fig. 2 ist eine solche Durchführung mit verlängertem Erdbelag dargestellt. Sie hat ein geflanschtes Rohrstück 15, das bedeutend länger ist als der entsprechende Flansch 5 der Durchführung gemäss Fig. 1.
Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass das aus Hartpapier bestehende Überwurfstück 7 mittels eines Kniesttickes 16 mit dem Rohrstück 15 verbunden ist. In entsprechender Weise ist also auch der spannungführende, in diesem Falle beispielsweise rohrförmige Leiter 17 abgebogen.
Infolge der verhältnismässig grossen Länge des Wickels 18 bestehen dieser und die Kondensatoreinlagen 19 nicht mehr aus gewickelten Folien, sondern aus gewickelten Bändern. Bei dieser Durchführung ist derErdbelag länger als die Länge des Überwurfes 6 bzw. 7. Der Länge der Durchführung entsprechend sind am Rohrstück 15 zweiEvakuier- und GaseinfU1lstutzen 20 vorgesehen. In gewissen Fällen ist es vorteilhaft, diese Stutzen in den endseitigenAbdichtplatten der ÜberwurfstUcke 6 und 7 vorzusehen, um die Durchführung von beiden Enden her in der oben geschilderten Weise evakuieren und imprägnieren zu können.
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High voltage power feedthrough
It is known to use gases or gas mixtures as insulating material in electrical apparatus.
In addition to compressed air, certain gases and gas mixtures containing halogens are particularly suitable, as they
Due to their strong electronegative behavior, excellent dielectric properties even under moderate pressure
Have properties. The chemical stability is also important for the usability as an insulating agent
Behavior towards the materials as well as incombustibility and non-toxicity necessary conditions.
Of the electronegative gases in question, mainly sulfur hexafluoride (SF6) has been used until now, as experience has shown that it has the most favorable overall properties and is also relatively easy to manufacture. However, other gases and gas mixtures that can be used are also known, such as octafluorobutane (C F) or a mixture of hexafluorobutyn-2 (C F) and octafluoropropane (CgFg).
Transformers and circuit breakers for high voltages filled with sulfur hexafluoride can be assumed to be known. The electrical feedthroughs in these devices are also usually gas-filled, with the gas serving solely as a dielectric between the live conductor and the earthed flange and no capacitive field control being used. Exceptionally, between the bare conductor, which is under high voltage, and the grounded flange, at most a few barriers made of insulating material are arranged, which only insignificantly improve or influence the dielectric behavior of the bushing. The use of gas-filled ducts is obvious with these apparatuses, although the previously known solution leads to ducts with an abnormally large diameter.
In contrast to these gas-filled bushings, which are a rare exception, technology uses high-voltage bushings with solid or liquid dielectric between the conductor and flange. There are basically three types of dielectrics: a) oil-impregnated paper, b) dry wraps: Bakelite (hard paper) or a paper impregnated with another synthetic resin, c) oil alone or with additional barriers.
In the first two cases, the field distribution in the dielectric is generally controlled by means of capacitor inserts, which leads to relatively small dimensions. However, bushings with oil-impregnated paper have the disadvantage that the presence of oil always represents a certain risk of fire. Furthermore, as a dielectric, oil is sensitive to moisture, the bushings must therefore be sealed airtight, which leads to relatively expensive constructions with expansion bodies. The feedthroughs with a dry roll have other disadvantages. In particular, the use of ionization is lower because of the unavoidable proportion of air in the paper pores. The unequal thermal expansion of the bolt or support tube and the coil also leads to internal stresses that can result in mechanical defects.
The bushings, whose dielectric consists of oil alone, cannot be equipped with a capacitor control for technical reasons. They therefore have large dimensions, are heavy, contain a lot of oil and therefore have the disadvantages of oil-impregnated bushings to a greater extent.
The aim of the invention is to create a high-voltage bushing which is freed from these disadvantages and which also has the advantage of lower weight. This high-voltage bushing has a sealed gas chamber through which the live conductor extends. According to the invention, in this implementation the dielectric now exists between the conductor and the flange or the earth covering
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from a paper roll impregnated with a halogen-containing gas or gas mixture, which gas or gas mixture is under a slight excess pressure of preferably 0.5 to 3.0 atmospheres. Capacitor inserts can be used to reduce the dimensions.
Two exemplary embodiments of the subject matter of the invention are illustrated in the drawing. Fig. 1 is a side view, partly in section, of a bushing according to the first embodiment intended for outdoor use, and Fig. 2 similarly shows a bushing according to the second embodiment.
The bushing according to FIG. 1 has a conductor pin 1 on which there is a roll 2 consisting of evenly layered paper, which contains capacitor inserts 3 to control the voltage gradient occurring in the same. The outermost capacitor insert 4 is galvanically connected in a known manner to a fastening flange 5 made, for example, of cast steel. The paper roll 2 and the capacitor inserts 3 here consist of evenly wound foils. Over the ends of the coil 2, cover pieces 6 and 7, which are made of insulating material and which are suitably tightly attached to the flange 5, grip. Sealing plates 8 and 9 are provided at the ends of these cap pieces, which are provided with shields 10 and 11 and are penetrated tightly by the conductor bolt 1.
The sealing plate 8 is firmly connected to this bolt 1, while the sealing plate 9 is connected to the bolt 1 via a spring 12 to accommodate the uneven expansions resulting from the temperature fluctuations. The union piece 6 located on the open air side in the installed state of the implementation consists of ceramic, weather-resistant material, while the union piece 7 located on the interior side z. B. consists of hard paper.
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chamber, for which an evacuation and gas infusion nozzle 13 is provided in the flange 5, with a pressure display instrument also attached to this flange 5 is designated.
After the bushing has been assembled, it is first thoroughly dried, all moisture and air residues evacuated and finally with a halogen-containing gas or gas mixture, such as. B. sulfur hexafluoride, filled under a pressure of preferably 0.5 to 3 atmospheres. This gas, which can also contain nitrogen, penetrates not only into the space between the roll and the inner wall of the gas chamber, but also into the paper roll 2 itself and impregnates it through and through. It is ensured that the pressure under which this gas is filled is maintained by sealing the filler neck tightly.
The advantages of this implementation over the previously known designs are all the more pronounced, the larger the implementation, be it due to high voltage or particularly long earthworks.
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A special case of the "bushing" or "insulated busbar" known bushing. Their earth covering is longer than the two-sided covers and can be up to 10 m long or even longer. Often it no longer serves as a bushing through a wall, but as an insulated busbar in electrical Systems that are supported on the earth surface.
In the embodiment according to the invention, such a rail does not need to be straight, but can be curved in one or more planes as desired, depending on the circumstances, without any difficulties arising in manufacture.
In Fig. 2, such a implementation is shown with an extended earth covering. It has a flanged pipe section 15 which is significantly longer than the corresponding flange 5 of the bushing according to FIG. 1.
Another difference is that the cap piece 7 made of hard paper is connected to the pipe section 15 by means of a knee joint 16. In a corresponding manner, the live conductor 17, for example tubular in this case, is bent.
As a result of the relatively large length of the winding 18, it and the capacitor inserts 19 no longer consist of wound foils, but of wound strips. In this implementation, the soil covering is longer than the length of the cover 6 or 7. According to the length of the implementation, two evacuation and gas inlet nozzles 20 are provided on the pipe section 15. In certain cases it is advantageous to provide these nozzles in the end-side sealing plates of the cap pieces 6 and 7 in order to be able to evacuate and impregnate the passage from both ends in the manner described above.
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