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Anordnung zur Erhöhung der Spannungsfestigkeit an Verbindungsstellen in feststoffisolierten Hochspannungsanlagen
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erhöhung der Spannungsfestigkeit an Verbindungsstellen in feststoffisolierten Hochspannungsanlagen.
Es ist bekannt, dass Hochspannungsanlagen mit festen Isolierstoffen, insbesondere mit Giessharz, ganz oder teilweise isoliert werden. Die Leiter derartiger Anlagen sind in ihrem gesamten Verlauf oder einem Teil davon mit festen Isolierungen umgeben und bei ganz feststoffisolierten Anlagen mit einem leitenden Aussenbelag versehen, der im allgemeinen geerdet ist. Die einzelnen Geräte einer solchen Anlage sind z. B. zum Zwecke der Montage steckerartig miteinander verbunden. An den Verbindungsstellen entstehen in der festen Isolierung Fugen, die mit gasförmigen, flüssigen oder festen Fugenfüllungen versehen sind, die in der Regel eine geringere elektrische Festigkeit aufweisen als die übrige feste Isolierung. Um trotzdem die nötige Spannungsfestigkeit in Fugen zu erhalten, werden diese verschieden gestaltet.
Fugen werden z. B. so ausgebildet, dass über ihre gesamte Länge eine konstante Tangentialfeldstärke auftritt.
Sie nehmen dann einen etwa hyperbolischen Verlauf, was Schwierigkeiten in der Herstellung mit sich bringt. Um dies zu umgehen, werden an die für die konstante Tangentialfeldstärke errechneten Fugenkurven in den Punkten des geringsten Anstieges, die in der Regel am Leiter liegen, Tangenten gelegt, an denen entlang die Fugen verlaufen. Dadurch werden zwar gerade Fugen erreicht, die aber entsprechend länger werden und wertvollen Platz in Anspruch nehmen, d. h. die Fugen werden schlechter ausgenutzt, da vom Tangierungspunkt aus die Tangentialfeldstärke in gerade Fugen abnimmt. Durch Konstruktionen weiterer Tangenten, d. h. durch Einarbeiten von Knicken in gerade Fugen, können deren Länge verkürzt und die Ausnutzung der Fugenfüllungen erhöht werden.
Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Erhöhung der Spannungsfestigkeit in der Fuge von feststoffisolierten Hochspannungsanlagen zu schaffen, bei der die Gleichmässigkeit der Tangentialfeldstärke in der Fuge nicht durch eine besondere Form der Fugenkurve, sondern durch besondere physikalische Eigenschaften der festen Isolierung erreicht wird.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Isolierung der Leiterenden im Fugenbereich oder der Fugenfüllstoff so aufgebaut ist, dass ihre Dielektrizitätskonstante oder die Dielektrizitätskonstante und der spez. Leitwert mit steigendem Abstand zum Leiter kontinuierlich oder in Sprüngen durch einen schichtweisen Aufbau der Isolierung oder des Fugenfüllstoffes kleiner werden, und dass die Änderung der Dielektrizitätskonstanten oder der Dielektrizitätskonstanten und des spez. Leitwertes der Isolierung oder des Fugenfüllstoffes beispielsweise durch unterschiedlichen Zusatz von Magerungsmitteln in der Isolierung oder im Fugenfüllstoff erfolgt. Dabei tritt trotz eines geraden Verlaufes der Fuge in derselben eine konstante oder annähernd konstante Tangentialfeldstärke auf.
Die örtliche Veränderung der Dielektrizitätskonstanten oder der Dielektrizitätskonstanten und des spez. Leitwertes der festen Isolierung im Fugenbereich erfolgt kontinuierlich, oder die feste Isolierung im Fugenbereich ist aus Schichten, beispielsweise aus in sich homogenen Schichten aufgebaut, wobei jede Schicht eine konstante oder annähernd konstante, aber gegenüber der benachbarten Schicht veränderte Dielektrizitätskonstante bzw. veränderte Dielektrizitätskonstante und veränderten spez. Leitwert besitzt, d. h. die Veränderung von
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Schicht zu Schicht erfolgt sprunghaft. Im letzteren Fall sind die Dielektrizitätskonstanten bzw. die Dielektrizitätskonstanten und die spez.
Leitwerte so gewählt, dass selbst bei gerader Fuge eine annähernd konstante Tangentialfeldstärke auftritt, oder zumindest das Maximum der Tangentialfeldstärke in jeder Schicht die gleiche Grösse hat. Dies kommt elektrisch gesehen, dem Knicken einer Fuge in der homogenen Isolierung gleich. Zur Unterstützung der Potentialsteuerung im Fugenbereich und in der Fuge sind zusätzlich zwischen den Schichten dünne leitende oder halbleitende Zwischenschichten, beispielsweise aus aufgespritztem Metall oder graphitgemagertem Giessharz, angeordnet. Weiterhin wird die Aufgabe auch dadurch erfindungsgemäss gelöst, dass in der Fuge durch eine örtliche Veränderung der Dielektrizitätskonstanten und/oder des spez. Leitwertes derfesten Fugenfüllung das Potential in der Fuge gesteuert wird, wobei die örtliche Veränderung der Dielektrizitätskonstanten und/oder des spez.
Leitwertes kontinuierlich erfolgt, oder die feste Fugenfüllung ist aus Schichten, beispielsweise aus in sich homogenen Schichten aufgebaut, wobei die Veränderung sprunghaft von Schicht zu Schicht erfolgt.
Die Erfindung soll nachstehend an Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen : Fig. 1 den Schnitt durch den Fugenbereich eines feststoffisolierten Leiters, bei dem die feste Isolierung aus einer Schicht besteht, Fig. 2 den Schnitt durch den Fugenbereich eines feststoffisolierten Leiters, bei dem die feste Isolierung aus mehreren Schichten und Zwischenschichten besteht, Fig. 3 den Schnitt durch die Fuge eines feststoffisolierten Leiters, bei dem die feste Fugenfüllung aus einer Schicht besteht, Fig. 4 den Schnitt durch die Fuge eines feststoffisolierten Leiters, bei dem die feste Fugenfüllung aus mehreren Schichten besteht.
In Fig. 1 ist die feste Isolierung 1 im Fugenbereich 2 aus einem Stoff aufgebaut, dessen Dielektrizitätskonstante oder dessen Dielektrizitätskonstante und dessen spez. Leitwert mit steigendem Abstand zum stromführenden Leiter 3 kontinuierlich kleiner wird. Dadurch wird das elektrische Feld im Fugenbereich 2 so gesteuert, dass auch eine Steuerung des elektrischen Feldes in der Fuge 4 selbst und dadurch eine höhere elektrische Festigkeit erreicht wird.
In Fig. 2 ist weiterhin die feste Isolierung 1 im Fugenbereich 2 aus mehreren Schichten la, lb, 1c bis ln, beispielsweise aus in sich homogenen Schichten, aufgebaut. Dabei ist die Dielektrizitätskonstante bzw. die Dielektrizitätskonstante und der spez. Leitwert in den Schichten la, lb, 1c bis 1n konstant oder annähernd konstant, jedoch von Schicht zu Schicht verschieden, d. h. die Veränderung erfolgt sprunghaft.
Zur Unterstützung der Steuerung des elektrischen Feldes im Fugenbereich 2 und in der Fuge 4 selbst können zusätzlich zwischen den einzelnen Schichten la, lb, lc bis 1n der festen Isolierung dünne leitende oder halbleitende Zwischenschichten 5, beispielsweise aus aufgespritztem Metall oder graphitgemagertem Giessharz, angeordnet werden.
In Fig. 3 besteht die feste Fugenfüllung 6 aus einem Stoff, dessen Dielektrizitätskonstante und/oder dessen spez. Leitwert mit steigendem Abstand zum stromführenden Leiter 3 kontinuierlich kleiner wird. Dadurch wird das elektrische Feld in der Fuge 4 gesteuert und die elektrische Festigkeit erhöht.
In Fig. 4 ist weiterhin die feste Fugenfüllung 6 aus mehreren Schichten 6a, 6b, 6c bis 6n, beispielsweise aus in sich homogenen Schichten, aufgebaut. Dabei ist die Dielektrizitätskonstante und/oder der spez. Leitwert in den Schichten 6a, 6b, 6c bis 6n konstant oder annähernd konstant, jedoch von Schicht zu Schicht verschieden, d. h. die Veränderung erfolgt sprunghaft.