CH677548A5 - HV cable bushing for transformer etc. - Google Patents

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Durchführung, insbesondere für hohe Spannungen, zur Verbindung eines mit einem inerten Gas unter hohem Druck isolierten elektrischen Gerätes mit einer in atmosphärischer Luft liegenden Anschiussstelle gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1. Diese Durchführung besteht aus einem Hochspannungsleiter und aus einem freiluftfesten Überwurfisolator, in dessen Inneren das Feld steuernde Elektroden angeordnet sind. Zur Erhöhnung der Spannungsfestigkeit kann der Innenraum der Durchführung mit einem inerten Gas, beispielsweise Schwefelhexafluo-rid (SFe), niedrigen Druckes gefüllt sein.

Mit einer solchen Durchführung wird eine elektrische, also stromführende Verbindung, zwischen einem elektrischen Gerät, beispielsweise einem Transformator, einer Drosselspule, einem Messwandler, einem Kondensator oder auch die Verbindung aus einer Schaltanlage nach einer in atmosphärischer Luft liegenden Anschlussstelle, beispielsweise einer Freileitung, oder im Falle eines Prüftransformators die Verbindung einer hohen Spannung zu einem Prüfobjekt hergestellt.

Ali die vorgenannten Geräte und Einrichtungen sind dabei mit einem inerten Gas mit hohem Druck isoliert.

Da der Überwurfisolator, insbesondere bei Verwendung im Freien, vorzugsweise ein mit Rippen versehener Porzellankörper ist, der bei ansonsten hoher Qualität den Nachteil einer geringen Berst-druckfestigkeit hat, wird bei Füllung mit Isoliergas der Gasinnendruck möglichst niedrig gehalten, was wegen der sowieso nur geringen elektrischen Festigkeit der aussen zur Einwirkung gelangenden atmosphärischen Luft ausreichend ist.

Aus der DE-A 2 627 653 ist eine Freiluft-Hoch-spannungsdurchführung für gasisolierte elektrische Anlagen bekannt, die mit einem zentralen elektrischen Leiterstab und einem gegenüber Witterungseinflüssen schützenden äusseren Hüllisolator verseherf ist. Die Trennung zwischen dem hohen Druck des Gases in dem angeschlossenen elektrischen Gerät und dem erwünschten niedrigen Druck des Gases innerhalb des Hüllisolators erfolgt durch einen parallel zum äusseren Hüllisolator angeordneten zweiten Hüllisolator, der koaxial zu dem äusseren Hüllisolator angeordnet ist und aus einem druckfesten Verbundwerkstoff, beispielsweise glasfaserverstärktem Kunstharz besteht. Damit sind die Probleme der Abdichtung des äusseren Hüllisolators und die Probleme der begrenzten Berstfähigkeit zwar gelöst; dies wird aber durch einen erheblichen Aufwand für teure Werkzeuge und für eine aufwendige Technologie zur Herstellung eines zweiten Hüllisolators aus einem Verbundwerkstoff erkauft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Durchführung der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, dass innerhalb einer isolierenden Aus-senumhüllung eine Anordnung vorgesehen ist, die bei geringem Material- und kleinem Raumbedarf auch bei Anwendung von zwei oder mehr Elektroden mit Sicherheit verhindert, dass der hohe Gas-

durck auf die empfindliche isolierende Aussenhülle einwirkt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Mit der erfindungsgemässen Durchführung wird gewährleistet, dass der oder die Dichtungen durch den höheren Gasdruck belastet werden und eine dichte Verbindung zwischen, zwei benachbarten Elektroden sowie zwischen Überwurfisolator und benachbarter Elektrode einerseits und Hochspannungsleiter und angrenzender Elektrode andererseits erzielt wird. Dabei bilden die isolierenden Ringe, ggf. mit den Elektroden bzw. mit deren Metallringen eine druckdichte Trennscheibe zwischen dem unter hohem Druck stehenden elektrischen Gerät und dem unter niedrigem Druck stehenden Hochspannungsleiter bzw. der Durchführung, so dass gegenüber der bekannten Ausführung ein zweiter Hüllisolator, insbesondere in der Form einer DiGht-glocke, mit der Gefahr einer unzulässigen Druckentlastung der Dichtung zwischen den Hochdruck- und Niederdruckräumen, entfallen kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Anordnung von druckdichten Verbindungen zwischen den Elektroden eines Hochspannungs-Pressgaskondensators;

Fig. 2 die konstruktive Ausbildung der druckdichten Verbindung zweier Elektroden zur Bildung zweier Druckräume bei einer Anordnung gemäss Fig. 1 und

Fig. 3 eine Abwandlung der konstruktiven Ausbildung der druckdichten Verbindung zweier Elektroden zur Bildung zweier Druckräume.

In Fig. 1 ist bei einem als Hochspannungs-Press-gaskondensator ausgebildeten elektrischen Gerät mit 1 ein metallischer Flansch bezeichnet, der mit dem Druckgefäss 2 dieses Hochspannungs-Press-gaskondensators druckdicht verbunden ist. An dem Flansch 1 ist über eine Ringdichtung 3 ein als Porzellanisolator ausgebildeter Überwurfisolator 4 angeordnet und über Spannschrauben 5 in üblicher Weise befestigt.

Zentral durch den Flansch 1 und den Überwurfisolator 4 erstreckt sich ein Hochspannungsleiter 6. Das Druckgefäss 2 ist an einem mit Rädern versehenen Gestell angeordnet.

Das obere Ende des Überwurfisolators 4 ist durch eine Deckplatte 7 abgeschlossen, durch die der Hochspannungsleiter 6 hindurchgeführt und gleichzeitig gehaltert ist Die Deckplatte 7 trägt einen zentral angeordneten Zylinder 8 mit Armen 9, an denen einander gegenüberliegende Hochspannungsabschirmelektroden 10,11 angeordnet sind.

In der Öffnung des Flansches 1 sind Elektroden 12,13 mit ringförmigen Abschlusselektroden 12a, 13a koaxial zum Hochspannungsieiter 6 angeordnet. Dabei ist die äussere Elektrode 12 an einem Ring 14 angebracht, der unter Zwischenschaltung einer Dichtung am Flansch 1 befestigt ist. Am oberen Ende

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sind die Elektroden 12, 13, die beispielsweise aus Aluminiumrohren verschiedener Länge bestehen, durch Metallringe 16 gefasst und durch isolierende Abstandshalter 18 auf einen vorbestimmten Abstand gehalten. Zur Trennung in zwei Gasräume verschiedenen Druckes sind zwischen den Metallringen 16 isolierende Ringe 19 gasdicht angeordnet,

Die Ausbildung der Fassung der Elektroden 12, 13 der zugeordneten Abstandshalter 18 und der isolierenden Ringe 19 ergibt sich gemäss einer Ausführungsform der Erfindung aus Fig. 2. Diese zeigt eine Ausführungsform der Erfindung mit zwei koaxialen Elektroden 12, 13 unterschiedlicher Länge. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf eine Ausführungsform mit zwei Elektroden beschränkt. Je nach Spannungshöhe können auch drei oder mehr Elektroden vorgesehen sein.

Wie die Fig. 2 zeigt, sind die Elektrode 12, die an dem auf Erdpotential liegenden Flansch 1 isoliert befestigt ist, und die Elektrode 13 endseitig jeweils mit einem Metallring 16 versehen. Diese Metallringe 16 sind T-förmig gestaltet, zur Elektrode hin gerundet und bilden jeweils eine Schulter 16a für die zur Bildung einer Druckgasscheibe dienenden, aus Giess-harz bestehenden isolierenden Ringe 19. Durch diese Ringe 19, die gemäss Fig. 1 und 2 die Form eines Kegelstumpfmantels haben, entsteht ein den Kriechweg verlängernder Konus. Am inneren und äusseren Rand sind die isolierenden Ringe 19 gekröpft. Der abgekröpfte Rand liegt jeweils unter Zwischenschaltung eines als Flachdichtung ausgebildeten Dichtungsringes 17a, 17b an den Schultern 16a der Metallringe 16 an und diese werden durch die Differenz des geräteseitigen hohen Druckes und des niedrigen Druckes des Isoliergases im Inneren des Überwurfisolators 4 an die Dichtungsringe 17a, 17b gepresst.

Zur Halterung vor Inbetriebnahme der Durchführung und während des Transportes derselben werden die isolierenden Ringe 19 jeweils durch eine als Ringelektrode 20 dienende Halterung an die Dichtung 17a bzw. 17b angedrückt. Diese Ringelektroden 20 bilden auf der Geräteseite einen gerundeten Wulst und sie sind jeweils mit einer Nut 20a versehen, die über den Mittelschenkel des Metallrings 16 mit dem T-förmigen Querschnitt greift und mittels Im-busschrauben 20b dort gehalten ist.

Es ist günstig, an den Stirnflächen der isolierenden Ringe 19 Metallhülsen 19c, 19d anzugiessen.

Zur Distanzierung der Elektroden 12, 13 im Niederdruckraum des Überwurfisolators 4 dienen als Giessharzringe ausgebildete Abstandshalter 18, die am Umfang versetzte Durchbrüche 18a oder entsprechende Bohrungen aufweisen. Die Abstandshalter 18 sind als konusförmig gekröpfte, isolierende Ringe ausgebildet, in endseitig an den Steuerelektroden 12, 13 angeordneten Metallringen 21 gelagert und über ringförmige Elektroden 22 mittels Imbusschrauben 23 an den Metallringen 21 fixiert. Mit der Fläche des Innenrandes, und zwar bevorzugt mit einer Metallhülse 18b, liegt der Abstandshalter 18 an der nächstkleineren Elektrode 13 mit Spiel an, so dass die Elektrode 13 an dem Innenrand 18b gleiten kann.

Bei der in Fig. 3 dargestellten druckdichten Verbindung sind in Abwandlung des Ausführungsbeispieles gemäss Fig. 2 zwischen den benachbarten Elektroden 12, 13 als gasdichte Verbindung jeweils zwei isolierende Ringe 19a, 19b in Richtung der Längsachse der Elektroden 12, 13 übereinander angeordnet. Die äussere Elektrode 12 ist endseitig durch einen Metallring 16 gefasst, der eine Schulter 16a aufweist. Die dem Metallring 16 gegenüberliegende Stelle der weiter innen liegenden Elektrode 13 ist durch einen Metallring 24 unterteilt, der eine Schulter 24a besitzt. Die beiden übereinander angeordneten isolierenden Ringe 19a, 19b sind zumindest an den Seiten, an denen sie übereinander zu liegen kommen, abgekantet und bilden einerseits mit einer umlaufenden Ausnehmung 24b an der Aus-senseite des Metallringes 24 und andererseits mit einer umlaufenden Ausnehmung 16b an der Innenseite des Metallringes 16 einen Hohlraum. Dieser Hohlraum wird jeweils mit einer Dichtung 17a bzw. 17b ausgefüllt, der als O-Dichtring ausgebildet ist. Die mechanische Härte dieser Dichtungen 17a, 17b werden den auf diese einwirkenden Druckverhältnissen angepasst.

In ähnlicher Weise wird zwischen der Elektrode 13 und einer eventuellen weiteren Elektrode durch Anordnung von Metallringen und von isolierenden Ringen eine druckdichte Scheibe hergestellt.

Es ist günstig, die isolierenden Ringe 19a, 19b innen und aussen in Metallhülsen 19c, 19d zu fassen. Eine einfache Herstellung der Ausnehmungen 16b, 24b in den Metallringen 16, 24, lässt sich durch eine rinnenförmige Ausbildung erreichen. Dabei ergibt sich durch einfaches Abkanten der Metallhülsen 19c, 19d ein rautenförmiger oder quadratischer Querschnitt für den Hohlraum bzw. für die Ausnehmungen 19b, 24b zur Unterbringung der Dichtringe 17a, 17b.

Als Anschlagsbegrenzung der isolierenden Ringe 19a, 19b nach oben dienen vorzugsweise die Schultern 16a bzw. 24a an der Niederdruckseite der Metallringe 16,24.

Um die isolierenden Ringe 19a, 19b zu fixieren, solange noch kein ausreichender Gasüberdruck auf sie einwirkt, sowie zu deren Sicherung während des Transportes, sind die Metallringe 24 auf der Hochdruckseite mit umlaufenden Ausnehmungen 24c für einen Sprengring 24d oder für ein anderes mechanisches Verbindungsglied versehen. •

Es ist günstig, den oder die Spalte zwischen den isolierenden Ringen 19a, 19b und den Metallringen 16, 24 bei der Montage dieser Teile mit einer Paste aus Vaseline, der Titandioxyd («Rutil») beigemischt ist, auszufüllen, um die Spalte dielektrisch kurzzu-schliessen. Grundsätzlich kann aber auch das verwendete Isoliergas für eine ausreichende dielektrische Festigkeit genügen, insbesondere wenn die isolierenden Ringe 19a, 19b zur Erzielung einer verlängerten Kriechstrecke jeweils auf der einen Seite mit umlaufenden Rippen 26 und auf der Gegenseite mit Ringnuten 25 versehen sind.

Die Erfindung ermöglicht die Verwendung einer beliebig grossen Anzahl von Steuerelektroden, wobei durch feinstufige Steuerung des elektrischen Feldes sehr kleine Durchmesser für die Aussenhülle bei geringem Materialaufwand erzielbar sind. Der

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Hochspannungsleiter 6 und die Elektroden 12, 13 können durch Isoliergas mit frei wählbarem Druck, beispielsweise mit einem Druck von etwa 2,5 bar, im Hochdruckbereich gegeneinander isoliert werden. Demgegenüber wird der Überwurfisolator 4 zweckmässigerweise mit Isoliergas von Atmosphärendruck oder mit leichtem Überdruck von etwa 0,5 bar beaufschlagt.

Die an den Elektroden 12, 13 angebrachten unteren Elektroden stellen bekannte Abschlusselektroden 12a, 13a zur Feldvergleichmässigung dar. Sie können mit den Steuerelektroden 12,13 mechanisch durch Stifte 12b, 13b verbunden oder auch verklebt sein. Die Metallhülsen 19c, 19d sind mit den isolierenden Ringen 19a, 19b ebenfalls verklebt oder vorzugsweise vergossen.

Die Erfindung kann bei allen Arten von gasisolierten Durchführungen, insbesondere bei hohen bis höchsten Spannungsebenen, angewendet werden, auch wenn sie auf solche Anwendungen nicht beschränkt ist.

Claims (13)

Patentansprüche

1. Durchführung, insbesondere für hohe Spannungen, zur Verbindung eines mit einem inerten Gas unter hohem Druck isolierten elektrischen Gerätes mit einer in atmosphärischer Luft liegenden Anschlussstelle, wobei die Durchführung zur Steuerung des elektrischen Feldes zwischen einem mit hoher Spannung beaufschlagten Hochspannungsleiter und einem auf Erdpotential liegenden, den Hochspannungsleiter zentrisch umgebenden Flansch eine oder mehrere rohrförmige Elektroden enthält und mit einem Überwurfisolator versehen ist, der mit einem inerten Gas niedrigen Druckes gefüllt ist, um den Berstdruck des Überwurfisolators möglichst niedrig zu halten, insbesondere zur Verbindung eines Transformators, oder einer Drosselspule, oder eines Messwandiers, oder eines Kondensators, oder einer aus Trennern, Leistungsschaltern, Verbindungen und Sammelschienen bestehenden Schaltanlage mit der in atmosphärischer Luft liegenden Anschlussstelle, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem auf Erdpotential liegenden Flansch (1) und der oder den Elektrode(n) (12,13) sowie zwischen dem oder den Elektrode(n) (12,13) und dem Hochspannungsleiter (6) je ein isolierender Ring (19; 19a, 19b) angeordnet ist, der den geräteseitigen hohen Gasdruck von dem niedrigen Gasdruck im Inneren des Überwurfisolators (4) trennt und abdichtet und die Elektrode(n) (12,13) im vorbestimmten radialen Abstand hält.

2. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den geräteseitigen Enden der rohrförmigen Elektroden (12,13) Metallringe (16; 24) vorgesehen sind, die Ausnehmungen, vorzugsweise Ausdrehungen, zur Aufnahme einer Dichtung (17a, 17b) besitzen, gegen die die isolierenden Ringe (19; 19a, 19b) durch die Differenz des geräteseitigen hohen Druckes und des niedrigen Druckes im Inneren des Überwurfisolators (4) gepresst werden.

3. Durchführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierenden Ringe (19) mit den Metallringen (16; 24) mechanisch verspannt sind.

4. Durchführung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand der Metallringe (16; 24) auf der Durchführungsinnenseite und auf der Geräteseite bzw. der Rand einer auf der Geräteseite befestigten Ringelektrode (20) unter Bildung eines Wulstes gerundet sind.

5. Durchführung nach einem der Ansprüche 2 bis

4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungen (17a, 17b) als Flach-oder O-Ringe ausgebildet sind.

6. Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierenden Ringe (19) aus Giessharz bestehen, deren Oberflächen umlaufende Rippen (26) bzw. Ringnuten (25) aufweisen.

7. Durchführung nach einem der Ansprüche 2 bis

6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung eines O-Ringes als Dichtung (17a, 17b) an der oder an den Stirnseite(n) des isolierenden Ringes (19; 19a, 19b) ein zusätzlicher Ring (19c, 19d) vorgesehen ist und wenigstens einer der aneinander grenzenden Ringe (16, 19c; 16, 19d) eine Ausnehmung (16b; 24b) für die Dichtungen (17a, 17b) aufweist.

8. Durchführung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Ring (19c) In Form eines Metallringes an die Stirnseite des isolierenden Ringes (19; 19a, 19b) angegossen ist.

9. Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Innern des Überwurfisolators (4) der bzw. die iso!ierende(n) Ring(e) (19; 19a, 19b) auf der dem elektrischen Gerät zugewandten Seite der Elektrode(n) (12, 13) vorgesehen ist bzw. sind und dass zur radialen Distanzierung des oder der rohrförmigen Elektrode(n) (12,13) an den den isolierenden Ringen (19; 19a, 19b) gegenüberliegenden Enden der Elektroden (12,13) ein metallischer Ring (21) vorgesehen ist, an dem ein als isolierender Ring ausgebildeter konischer Abstandshalter (18) befestigt ist, der mit der Fläche (18b) des Lochdurchmessers an der im Durchmesser nächstkleineren Elektrode (13) gleitend anliegt.

10. Durchführung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei benachbarten Elektroden (12, 13) zwei isolierende Ringe (19a, 19b) übereinander angeordnet sind, deren horizontale Trennebene an den Stirnflächen der Ringe (19a, 19b) umlaufende Trennlinien bilden, die mit den jeweiligen Metallringen (16,24) Ausnehmungen (16b, 24b) für die Dichtungen (17a, 17b) bilden.

11. Durchführung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallringe (16, 24) jeweils mit einer Schulter (16a, 24a) als Anschlag für die isolierenden Ringe (19) vesehen sind.

12. Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallringe (16, 24) auf der Hochdruckseite mit einer umlaufenden Ausnehmung (24c) für ein in diese einsetzbares Halteelement (24d) zur mechanischen Vorfixierung der isolierenden Ringe (19) vesehen sind.

13. Durchführung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierenden Ringe (19a, 19b) umlaufende Rippen (26) auf der einen Seite und umlaufende Ringnuten (25) auf der

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gegenüberliegenden Seite aufweisen und dass diese derart angeordnet sind, dass bei übereinander-gestapelten Ringen (19a, 19b) die Rippen (26) eines Ringes (19b) in die Ringnuten (25) des anderen Ringes (19a) eintauchen.

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