DD245742A1 - Kondensator-durchfuehrung fuer elektrische hochspannungsgeraete - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine mit einer Isolierfluessigkeit gefuellte Kondensator-Durchfuehrung, die bei Transformatoren mit erzwungenem Kuehlmittelumlauf zur Anwendung kommt. Ziel und Aufgabe bestehen darin, eine Vereisung des luftseitig angebrachten Isolators bei extremen feuchtkalten Witterungsbedingungen zu verhindern, wobei keine gesonderten Einrichtungen zur Ingangsetzung des Isoliermittelkreislaufs zur Anwendung kommen sollen. Das wird dadurch erreicht, dass die Durchfuehrung an einem Bypass des Hauptkuehlkreislaufs des Transformators angeschlossen ist und im Inneren der Durchfuehrung, unmittelbar an den Anschlussstellen fuer die Zu- und Ableitung der Isolierfluessigkeit, Fuehrungseinrichtungen angeordnet sind, die den Isolierfluessigkeitsstrom in eine gewuenschte Richtung lenken bzw. gerichtet absaugen. Zusaetzlich sind am Bypasseingang eine Stauvorrichtung und am Bypassausgang ein als Venturi-Rohr ausgebildetes Rohrende vorgesehen. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine mit einer Isolierflüssigkeit gefüllte Kondensator-Durchführung in Freiluftausführung für elektrische Hochspannungsgeräte, insbesondere fürTransformatoren und Drosselspulen mit erzwungenem Kühlmittelumlauf.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei elektrischen Hochspannungsgeräten, wie Transformatoren und Drosselspulen ist der Aktivteil im allgemeinen in einem geschlossenen mit einem Isoliermedium gefüllten Gehäuse untergebracht. Zur Herausführung der hochspannungspotentialführenden Leiteranschlüsse aus dem geerdeten Gehäuse werden Durchführungen benutzt, die eine komplette nach außen abgeschlossene Baugruppe darstellen. Diese Durchführungen besitzen bei höheren Spannungen einen konzentrisch um den Leiter angeordneten Kondensatorwickel, durch dessen Beläge das elektrische Feld zwischen Leiterbolzen und Flansch gesteuert Suf das Erdpotential des Gehäuses abgebaut wird. Luftseitig sind derartige Durchführungen durch einen Porzellanüberwurf abgeschlossen, der in Freiluftausführung schirmartige Rippen zur Verlängerung der Isolierstrecke besitzt. Nach der Gehäuseseite erfolgt bei modernen Durchführungstypen mit Weichpapierisolation der Abschluß durch einen glatten Porzellanisolator. Der Raum zwischen dem Kondensatorwickel und den Porzellanüberwürfen ist mit einer Isolierflüssigkeit, z. B. Isolieröl, gefüllt. Diese Gestaltung soll sowohl einen Durchschlag der Isolation zwischen den Elektroden als auch einen Außenüberschlag über den Freiluftisolator verhindern.

Die zunehmende Luftverschmutzung, insbesondere in Industriegebieten und in der Nähe von Kraftwerken, führt zur Bildung von Schmutz- und Eisfremdschichten auf dem luftseitigen Porzellanüberwurf, wodurch die Überschlagsfestigkeit herabgesetzt wird.

Zur Beseitigung von Schmutzablagerungen auf dem Freiluftporzellan und zur Sicherung der Überschlagsfestigkeit ist es bekannt, verschiedene Maßnahmen, einzeln oder kombiniert, vorbeugend anzuwenden: Kriechwegverlängerung, Siiikonierung, Wachsen, Naßreinigung (Abspritzen, Beregnen, Abwaschen).

Im Bereich von Naßkühltürmen von Kraftwerken kann es darüber hinaus bei ungünstigen meteorologischen Bedingungen durch den stark leitfähigen Kühlturmwrasen zu Vereisungen kommen, die durch die hohe Leitfähigkeit des Niederschlages funktionsgefährdend sind.

Mit den bereits genannten Maßnahmen kann eine Eisbildung auf dem Überwurfporzellan bei winterlichen Temperaturen der Umgebungsluft nicht verhindert werden. Um diese Nachteile zu vermeiden, kann man die Anschlüsse der elektrischen Hochspannungsgeräte bis außerhalb des Verschmutzungsbereiches bzw. aus dem Bereich einer besonders hohen und beständigen Luftfeuchtigkeit verkabeln. Es sind auch Verfahren und Anordnungen bekannt, mit denen die Oberflächen von Freiluftisoiierungen durch Bebläsen mit Lufttrocken und eisfrei gehalten werden sollen (DD 138839). Nachteilig hierbei ist, daß erhebliche Luftmengen hoher Temperatur benötigt werden, für die aufwendige Lufterzeugungs- und im Hochspannungsbereich Beblasungseinrichtungen benötigt werden, die die Funktionssicherheit der Durchführung beeinträchtigen können. Weiterhin ist es bekannt, den luftseitigen Porzellanüberwurf durch Heizwiderstände in verschiedener Ausführung unter Ausnutzung der Wärmeleitfähigkeit des Isolieröls im Porzellanüberwurf zu beheizen. Hierdurch ist jedoch eine ausreichende Erwärmung des Überwurfporzellans nur schwer zu erreichen. Bei den beengten räumlichen Verhältnissen innerhalb der Durchführung ist das verfügbare Volumen für Heizwiderstände so begrenzt, daß die Größe der Heizleistung ohne Überschreitung der zulässigen Oberflächentemperaturen an der Grenzfläche Widerstand/Isolierflüssigkeitsfüllung der Durchführung wegen der Alterung der Isolierflüssigkeit eine bestimmte Größe nicht überschreiten kann. Diese Größe kann für die Enteisung bzw. Eisfreihaltung des Überwurfporzellans nicht ausreichend sein.

Es wurde bereits vorgeschlagen, die Verlustwärme aus der Ölfüllung des Transformators über die Ölfüllung der Durchführung auf die Außenfläche des Überwurfporzellans zu übertragen, indem der als Rohr ausgeführte Durchführungsbolzen oben und unten mit einer Öffnung versehen ist, durch die die Ölfüllung der Durchführung nach dem Thermosyphon-Prinzip zirkulieren kann (DD 157283). Diese Lösung kann jedoch nicht garantieren, daß die Wirkung desThermosyphon-System ausreicht, um bei extremen Witterungsbedingungen eine ausreichende Wärmemenge auf die Außenseite des luftseitigen Überwurfporzellans, insbesondere auf die Enden der Schirme zu übertragen.

Es ist auch eine Anordnung zur Beheizung der luftseitigen Isolatoroberfläche bekannt, bei der durch ein besonderes Umlaufsystem über Wärmetauscher Verlustwärme aus dem Transformator auf die Ölfüllung der Durchführung und von dort auf den Isolator übertragen wird (DD 201 217). Als strömungsführendes Element wird dabei der als Rohr ausgebildete Innenleiter der Durchführung benutzt, in das am unteren Ende warmes Isolieröl zufließt und am oberen Rohrende wieder ausströmt. Dieses Isolieröl fließt im Raum zwischen Kondensatorwickel und Isolator wieder abwärts und gibt dabei an den Isolator Wärme ab. Nachteilig bei dieser Lösung ist, wenn eine hohe Wirksamkeit der Wärmeübertragung auf das Porzellan stattfinden soll, daß der rohrförmige Innenleiter durch das durchströmende heiße Isolieröl (maximale zulässige Temperatur 90X) selbst eine hohe Temperatur annehmen muß. Der Kondensatorwickel wird dabei nicht nur außen von heißem Isolieröl umströmt, sondern auch von innen her aufgeheizt, wodurch dessen elektrische Festigkeit und die Lebensdauer in unerwünschter Weise nachteilig beeinflußt werden.

Aufwendig ist bei dieser Lösung die erforderliche Pumpe für den Umlauf des erwärmten Isolieröles. Bei horizontal angebrachten Durchführungen ist weiterhin bei ausreichender Eigenerwärmung der Durchführung ein hilfsenergiefreier Thermosyphonbetrieb für die Isolator-Beheizung nicht möglich.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Eisfreihaltung des luftseitig angebrachten Überwurfporzellans von Kondensator-Durchführungen für Freiluft, auch bei extremen feuchtkalten Witterungsbeeinflussungen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwärmte Isolierflüssigkeit innerhalb der Durchführung so zu lenken und umzuwälzen, daß einerseits elektrische Überschläge infolge Vereisung des luftseitigen Porzellanüberwurfs vermieden werden und andererseits keine unzulässige Erwärmung des Kondensatorwickels erfolgt, wobei keine gesonderten Einrichtungen zur Ingangsetzung des Isoliermittelkreislaufs zur Anwendung kommen sollen und ein Betrieb besonders auch für horizontal eingebaute Durchführungen möglich ist. Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Isolierflüssigkeitsversorgung der Durchführung in Form eines Bypasses des Hauptkühlkreislaufs des zwangsumlaufgekühlten Transformators ausgeführt ist. Um eine optimale Beheizung der Durchführungen unabhängig von der Transformatorbelastung zu gewährleisten, wird bei Bedarf der Bypaß-Isolierflüssigkeitsstrom in bekannter Weise über einen zusätzlichen Wärmetauscher geführt, der die für die Wärmestabilität der Durchführung maximal zulässige Temperatur (90⁰C) erzeugt.

Dieser wird vorzugsweise elektrisch beheizt und geregelt und ist so bemessen, daß die der Isolierflüssigkeit zugeführte Wärmemenge, ausgehend von der oberen Arbeitstemperatur, stets größer ist als die durch die Summe der beheizten Durchführungen abgegebenen Wärmemenge. Der luftseitige Durchführungsisolator ist zweckmäßig so gestaltet, daß die geringe Wärmeleitfähigkeit des vornehmlich aus keramischer Masse bestehenden Isotiermaterials sich so wenig wie möglich auswirkt. Da der größte Teil der luftseitigen Isolatoroberfläche durch die Schirme dargestellt wird, der Wärmedurchgang bis zum äußeren Umfang jedoch durch eine erhebliche Materialdicke erfolgen muß, ist der Isolator als dünnwandiger Porzellanüberwurf mit hohler Schirmform ausgeführt, wobei die Wandung nur so stark gehalten ist, wie dies zur Gewährleistung einer ausreichenden Umbruchfestigkeit erforderlich ist. Damit die Isolierflüssigkeit den Raum zwischen Isolator und Kondensatorwickel in der gewünschten Richtung durchströmt und nicht ohne wirksame Wärmewirkung wieder abfließt, sind im Inneren der Durchführung, an den jeweiligen Zufluß- bzw. Abflußstellen, Führungseinrichtungen angebracht, die den Isolierflüssigkeitsstrom in den oberen Teil des Isolators lenken bzw. gerichtet wieder absaugen. Die Führungseinrichtungen bestehen im wesentlichen aus Führungsleisten, die je nach Verwendungszweck in bestimmter Lage zueinander angeordnet und vorteilhafterweise so gestaltet sind, daß sie für horizontale Durchführungen auch als Führungselemente für die Isolatoren verwendet werden können, wenn große Porzellanüberwürfe erst nach Montage der Kondensatorwickel angebracht werden sollen. Am Bypaßeingang, an der Anschlußstelle am Hauptkühlkreislauf des Transformators, ist eine Stauvorrichtung vorgesehen, die z. B. als Trichter ausgeführt sein kann.

Das Rohrende am Bypaßausgang ist als Venturi-Rohr gestaltet, um eine weitere Antriebswirkung zu erzielen. Sowohl die Stauvorrichtung als auch das als Venturi-Rohr gestaltete Rohrende sind Elemente, die unabhängig voneinander zur Anwendung kommen können. Die Über- bzw. Unterdruckbegrenzung ist so zu bemessen, daß im Hauptkühlkreislauf keine nennenswerte Reduzierung der Umlaufmenge eintritt.

Die für die Durchführung aus dem Hauptkühlkreislauf entnommene Wärmemenge kann für die Bemessung der Gesamtverlustleistung des Transformators und dessen Kühlanlage vernachlässigt werden. Für die Begrenzung der Temperatur der die Durchführungen durchströmenden Isolierflüssigkeit sind thermostatisch geregelte Ventile vorgesehen, die bei Erreichen der für die thermische Stabilität zulässigen Höchsttemperatur (90⁰C) schließen. Zweckmäßig ist jeder einzelnen Durchführung ein Ventil zugeordnet, so daß Unterschiede in den Zulauftemperaturen, die z. B. durch unterschiedlich lange Rohrleitungen entstehen, ausgeglichen werden können und so die gleiche Temperatur für alle Durchführungen gesichert werden kann. Eine geeignete Auslöseschaltung sorgt dafür, daß der gesamte Bypaß nur dann in Betrieb genommen wird, wenn eine Vereisung der Durchführung befürchtet werden muß. Hierdurch wird die zusätzliche thermische Belastung für den Kondensatorwickel, die dieser bei Inbetriebnahme des Bypasses durch die zugeführte heiße Isolierflüssigkeit erfährt, auf den unbedingt erforderliche Zeitraum begrenzt.

Ausführungsbeispiel

An Hand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Fig. 1 zeigt den allgemeinen Aufbau einer als Bypaß des Hauptkühlkreislaufes eines mit Zwangsumlaufkühlung ausgestatteten Transformators gestalteten Beheizungsanordnungen für die Hochspannungs-Kondensatordurchführungen. Der erwärmte Isolierölstrom 16 wird aus einem Rohr 4 der Kühleinrichtung des Hauptkühlkreislaufs entnommen und über durch eine Schalteinrichtung 12 gesteuerten Zusatz-Wärmeübertragen 11, ein thermostatisch gesteuertes Ventil 15 mittels Zuleitung 7 und Anschlußstelle 10 dem Innenraum des Isolators 2 zugeführt, wobei an der Anschlußstelle der Zuleitung 7 am Rohr 4 eine Stauvorrichtung 5 angeordnet ist. Vom Zusatz-Wärmeübertrager 11 gehen Rohrleitungen 13 ab, die zu anderen Durchführungen führen. Zwischen Durchführungsbuchse 3 und Kondensatorwickel 1 sind, wie in Fig. 2 dargestellt, hinter der Anschlußstelle 10 Führungsleisten 17 so düsenförmig angebracht, daß der Isolierölstrom 16 gerichtet in den Innenraum zwischen Kondensatorwickel 1 und Isolator hineingedrückt wird. Nach Duchströmen des Inneraumes verläßt der Isolierölstrom 16, wie in Fig. 3 gezeigt, über eine durch Führungsleisten 18 gebildete trichterförmige Führungseinrichtung und Anschlußstelle 9 den Isolator 2. Der Bypaß wird über die Rückleitung 8 und dem als Venturi-Rohr ausgebildeten Rohrende 6 am Rohr 4 wieder an den Hauptkühlkreislauf des Transformaters angeschlossen.

Der Isolierölstromrückfluß der anderen Durchführungen wird über die Rohrleitungen 14 der Rückleitung 8 zugeführt und so wieder in den Kühlkreislauf mit einbezogen.

Claims (8)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Isolierflüssigkeitsgefüllte Kondensator-Durchführung in Freiluftausführung für Transformatoren und Drosselspulen mit erzwungenem Kühlmittelumlauf, gekennzeichnet dadurch, daß die Durchführung an einem Bypaß des Hauptkühlkreislaufs des Transformators angeschlossen ist, daß am Bypaßeirigang eine Stauvorrichtung (5) angeordnet ist, daß im Rohrende (6) am Bypaßausgang eine Einrichtung zur Schaffung einer Druckdifferenz vorgesehen ist und daß im Inneren der Durchführung, unmittelbar an den Ansschlußstellen (9; 10) Führungseinrichtungen angeordnet sind, die den Flüssigkeitsstrom in eine bestimmte Richtung lenken bzw. gerichtet absaugen.
2. 2. Kondensator-Durchführung nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß bei Bedarf in bekannter Weise im Bypaß ein zusätzlicher Wärmetauscher angeordnet ist.
3. 3. Kondensator-Durchführung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß luftseitig als Isolator (2) ein dünnwandiger Porzellanüberwurf mit hohler Schirmform vorgesehen ist.
4. 4. Kondensator-Durchführung nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Stauvorrichtung (5) am Bypaßeingang ein Trichter ist.
5. 5. Kondensator-Durchführung nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß das Rohrende (6) als Venturi-Rohr ausgestaltet ist.
6. 6. Kondensator-Durchführung nach Punkt 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Führungseinrichtung aus Führungsleisten (17; 18) bestehen, die bei horizontal angebrachten Durchführungen zugleich als Führungselemente für den Überwurfporzellan dienen.
7. 7. Kondensator-Durchführung nach Punkt 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Temperatur der die Durchführung durchströmenden Isolierflüssigkeit ein thermostatisch gesteuertes Ventil regelt.
8. 8. Kondensator-Durchführung nach Punkt 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß eine geeignete Auslöseschaltung vorgesehen ist, die den Bypaß nur bei Vereisungsgefahr in Betrieb setzt.