DD247110A1

DD247110A1 - PRESSURE GAS INSULATION FOR METAL-CAPSULATED HIGH VOLTAGE UNITS

Info

Publication number: DD247110A1
Application number: DD28733186A
Authority: DD
Inventors: Heinz Gonschorek; Herbert Grasselt; Frank Otto; Jochen Schwarz; Dieter Burghardt
Original assignee: Liebknecht Transformat
Priority date: 1986-02-26
Filing date: 1986-02-26
Publication date: 1987-06-24

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Herstellung von Versorgungseinrichtungen fuer Elektroenergie. Das Ziel der Erfindung besteht in der Vermeidung von partikelgezuendeten Teilentladungen oder Ueberschlaegen in Druckgasisolierungen. Die Erfindung loest die Aufgabe, feldschwache Raeume in der Naehe von Abstandshaltern fuer die Innenelektrode innerhalb einer diese umschliessenden Aussenelektrode zur Ablagerung von Partikeln vorzusehen dadurch, dass an einer Einspannstelle des Abstandshalters zwischen zwei Flanschen der Aussenelektrode in dieser eine ringfoermige Ausnehmung vorgesehen ist, in der eine schraubenfederfoermige und eine geschlossene Ring bildende Metallwendel angeordnet ist. Die Erfindung wird bei der Herstellung von elektrischen Hochspannungsschaltgeraeten realisiert. FigurThe invention relates to the field of production of supply facilities for electrical energy. The aim of the invention is the avoidance of particle-scattered partial discharges or flashovers in compressed gas insulation. The object of the invention is to provide field-weak spaces in the vicinity of spacers for the inner electrode within a surrounding outer electrode for depositing particles, characterized in that at a clamping point of the spacer between two flanges of the outer electrode in this a ringfoermige recess is provided in the one schraubenfederfoermige and a closed ring-forming metal coil is arranged. The invention is realized in the manufacture of electrical high-voltage switching devices. figure

Description

Weiterhin sind durch die DD-PS 127988 und 127989 Isolieranordnungen für druckgasisolierte Hochspannungsgeräte zur Minderung von Störungen des schwach inhomogenen Feldes zwischen einer Innenelektrode und einer am Gegenpotential anliegenden Außenelektrode, die durch die unbeabsichtigt vorhandenen und/oder entstehenden, insbesondere frei beweglich elektrisch leitenden Partikeln verursacht werden, und auf das Verhalten dieselelektrisch leitenden Partikeln zurückzuführen sind und zu einer Senkung der Teilentladungseinsatz- und/oder Durchschlagsspannung der Isolierung führen, bekannt, mit der verhindert werden soll, daß sich die an der Basiselektrode für diese Partikeln dienenden inneren Mantelflächen der Außenelektrode elektrisch aufladen können und gleichzeitig so influenziert werden, daß eine elektrische Kraft und die auf die Partikeln wirkende Schwerkraft zur Außenelektrode hin wirken, wodurch die Partikeln auf der inneren Mantelfläche der Außenelektrode.haften^ Diese Maßnahme besteht darin, daß auf die innere Mantelfläche der Außenelektrode eine beliebig dünne Schichteines Dielektrikums aufgebracht ist bzw. nur Teile der inneren Mantelfläche, auf die sich die Partikeln unter Wirkung der Schwerkraft ablagern, mit einer beliebig dünnen Schicht eines Dielektrikums versehen sind. Diese Lösungen sind mit dem Nachteil verbunden, daß nur eine vollständig geschlossene Oberfläche der Beschichtung wirkungsvoll ist, was in der Herstellung aufwendig ist. Eine Beschädigung dieser Beschichtung ist jedoch während der Montage von Hochspannungsgeräten nicht ausgeschlossen. Im Leistungsschalter können solche Schichten z. B. durch Reaktionsprodukte der Gaszersetzung zerstört oder abgelöst werden.Furthermore, DD-PS 127988 and 127989 insulating arrangements for compressed gas-insulated high voltage equipment to reduce disturbances of the weakly inhomogeneous field between an inner electrode and a voltage applied to the outer electrode outer electrode, which are caused by the unintentionally present and / or resulting, in particular freely movable electrically conductive particles , and are due to the behavior of diesel-electrically conductive particles and lead to a reduction of the Teilentladungseinsatz- and / or breakdown voltage of the insulation, known to prevent that can be used to electrically charge the serving at the base electrode for these particles inner lateral surfaces of the outer electrode and at the same time being so influenzed that an electrical force and the gravitational force acting on the particles act towards the outer electrode, whereby the particles adhere to the inner surface of the outer electrode exception is that an arbitrarily thin layer of dielectric is applied to the inner circumferential surface of the outer electrode or only parts of the inner lateral surface on which the particles deposit under the effect of gravity, are provided with an arbitrarily thin layer of a dielectric. These solutions have the disadvantage that only a completely closed surface of the coating is effective, which is expensive to manufacture. Damage to this coating is not excluded during the installation of high voltage equipment. In the circuit breaker such layers z. B. are destroyed or replaced by reaction products of the gas decomposition.

Nach der DD-PS 130295 ist eine Druckgasisolierung für metallgekapselte Hochspannungsgeräte mit mindestens einer vorwiegend vertikal angeordneten Innenelektrode bekannt geworden, bei der Abstandshalter für mindestens eine Innenelektrode eine trichterartige Form aufweisen, außerdem die Grenzfläche zwischen Abstandshalter und Isoliergas an der Innenelektrode höher liegt als an der inneren Mantelfläche der Außenelektrode und gleichzeitig die Kanten linie im Querschnitt des Abstandshalters von der Innenelektrode zur Außenelektrode hin einen definierten Abfall aufweist und die Außenelektrode im Bereich dieses trichterartig geformten Abstandshalters an der Außenfläche desselben eine mit einer geneigten Fläche versehene, als Ring ausgebildete Feststoffbarriere aus einem Dielektrikum trägt, wobei die Grenzfläche zwischen Feststoffbarriere und Isoliergas an der Außenelektrode höher liegt als die Ansatzlinie dieser Feststoffbarriere auf der Außenfläche des Abstandshalters.According to DD-PS 130295 a pressurized gas insulation for metal-clad high-voltage devices with at least one predominantly vertically arranged inner electrode has become known in which spacers for at least one inner electrode have a funnel-like shape, also the interface between spacer and insulating gas at the inner electrode is higher than at the inner Outer surface of the outer electrode and at the same time the edge line in the cross section of the spacer from the inner electrode to the outer electrode towards a defined waste and the outer electrode in the region of this funnel-shaped spacer on the outer surface thereof carries a provided with an inclined surface, designed as a ring solid barrier of a dielectric wherein the interface between the solids barrier and the insulating gas at the outer electrode is higher than the starting line of this solid barrier on the outer surface of the spacer.

Diese Anordnung ist bauaufwendig und der Erfolg dieser technischen Maßnahme nicht immer erreichbar, weil sich die Partikeln nicht in der Zone des feldgchwächsten Bereiches der Isolieranordnung absetzen. Diese technische Maßnahme gestattet es nur, Partikeln, die sich vor der Sparvnungsbeanspruchung bereits in einem relativ feldschwachen Gebiet befinden, an eine Bewegung in Gebiete mit einer hohen Feldstärke zu hindern.This arrangement is complex construction and the success of this technical measure is not always achievable because the particles do not settle in the zone of feldgchwächsten area of the insulating arrangement. This technical measure only makes it possible to prevent particles which are already in a relatively field-weak area from being exposed to savings from moving to areas with a high field strength.

Object of the invention

Die Erfindung zieltdarauf ab, die Betriebs- und Funktionssicherheit von gasisolierten Hochspannungsgeräten durch Vermeidung von Teilentladungen und/oder Überschlagen einer Oberfläche von Abstandshaltern, hervorgerufen durch Ablagerungen von Partikeln, zu erhöhen und gleichzeitig die Anforderungen an die Gewährleistung der inneren Sauberkeit bei Herstellung von gasisolierten Hochspannungsgeräten auf einem ökonomisch vertretbaren und technisch einfach realisierbaren Niveau zu halten.The invention aims to increase the operational and functional safety of gas-insulated high-voltage equipment by avoiding partial discharges and / or overturning of a surface of spacers caused by deposits of particles, while increasing the requirements for ensuring the internal cleanliness in the production of gas-insulated high-voltage equipment an economically justifiable and technically easy to achieve level.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Auf gäbe zug runde, eine Hochspannungsdruckgasisolierung für metallgekapselte Hochspannungsgeräte, bei denen der Isolierraum zwischen mindestens einer axial definiert gehalterten Innenelektrode und einer diese koaxial umhüllenden, auf Gegenpotential zur Innenelektrode liegenden Außenelektrode ein Isoliergas, insbesondere Schwefelhexafluorid (SF₆) enthält, zu entwickeln, bei der die im Isolierraum vorhandenen und/oder entsprechenden, insbesondere elektrisch leitenden Partikeln sich in dafür vorgesehene feldschwache Räume ablagern und das elektrische Feld nicht mehr unzulässig stören.The invention is based on train round, a high-pressure gas insulation for metal-clad high-voltage equipment, in which the insulating space between at least one axially defined content Erten interior electrode and a coaxially enveloping, lying on counterpotential to the inner electrode outer electrode an insulating gas, in particular sulfur hexafluoride (SF ₆ ) contains develop in which the existing in the insulating space and / or corresponding, in particular electrically conductive particles are deposited in designated field-weak rooms and no longer unduly disturb the electric field.

Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß eine Druckgasisolierung für metallgekapselte Hochspannungsgeräte mit mindestens einer Innenelektrode und einer diese umhüllenden, koaxial zu dieser angeordneten, auf Gegenpotential zu dieser Innenelektrode liegenden Außenelektrode, in der die Innenelektrode mittels Abstandshalter aus einem Feststoffdielektrikum definiert gehaltert ist, wobei der Raum der Isolierung zwischen Innenelektrode und Außenelektrode ein Isoliergas, insbesondere Schwefelhexafluorid (SF₆) enthält, entwickelt wurde, bei der erfindungsgemäß die Außenelektrode im Bereich des Abstandshalters mindestens einseitig eine Ringnut aufweist, in der eine einen geschlossenen Ring bildende Metallwendel einliegt und mit Wandungen der Ringnut im elektrischen Kontakt steht. Bei der Verwendung eines Abstandshalters mit einer gekröpften Form erstreckt sich diese Ringnut in der Außenelektrode mit der darin einliegenden Metallwendel von einer Schnittkante zwischen innerer Mantelfläche der Außenelektrode und einer in Opposition zur inneren Mantelfläche stehenden Außenkontur des Abstandshalters in axialer Richtung. Dieeinseitig am Abstandshalter vorgesehene Ringnut kann nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung auch zwischen zwei Abstandshalter an beliebiger bzw. an einer definierten Stelle im Kapselungsgefäß und das auch als zusätzliche Maßnahme vorgesehen werden.This object has been achieved in that a pressure gas insulation for metal-enclosed high-voltage devices with at least one inner electrode and a surrounding, coaxially arranged to this, lying at counter potential to this inner electrode outer electrode, in which the inner electrode is defined by spacers defined by a solid dielectric, wherein the space the insulation between the inner electrode and outer electrode an insulating gas, in particular sulfur hexafluoride (SF ₆ ) contains, was developed according to the invention, the outer electrode in the region of the spacer at least on one side an annular groove in which a closed ring forming metal coil rests and with walls of the annular groove in the electrical contact stands. When using a spacer with a bent shape, this annular groove extends in the outer electrode with the metal coil inserted therein from a cutting edge between the inner circumferential surface of the outer electrode and a standing in opposition to the inner circumferential surface outer contour of the spacer in the axial direction. The unilaterally provided on the spacer ring groove can be provided according to a further embodiment of the invention between two spacers at any desired or at a defined location in the encapsulating vessel and as an additional measure.

embodiment

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführiingsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung ist ein Schnitt durch eine Druckgasisolierung dargestellt.The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment. In the accompanying drawing, a section through a compressed gas insulation is shown.

Innerhalb einer als rohrförmige Metallkapselung ausgebildeten Außenelektrode 1 ist durch ein aus einem Feststoffdielektrikum bestehenden Abstandshalter 2 zentrisch eine Innenelektrode 3 gehaltert. Der Abstandshalter 2 ist zwischen zwei Flanschen 4 benachbarter Kapselungsgefäße 5; 6 eingespannt. Der Abstandshalter 2 besitzt eine solche Form, bei der die Grenzfläche zwischen Abstandshalter 2 und Isoliergas, das sich zwischen der Außenelektrode 1 und der Innenelektrode 3 befindet, an der Innenelektrode 3 bei einer senkrechten Anordnung höher liegt'als an der Außenelektrode 1, bzw. bei einer Betrachtung auf eineWithin an outer electrode 1 designed as a tubular metal encapsulation, an inner electrode 3 is held centrally by a spacer 2 consisting of a solid dielectric. The spacer 2 is between two flanges 4 adjacent encapsulating vessels 5; 6 clamped. The spacer 2 has such a shape that the interface between spacer 2 and insulating gas, which is located between the outer electrode 1 and the inner electrode 3, is higher on the inner electrode 3 in a vertical arrangement than on the outer electrode 1, respectively a consideration on one

horizontale Anordnung bezogen an der Innenelektrode 3 in axialer Ausdehnung vor der Einspannung des Abstandshalters 2 zwischen den Flanschen 4 der Außenelektrode 1 liegt und die Linie der Außenkontur 7 des Abstandshalters 2 ausgehend von der Innenelektrode 3 zur Außenelektrode 1 monoton abfällt. Durch die Schnittkante der in Opposition zur inneren Mantelfläche 8 der Außenelektrode 1 liegenden Außenkontur 7 des Abstandshalters 2 mit der Mantelfläche 8 der Außenelektrode 1 ist die Anordnung einer Partikelfalle bestimmt.horizontal arrangement relative to the inner electrode 3 in axial extension before the clamping of the spacer 2 between the flanges 4 of the outer electrode 1 and the line of the outer contour 7 of the spacer 2 monotonically drops starting from the inner electrode 3 to the outer electrode 1. By the cutting edge of lying in opposition to the inner circumferential surface 8 of the outer electrode 1 outer contour 7 of the spacer 2 with the outer surface 8 of the outer electrode 1, the arrangement of a particle trap is determined.

In dem Kapselungsgefäß'5, das die Außenelektrode 1 bildet, ist eine Ringnut 9 vorgesehen. Diese erstreckt sich von der Schnittkante zwischen Mantelfläche 8 und Außen kontur 7 in axialer Richtung vom Abstandshalter 2 aus. In dieser Ringnut 9 ist eine, einen geschlossenen Ring bildende Wendel 10 eingelegt, die die Wirkung eines Faradayschen Käfigs aufweist und mit der Außenelektrode 1 durch Anliegen an dieWa ndungen 11 der Ringnut 9 elektrisch verbundenist. Der äußere Durchmesser 12 der Spirale 10 entspricht der Breite 13 der Ringnut 9. Die die Ringnut 9 begrenzenden Wandungen 11 und der Boden 14 sind unbeschichtet, während die innere Mantel-flache 8 der Außenelektrode \noch eine Isolierstoffbeschichtung 15 aufweisen kann. Die Steigung der Metallwendel 10 ist so gewählt; daß der Abstand zwischen dem Draht so groß ist, daß die zu entfernenden Partikeln, wie Kontaktabrieb, zwischen zwei Windungen der Wendel paßt, aber so klein, daß keine unzulässigen Feldstärken an den Einzeldrähten auftreten und im Inneren der Metallwendel 10 die an sich vom Faradayschen Käfig her bekannte Feldfreiheit noch teilweise erhalten bleibt/Der gewählte Drahtdurchmesser verhindert eine Beeinträchtigung des elektrischen Feldes in der Isolieranordnung. Im Zusammenhang mit dem gewählten Drahtdurchmesser der Wendel 10 wird gewährleistet, daß der Homogenitätsgrad der Isolieranordnung nicht den aus der Technik bekannten geometrie- und druckabhängigen Grenzhomogenitätsgrad unterschreitet.In the Kapselungsgefäß'5, which forms the outer electrode 1, an annular groove 9 is provided. This extends from the cutting edge between the lateral surface 8 and outer contour 7 in the axial direction of the spacer 2. In this annular groove 9, a, a closed ring forming coil 10 is inserted, which has the action of a Faraday cage and with the outer electrode 1 by abutment against the walls 11 of the annular groove 9 is electrically connected. The outer diameter 12 of the coil 10 corresponds to the width 13 of the annular groove 9. The annular groove 9 delimiting walls 11 and the bottom 14 are uncoated, while the inner sheath-flat 8 of the outer electrode \ can still have a Isolierstoffbeschichtung 15. The slope of the metal coil 10 is selected; that the distance between the wire is so large that the particles to be removed, such as contact abrasion, fits between two turns of the coil, but so small that no impermissible field strengths occur on the individual wires and inside the metal coil 10 which in itself from the Faraday cage Her known field freedom is still partially preserved / The selected wire diameter prevents impairment of the electric field in the insulating arrangement. In connection with the selected wire diameter of the helix 10, it is ensured that the degree of homogeneity of the insulating arrangement does not fall below the geometric and pressure-dependent degree of limit homogeneity known from the art.

Durch die Anordnung der erfindungsgemäßen Anordnung einer ringförmigen Wendel 10 in einer Ringnut 9 in der Außenelektrode 1 wird erreicht, daß Partikeln, die sich im mit Isoliergas gefüllten Raum befinden, nachdem diese infolge der wirkenden Schwerkraft in die mit der Wendel 10 ausgefüllten Ringnut 9 gelangt sind, dort elektrisch unwirksam gemacht sind. Die Wirkung des Faradayschen Käfigs dieser Wendel 10 schließt aus, daß auf die Partikeln elektrostatische Kräfte zur Wirkung kommen und diese wieder in elektrisch gefährdete Zonen zwischen Innen- und Außenelektrode gelangen können.The arrangement of the inventive arrangement of an annular coil 10 in an annular groove 9 in the outer electrode 1 is achieved that particles that are in the space filled with insulating gas, after they are passed as a result of the force of gravity into the filled with the helix 10 annular groove 9 , are electrically disabled there. The effect of the Faraday cage of this helix 10 precludes electrostatic forces from acting on the particles, and these can again enter into electrically vulnerable zones between the inner and outer electrodes.

Claims

Invention claim:

1. compressed gas insulation for metal-clad high-voltage devices with at least one inner electrode and a surrounding lying on counter-potential outer electrode, in which the inner electrode by means of spacers defined by a solid dielectric is aged, wherein the space of insulation between inner electrode and outer electrode an insulating gas, in particular sulfur hexafluoride (SF ₆ ), characterized in that the outer electrode (Dim portion of the spacer (2) at least on one side an annular groove (9), in which a closed ring forming metal coil (10) rests and with walls (11) of the annular groove (9) in electrical contact stands.

2. compressed gas insulation according to item 1, characterized in that in spacers with a bent shape, the annular groove (9) in the outer electrode (1) with the metal coil (10) inserted therein by a cutting edge between the inner circumferential surface (8) of the outer electrode (1 ) and in opposition to the inner lateral surface (8) standing outer contour (7) of the spacer (1) extends in the axial direction.

3. compressed gas insulation according to item 1 and 2, characterized in that the outer electrode (1) between two the inner electrode (3) holding spacers (2) has an annular groove (9) in which a metal ring forming a closed ring (10) is inserted ;

For this 1 page drawing

Field of application of the invention.

The invention is effective in the field of energy supply in the production of high-voltage systems provided with a pressurized gas insulation, comprising at least one inner electrode guided by spacers and an outer electrode enclosing them and having a counter-potential.

Characteristic of the known technical solutions

The weakly inhomogeneous electric field in gas-insulated high-voltage devices is such existing due to existing conductive impurities, such as by the production of metal chips, abrasion, for example, of moving contacts or other particles., Which are freely movable in the filled with insulating gas space between the inner electrode and this outer electrode surrounding disturbed that the insulating capacity is reduced. The insulating properties reducing impurities are either manufacturing or operational reasons. The penetration of the same during system installation can not be excluded with the utmost care. The risk of reducing the insulating capacity by existing impurities must be taken into account in the dimensioning of the high voltage arrangement by the dimensions thereof or the pressure of the insulating gas are increased. These measures are technically and economically disadvantageous. Attempts have therefore been made during manufacturing and assembly to find ways to keep the spaces filled with the insulating gas in high-voltage assemblies free of all contaminants. By filtering the gas, cleaning all the parts with which the insulating gas comes into contact before assembly, as well as by clear installation instructions and measures to prevent the ingress of dust particles from the air during assembly of the cleaned parts, the number of harmful, free moving Particles in the gas-insulated space are brought to very low levels. However, since even the presence of only one sufficiently large, preferably conductive, particle when attached to an unfavorable location in the space filled with insulating gas severely impairs the insulating capacity of such high-voltage arrangements, the above-mentioned, the technology and assembly costly measures do not lead to one, the this result to be justified. By investigations that have become known, it can be assumed that the effects of the particles in the insulating gas space on the insulating properties are different, depending on where the particles are located within the gas insulation. Since field strengths vary in magnitude in the different areas, the particles located in areas of highest denier will tend to initiate breakdown rather than the particles present at low field sites. It was therefore provided in the known from DE-OS 2222581 gas-insulated high voltage arrangement to hold the particles by means of adhesive layers where the field strength is relatively low. For this purpose, adhesive layers z. B. of pressure sensitive adhesive, on the inner, the space filled with insulating gas limiting surfaces outside the areas with above-average field strength, these surfaces are completely or partially covered with such an adhesive layer. On these adhesive layers, the particles which are freely movable in the space of the gas insulation to settle under the action of gravity and then held there that they also occur by the application of an alternating voltage field strength, the movement of freely moving particles can not be torn off the adhesive layer. As a result, the particle-ignited punches are indeed reduced, but only as long as the adhesiveness of the adhesive layer is fully preserved or no new particles, eg. B. occur as a result of abrasion at switching points of the arrangement in the space of the gas insulation. However, since the tacky substances considered here are subject to an aging process within which their adhesiveness decreases, the effectiveness of the coatings provided here to avoid particle-induced breakdowns is limited in time, as a result of which these solutions can only be used to a limited extent.