DD267831A1

DD267831A1 - ELECTRIC LADDER FOR HIGH VOLTAGE SYSTEMS

Info

Publication number: DD267831A1
Application number: DD31013587A
Authority: DD
Inventors: Guenter Seibt; Klaus Boehme; Werner Keller
Original assignee: Buchwitz Otto Starkstrom
Priority date: 1987-12-09
Filing date: 1987-12-09
Publication date: 1989-05-10

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Leiter fuer Hochspannungsanlagen. Er ist in sogenannter Vollfeststoffisolation ausgefuehrt. Das bedeutet, dass der Leiter unmittelbar mit einer Isolationsschicht versehen ist, die ihrerseits einen leitenden Belag traegt, dem Erdpotential aufgepraegt ist. Zur Verbesserung des Langzeitverhaltens der Isolation ist der vollfeststoffisolierte Leiter unter Zwischenlage von Abstandshaltern mit einem gasdichten Mantel umgeben. Der so zwischen leitendem Belag und gasdichtem Mantel entstehende Raum ist mit einem elektronegativen Gas, z. B. SF6, gefuellt. Damit soll erreicht werden, dass die Herausbildung von irreversiblen Teilentladungskanaelen unterbunden bzw. erschwert wird, weil das elektronegative Gas teilweise in den Isolierkoerper diffundiert und so unter dem Einfluss von elektrischen Feldern entstehende freie Elektronen bindet. Fig. 1The invention relates to an electrical conductor for high voltage systems. It is executed in so-called solid insulation. This means that the conductor is provided directly with an insulating layer, which in turn carries a conductive coating, the ground potential is imprinted. To improve the long-term behavior of the insulation, the fully solid-insulated conductor is surrounded by spacers with a gas-tight jacket. The so resulting between conductive coating and gas-tight jacket space is with an electronegative gas, eg. B. SF6, filled. This is to ensure that the formation of irreversible Teilentladungskanaelen is prevented or made more difficult because the electronegative gas partially diffused into the Isolierkoerper and thus binds under the influence of electric fields resulting free electrons. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Leiter für Hochspannungsanlagen mit Vollfpststoffisolation, bestehend aus elektrischem Leiter, den Leiter umgebende, aus organischen Isolierstoffen bestehender Isolationsschicht, die ihrerseits einen auf Erdpotentml angelenkten leitenden Belag trägt.The invention relates to an electrical conductor for high-voltage systems with Vollfpststoffisolation, consisting of electrical conductor, the conductor surrounding, consisting of organic insulating insulating layer, which in turn carries a grounded on Leitpotentml conductive coating.

Solche vollfeststoffisolierten Leiter werden z. B. als Sarnmelschienen oder als Verbindungsstücke zwischen elektrischen Geräten im elektrischen Schaltanlagenbau eingesetzt. Unter Vollfeststoffisolation versteht man dabei solche Anordnungen, wo Spannungsbeanspruchungen lediglich von feston Isolierstoffen übernommen werden und die umgebenden Gase sich im vollständig feldfreien Raum befinden, so daß die Abstände solcherart isolierter Leiter untereinander lediglich durch thermische Belastungen bzw. durch bauliche Gesichtspunkte determiniert sind.Such fully solid-insulated conductors are z. B. used as Sarnmelschienen or as connectors between electrical equipment in electrical switchgear. Under solid insulation is understood to mean such arrangements where voltage stresses are only accepted by feston insulating materials and the surrounding gases are in completely field-free space, so that the distances of such isolated conductors are determined only by thermal loads or structural aspects.

Charakteristik des bekonnten Standes der Technik 'Characteristics of the known state of the art '

Es ist bekannt, elektrische Leiter in Schaltanlagen nit organischen Kunststoffen, z. B. Epoxidharzen, zu umgeben und die Außenflächen der Isolierstoffe mn leitenden oder halbleitenden Schichten zu versehen, denen Erdpotential aufgeprägt ist. Damit wird erreicht, daß das elektrische Feld vollständig in gut isolierenden Stoffen verläuft. Kleinräumige Bauweise und gute Wärmeableitung aus den elektrisch aktiven Werkstoffen sind die herausragenden Vorzüge dieser Sauweise („Feststoffisolierte Hochspannungsschaltzellen Typ ASIF 36", Firmenschrif ί des VEB .Otto Buchwitz" Starkstrom-Anlagenbau Dresden, Druck-Nr. Ag 27/62/78).It is known electrical conductors in switchgear nit organic plastics, eg. As epoxy resins, to surround and to provide the outer surfaces of the insulating mn conductive or semiconductive layers, which is impressed earth potential. This ensures that the electric field runs completely in good insulating materials. Small-scale design and good heat dissipation from the electrically active materials are the outstanding advantages of this way of sowing ("solid-insulated high-voltage switch cells type ASIF 36", company name of the VEB .Otto Buchwitz "Starkstrom-Anlagenbau Dresden, print No. Ag 27/62/78).

Außerdem gehört es zum Stand der Technik, Isolieranordnungen aus festen Stoffen, die mit Isolierflüssigkeiten imprägniert sind, durch die zusöttliche Verwendung von Isoliergasen zu vorbessern. So sind Gasinnendruckkabel, bei denen ein Gas-Überdruck im Bereic.i der Kabelseele anliegt, als auch Gasaußendruckkabel bekannt, die in Druckrohren verlegt sind, so daß der Gasüberdruck von außen auf das Kabel einwirkt (DE-A2954806 bzw. DE-A22129062).In addition, it belongs to the state of the art, insulating arrangements of solid materials, which are impregnated with insulating, to improve by the zusöttliche use of insulating gases. Thus, internal gas pressure cables, in which a gas pressure in the Bereic.i the cable core is applied, as well as external gas pressure cables are known, which are laid in pressure pipes, so that the gas pressure from the outside acts on the cable (DE-A2954806 or DE-A22129062).

Solche Ausführungen sind in der Lage, die durch die wechselnden thermischen Belastungen der Kabel bedingten Ausdehnungen und Kontraktionen der Leitermatorialien und Isolierstoffe und die dadurch entstehenden Vakuolen mit Isoliergas aufzufüllen und dadurch das Auftreten von Glimmerscheinungen, die die dielektrischen Verluste erhöhen und vor allem die Lebensdauer herabsetzen, zu verringern.Such designs are able to fill up the expansions and contractions of the conductor materials and insulating materials caused by the changing thermal stresses of the cables and the vacuoles resulting therefrom with insulating gas and thereby reduce the occurrence of mica phenomena which increase the dielectric losses and, above all, the service life. to reduce.

Solche Anordnungen weisen auch Mittel auf, die die Zuführung des Isoliergases und die Aufrechterhaltung eines Überdruckes bewirken (DE-A2 29062).Such arrangements also have means which effect the supply of the insulating gas and the maintenance of an overpressure (DE-A2 29062).

Ferner wurde bereits angeregt, zur Erhöhung der Lebensdauer von Kunststoffisolierungon auf der Basis von Polyethylen oder Epoxidharz Maßnahmen zu treffen, die die Entstehung von irreversiblen Teilentladungskanälen vermeiden, die allerdings nicht auf Vakuolen im vor dem erörterten Sinne beruhen. So werden Polyäthylen-Isolationen sogenannte Spannungsstabilisatoren zugesetzt (Petzold, Küllig .Zum Einfluß von Zusätzen auf das elektrische Langzeitverhalten von Polyethylen-Isolierungen" Elektric 39 (1985) H. 3, S. 85-88); auch die Diffusion von SF₆ (Schwefelhexafluorid) in feste organische Isolierstoffe bewirkt eine Langzeitstabilisierung, d'e offenbar darauf beruht, daß unter dem Einfluß von elektrischen Feldern im Isolierstoff verstärkt auftretende freie Elektrone ι an das elektronegative Gas SF₈ angelagert werden (Petzold, Schwarz, Eberhard „Einfluß von SF₈ auf die Kanaleinsauzeit von Pol 'ethylen· und Epoxidharz-Modellisolierungen" Elektrie 3S (1985) H. 3, S. 83 und 88).It has also been suggested to take measures to increase the life of Kunststoffisolierungon based on polyethylene or epoxy resin, which avoid the emergence of irreversible partial discharge channels, but not based on vacuoles in the before-discussed sense. So Polyethylene insulation so-called voltage stabilizers are added (Petzold, Küllig. For the influence of additives on the electrical long-term behavior of polyethylene insulation "Elektric 39 (1985) H. 3, pp 85-88), and the diffusion of SF ₆ (sulfur hexafluoride ) in solid organic insulating causes a long-term stabilization, d'e apparently based on the fact that under the influence of electric fields in the insulating increasingly occurring free electrons ι are attached to the electronegative gas SF ₈ (Petzold, Schwarz, Eberhard "influence of SF ₈ on the channel leaching time of Pol 'ethylene and epoxy model isolations "Elektrie 3S (1985) H. 3, p. 83 and 88).

Object of the invention

Die Erfindung verfolgt das Ziel, unter Anwendung neuerer Erkenntnisse bezüglich des Einflusses von elektronegativem Gas auf Kunststoffisolierungon eine Erhöhung der Lebensdauer von Anlagen und Geräten durch Verbesserung des Langzeitverhaltens der in ihnen enthaltenen Isolieranordnungen zu erreichen.The invention aims to achieve an increase in the life of equipment and devices by improving the long-term behavior of the insulation assemblies contained in them by using recent knowledge regarding the influence of electronegativem gas on Kunststoffisolierungon.

Explanation of the essence of the invention The invention is based on the object, electrical conductors for high voltage systems with solid insulation so

weiterzubilden, daß eine deutliche Verbesserung des Langzeitverhaltens der Isolation erreicht wird, indem die Herausbildungvon irreversiblen Teilentladungskanälen unterbunden bzw. mindestens erschwert wird.to develop that a significant improvement in the long-term behavior of the insulation is achieved by the formation of irreversible partial discharge channels is prevented or at least made more difficult.

This object is achieved with fully solid conductor electrical conductors consisting of conductors made of organic insulating material Insulating layer and there is applied conductive or semiconductive coating, according to the invention solved in that

der Erdbelag unter Zwischenlage von Abstandshaltern von einem gasdichten Mantel umgeben ist und ein Raum zwischenthe earth covering is surrounded by spacers of a gas-tight jacket and a space between

Earth covering and gas-tight jacket filled with an electronegative gas is *. Sheath and insulated conductor form one

bauliche Einheit. Als elektronegatives Gas kommt bevorzugt SFg zur Anwendung. Damit die günstigen Eigenschaften derstructural unit. The preferred electronegative gas is SFg. Thus the favorable characteristics of the

Solid insulation with respect to dissipating the heat loss remain intact, it is advantageous to off the spacers

solchem Material herzustellen, das die Wärme gut leitet. Technologisch ist es zweckmäßig, die Abstandshalter aus einem Band,welches spiralig aufgewickelt ist, zu erzeugen.produce such material that conducts the heat well. Technologically, it is expedient to produce the spacers from a band which is spirally wound.

In doing so, the tape is perforated, beaded or corrugated, before it spirals onto the conductor with synthetic resin insulation and conductive Coating is wound, one achieves a compromise between good heat dissipation and favorable Diffusion behavior. The space between said gas-tight jacket and the conductive lining may be once at the time of manufacture or

zum Zeitpunkt der Montage mit SFe gefüllt werden. Zweckmäßiger, wenn auch aufwendiger, ist es jedoch, den Gasdruck inbe filled with SFe at the time of assembly. Appropriately, albeit more complex, it is, however, the gas pressure in

To renew intervals or provide means that ensure a constantly acting low pressure or by means of

einer Umlaufspülung eine ständige Gaserneuerung und d^bei einen weiteren Kühleffekt zu erzielen.a circulation flush to achieve a constant gas renewal and d ^ with another cooling effect.

embodiment Reference to a drawing, the invention is explained mitte's an embodiment. In the drawing show:

Fig. 1: einen Längsschnitt durch einen vollfeststoffisolierten Stromleiter mit zylindrischer Gostalt; Fig. 2: einen Querschnitt durch den Stromleiter gemäß Figur 1.1 shows a longitudinal section through a fully solid-insulated conductor with a cylindrical Gostalt. 2 shows a cross section through the conductor according to FIG. 1

In Figur 1 ist ein Leiter 1 tür hohe Ströme gezeigt, wie er im elektrischen Schaltanlagenbau, z.B. zur Verbindung von Geräten bzw. Geräteteilen, benötigt wird. Dieser Leiter 1 weist eine zylindrische Form auf und ist mit einem Epoxidharz umgössen, welches die Isolation des Leiters übernimmt. Auf diesem Epoxidharzkörper 2 ist ein leitender Belag 3 aufgebracht. In herkömmlicher Weise wird dies dadurch erreicht, daß Zink aufgespritzt wird, nachdem der Epoxidharzkörper 2 an seiner Oberfläche entsprechend vorbehandelt wurde.In Figure 1, a high current conductor 1 is shown as used in electrical switchgear construction, e.g. for connecting devices or device parts, is needed. This conductor 1 has a cylindrical shape and is surrounded by an epoxy resin, which takes over the insulation of the conductor. On this epoxy resin body 2, a conductive coating 3 is applied. Conventionally, this is achieved by spraying zinc after the epoxy resin body 2 has been appropriately pretreated on its surface.

Als Abstandshalter im Sinne des Patentanspruches ist ein Band 4 aus Aluminium wendelförmig aufgebracht, auf dem zwei Halbschalen 5 — ebenfalls aus Aluminiumblech — aufgelegt sind. Selbige Halbschalen θ sind gasdicht mittels eines getränkten Bandes 6 umwickelt. Halbschalen 5 und Band 6 bilden zusammen mit dem Epoxidharzkörper 2 einen Raum 7, welcher mit dem elektronegativen Gas SF₆ gefüllt ist. Stutzen 8 ermöglichen die Spülung des Raumes 7 und seine Füllung mit SF₆; sie sind auch zur Aufnahme von Vorratsbehältern für SFe oder zum Anschluß des Leiters an ein Überdrucksystem geeignet, welches die permanente Füllung des Raumes 7 mit SF₉ gewährleistet.As a spacer in the sense of claim, a band 4 made of aluminum is applied helically, are placed on the two half-shells 5 - also made of aluminum sheet. The same half-shells θ are gas-tight by means of a soaked band 6 wrapped. Half-shells 5 and 6 together with the epoxy resin body 2 form a space 7 which is filled with the electronegative gas SF ₆ . Spigots 8 allow the flushing of the room 7 and its filling with SF ₆ ; they are also suitable for receiving storage containers for SFe or for connecting the conductor to an overpressure system, which ensures the permanent filling of the room 7 with SF ₉ .

Es erscheint wahrscheinlich, daß die Diffusion von SF« in Epoxidharz besonders intensiv ist, wenn das Gas schon vor dem Abschluß des Polymerisationsprozesses einwirkt. Deshalb ist es zweckmäßig, den Epoxidharzkörper 2 nach Abschluß des Gelierprozesses zu entformen und den weiteren Aushärteprozeß unter SF_e-Atmosphäre durchzuführen. Figur 2 zeigt den gleichen Leiter wie Figur 1; in ihr sind die gleichen Teile mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Die Darstellung des Querschnittes des Loiters verdeutlicht seinen Aufbau.It seems likely that the diffusion of SF "in epoxy resin is particularly intense if the gas is already working before the completion of the polymerization process. Therefore, it is expedient to demold the epoxy resin body 2 after completion of the gelling process and perform the further curing process under SF _e atmosphere. Figure 2 shows the same conductor as Figure 1; in it the same parts are designated by the same reference numbers. The representation of the cross section of the Loiter illustrates its structure.

Claims

1. Electrical conductor for high-voltage systems with Vollfeslstoffisolation, consisting of electrical conductor, the conductor surrounding, consisting of organic insulating insulating layer, in turn, carries a ground potential hinged conductive coating (earth covering), characterized in that the earth covering (3) with the interposition of spacers (4) is surrounded by a gas-tight jacket (5,6) and a space (7) between Erdbelag (3) and gas-tight jacket (5,6) is filled with an electronegative gas.

2. Electrical conductor according to claim 1, characterized in that the spacers (4) made of a good heat conducting material, for. B. aluminum, exist.

3. Electrical conductor according to claim 1 or 2, characterized in that the spacers 4 have the shape of a band which is wound in the longitudinal direction of the electrical conductor in the form of a spiral with a spacing of the turns with each other.

4. Electrical conductor according to claim 3, characterized in that the band (4) is perforated, beaded and / or corrugated.

5. Electrical conductor according to claim 1 to 4, characterized in that means (8) are provided which enable a subsequent or taking place in Intorvallen filling with electronegative gas or effect or connection to a circulation flushing a constant renewal and cooling of the insulating gas allow.

6. Electrical conductor according to claim 1 to 4, characterized in that means are provided which cause a constantly acting overpressure of the electronegative gas.

7. Electrical conductor according to claim 1 to 6, characterized in that is used as the electronegative gas SF ₆ application.