DE102010005086A1

DE102010005086A1 - Hochspannungsdurchführung

Info

Publication number: DE102010005086A1
Application number: DE102010005086A
Authority: DE
Inventors: Engelbert 51143 Engels; Michael 51143 Koch; Achim 53797 Langens
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: HSP HOCHSPANNUNGSGERAETE GMBH, DE
Priority date: 2010-01-15
Filing date: 2010-01-15
Publication date: 2011-07-21
Anticipated expiration: 2030-01-16
Also published as: WO2011086033A1; CN102714077A; DE102010005086B4; US20120292073A1

Abstract

Um eine Hochspannungsdurchführung (1) mit einem elektrisch isolierenden Wicklungskörper (2), der sich in einer Längsrichtung erstreckt und auf einen Wicklungskern (3) gewickelte elektrisch leitende Einlagen (16) aufweist, die durch in Harz getränkte Isolierlagen (17) voneinander beabstandet sind, einen sich als Wicklungskern in dem Wickelkörper (2) erstreckenden Hochspannungsleiter (3) und einen in einem Befestigungsbereich (19) des Wicklungskörpers (2) an diesen angebrachten Befestigungsflansch (9) zur Montage der Hochspannungsdurchführung (1), dahin zu verbessern, dass diese auch für Gleichspannungsebenen über 550 kV einsetzbar ist, wird vorgeschlagen, dass der Wicklungskörper (2) in seinem Befestigungsbereich (19) unterschiedliche Dicken aufweist, so dass Durchmesserveränderungsbereiche (20) ausgebildet sind, in denen der Wicklungskörper (2) an in seiner Längsrichtung unterschiedlichen Stellen unterschiedlich große Durchmesser aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochspannungsdurchführung mit einem elektrisch isolierenden Wicklungskörper, der sich in einer Längsrichtung erstreckt und auf einen Wicklungskern gewickelte elektrisch leitende Einlagen aufweist, die durch in Harz getränkte Isolierlagen voneinander beabstandet sind, einen sich als Wicklungskern in dem Wickelkörper erstreckenden Hochspannungsleiter und einen in einem Befestigungsbereich des Wicklungskörpers an diesen angebrachten Befestigungsflansch zur Montage der Hochspannungsdurchführung.
Eine solche Hochspannungsdurchführung ist aus DE 32 26 057 A1 bereits bekannt. Die dort gezeigte Hochspannungsdurchführung weist einen Hochspannungsleiter auf, der sich durch einen elektrisch isolierenden Wicklungskörper erstreckt. Zur Befestigung der gesamten Hochspannungsdurchführung an der Begrenzungswandung einer Durchgangsöffnung dient ein Befestigungsflansch, der den Wicklungskern im Klemmsitz umschließt. Zur Absteuerung hoher elektrischer Feldstärken weist der Wicklungskörper Potenzialsteuerungseinlagen auf, die elektrisch leitend sind, wobei die Potenzialsteuerungseinlagen durch in Harz getränkte Isolierlagen voneinander beabstandet sind. Eine solche Hochspannungsdurchführung wird auch als Kondensatordurchführung bezeichnet. Sie dient im Wesentlichen dazu, eine hohe elektrische Spannung durch eine Wandung hindurch zu führen, die auf einem Erdpotenzial liegt.
Den aus dem Stand der Technik bekannten Hochspannungsdurchführungen haftet der Nachteil an, dass diese nur so dimensioniert werden können, dass sie in Gleichspannungsebenen bis zu 550 kV einsetzbar sind. Die gemäß dem Stand der Technik fertigbaren Wickel weisen bereits eine Harzmasse von 1500 bis 2000 Kg. Um höhere Spannungen beherrschbar zu machen, sind noch auf höhere Schlagweiten einzuhalten. Dies hat jedoch noch größere und somit schwerere Wicklungskörper im Gefolge. Insbesondere aufgrund des hohen Eigengewichts solcher Wicklungskörper käme es bei Hochspannungsdurchführungen gemäß dem Stand der Technik bei ihrer Halterung zu Rissen und anderen unerwünschten Nebenerscheinungen, so dass ein Einsatz in der Praxis unmöglich ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Hochspannungsdurchführung der eingangs genannten Art dahin zu verbessern, dass diese auch für Gleichspannungsebenen von über 550 kV einsetzbar ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass der Wicklungskörper in seinem Befestigungsbereich unterschiedliche Dicken aufweist, so dass Durchmesserveränderungsbereiche ausgebildet sind, in denen der Wicklungskörper an in seiner Längsrichtung unterschiedlichen Stellen unterschiedlich große Durchmesser aufweist.
Die erfindungsgemäße Hochspannungsdurchführung weist einen Wicklungskörper mit Durchmesserveränderungsbereichen auf. Die Durchmesserveränderungsbereiche liegen in einem Befestigungsbereich des Wicklungskörpers, an dem der Befestigungsflansch mechanisch angreift. Aufgrund der Durchmesserveränderungsbereiche drückt sich der Wicklungskörper nicht mehr an der umlaufenden Kante des Befestigungsflansches ab. Vielmehr kommt es zu einer im Vergleich zum Stand der Technik flächigeren Kraftübertragung zwischen Befestigungsflansch und Wicklungskörper, so dass auch ein schwererer Wicklungskörper ohne Schwierigkeiten mechanisch von dem Befestigungsflansch gehalten werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Befestigungsflansch formkomplementär zu den Durchmesserveränderungsbereich ausgebildet. Sind die Durchmesserveränderungsbereiche beispielsweise stufenförmig ausgestaltet, wobei in einer Querschnittsansicht des Wicklungskörpers am Außenumfang des Wicklungskörpers Stufen ausgebildet sind, weist auch der Befestigungsflansch an seiner an dem Wicklungskörper im Klemmsitz anliegenden Innenseite ebenfalls eine stufenförmige Innenkontur auf, die im montierten Zustand im Eingriff mit den Stufen des Wicklungskörpers ist. Aufgrund dieser formkomplementären Ausgestaltung ist eine noch flächigere Kraftübertragung zwischen Befestigungsflansch und Wicklungskörper bereitgestellt.
Zweckmäßigerweise ist der Befestigungsflansch mittels Klemmsitz an dem Befestigungskörper angebracht.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung bildet wenigstens ein Durchmesserveränderungsbereich in einer Querschnittsansicht der Hochspannungsdurchführung wenigstens eine Abschrägung aus. Mit einer Abschrägung ist eine besonders schonende Kraftübertragung zwischen Befestigungsflansch und Wicklungskörper bereitgestellt, da scharfe Katen vollständig vermieden sind. Abweichende Ausgestaltungen des Durchmesserveränderungsbereichs ist beispielsweise eine stufenförmige Ausgestaltung oder dergleichen.
Zweckmäßigerweise besteht der Hochspannungsleiter zumindest abschnittsweise aus Aluminium. Aluminium weist im Vergleich zu Kupfer eine geringere Dichte auf, so dass die so ausgestaltete Hochspannungsdurchführung trotz einer großen Bemessung leichter ist und weniger Gewichtskräfte von dem Befestigungsflansch aufgenommen werden müssen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Außengehäuse vorgesehen, in das sich der Wicklungskörper teilweise hinein erstreckt. An dem Außengehäuse ist zweckmäßigerweise ein Freiluftanschluss ausgebildet, an dem sich eine Freiluftabsteuerung zum Absteuern hoher elektrischer Feldstärken befindet.
Zweckmäßigerweise weist der erfindungsgemäßen Wicklungskörper eine Länge von über 7000 mm und einen Durchmesser von mehr als 500 mm auf.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezug auf die Figuren der Zeichnung, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleich wirkende Bauteile verweisen und wobei
1 einen Teil eines Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hochspannungsdurchführung in einer Querschnittsansicht,
2 den Befestigungsbereich des Wicklungskörpers der Hochspannungsdurchführung gemäß 1 und
3 eine vergrößerte Darstellung des Befestigungsbereichs gemäß 2 ohne Befestigungsflansch zeigen.
1 zeigt im Querschnitt den oberen Teil eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Hochspannungsdurchführung 1, die einen Wicklungskörper 2 sowie einen Hochspannungsleiter 3 aufweist. Der Hochspannungsleiter 3 erstreckt sich zentrisch durch den elektrisch isolierenden Wicklungskörper 2 in einer Längsrichtung. Dabei ist der Hochspannungsleiter 3 rohrförmig und innen hohl ausgebildet und weist einen im Wicklungskörper 2 angeordneten Kupferabschnitt 4 sowie einen Aluminiumabschnitt 5 auf, der sich von dem Wicklungskörper 2 zu einem Freiluftende 6 hin erstreckt. An dem Freiluftende 6 ist eine Freiluftabsteuerung 7 vorgesehen ist. Die Freiluftabsteuerung 7 weist zwei mit dem Aluminiumabschnitt 5 elektrisch verbundene Absteuerringe 8 auf, die zur Absteuerung hoher elektrischer Feldstärken dienen.
Zur Befestigung der Hochspannungsdurchführung 1 ist der Wicklungskörper 2 fest mit einem Befestigungsflansch 9 verklemmt, der sich ringartig um den Wicklungskörper 2 herum erstreckt. Vom Befestigungsflansch 9 erstreckt sich ein Außengehäuse 10 zum Freiluftende 6 hin, wobei das Außengehäuse 10 zur Erhöhung eines Kriechstromweges nur Außenrippen aufweist, die in 1 kaum zu erkennen sind. Das Außengehäuse 10 besteht in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem Glasfilament/Epoidharz Rohr mit Silikon Beschichtung.
An der von dem Freiluftende 6 abgewandten Seite der Hochspannungsdurchführung 1 ist ein Transformatorende 11 ausgebildet, an dem ebenfalls Feldsteuerungselemente angebracht sind, die jedoch figürlich nicht dargestellt sind.
2 zeigt den in 1 gestrichelt eingerahmten Bereich in einer vergrößerten Darstellung. Es ist erkennbar, dass der Befestigungsflansch 9 aus einem Trafoseitenabschnitt 12 sowie einem Freiluftseitenabschnitt 13 zusammen gesetzt ist. Der Trafoseitenabschnitt 12 verfügt über einen Trafobefestigungsring 14 mit Abdrückbohrungen 15, die ein Anschrauben der Hochspannungsdurchführung 1 an eine Wandung ermöglichen, in der eine Durchgangsöffnung ausgebildet ist. Dabei erstreckt sich der Wicklungskörper 2 und somit der Hochspannungsleiter 3 durch die Durchgangsöffnung der Wandung, die auf Erdpotenzial liegt, wobei der Wicklungskörper 2 die zur Vermeidung von Spannungsüberschlägen notwenige Isolation bereitstellt. Zur Absteuerung der hohen elektrischen Feldstärken dienen elektrisch leitende Einlagen 16, die zusammen mit elektrisch nicht leitenden Isolierlagen 17, beispielsweise Papier oder ein Filzstoff, auf den Hochspannungsleiter 3 als Wickelkern gewickelt wurden. Das Papier oder der Filzstoff wurden anschließend in flüssigem Harz imprägniert. Nach dem Aushärten des Harzes wird ein elektrisch isolierender und mechanisch stabiler Wicklungskörper 2 bereitgestellt, der für hohe Gleichspannungen von über 800 kV ausgelegt ist und eine Länge von 10.000 mm, einen Durchmesser von 600 mm und ein Gewicht von 4.500 Kg aufweist.
Aus 2 ist ferner erkennbar, dass der Trafoseitenabschnitt 12 über Verbindungsringe 18 mit dem Freiluftabschnitt 13 verbunden ist. Der Oberflächenbereich, mit dem der Wicklungskörper 6 an dem Befestigungsflansch 9 anliegt, wird hier als Befestigungsbereich 19 bezeichnet. Ferner ist erkennbar, dass auch das Außengehäuse 10 über Verbindungsringe 18 mit dem Befestigungsflansch 9 und dem Wicklungskörper 2 verbunden ist.
Wie insbesondere aus 3 hervorgeht, die ein den 2 gestrichelt eingerahmten Bereich vergrößert darstellt, sind in dem Befestigungsbereich 19 Durchmesserveränderungsbereiche 20 ausgebildet, in denen sich die Dicke des Wicklungskörpers 2 in Längsrichtung verändert.
In dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Durchmesserveränderungsbereiche 20 stufenförmig ausgebildet, wobei die Stufen Abschrägungen aufweisen. Der Befestigungsabschnitt 19 und das Außengehäuse 10 sind formkomplementär zu den Durchmesserveränderungsbereichen 20 ausgebildet, so dass die Kräfte zwischen Wicklungskörper 2 und Befestigungsflansch 9 über die Abschrägungen großflächig übertragen werden. Auf diese Weise sind hohe Biegekräfte an den Kanten des Befestigungsflansches 9 vermieden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3226057 A1 [0002]

Claims

Hochspannungsdurchführung (1) mit – einem elektrisch isolierenden Wicklungskörper (2), der sich in einer Längsrichtung erstreckt und auf einen Wicklungskern (3) gewickelte elektrisch leitende Einlagen (16) aufweist, die durch in Harz getränkte Isolierlagen (17) voneinander beabstandet sind, – einen sich als Wicklungskern in dem Wickelkörper erstreckenden Hochspannungsleiter (3) und – einen in einem Befestigungsbereich (19) des Wicklungskörpers (6) an diesen angebrachten Befestigungsflansch (9) zur Montage der Hochspannungsdurchführung (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Wicklungskörper (2) in seinem Befestigungsbereich (19) unterschiedliche Dicken aufweist, so dass Durchmesserveränderungsbereiche (20) ausgebildet sind, in denen der Wicklungskörper (2) an in seiner Längsrichtung unterschiedlichen Stellen unterschiedlich große Durchmesser aufweist.
Hochspannungsdurchführung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsflansch (9) formkomplementär zu den Durchmesserveränderungsbereichen (20) ausgebildet ist.
Hochspannungsdurchführung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsflansch (9) mittels Klemmsitz an dem Wicklungskörper (2) befestigt ist.
Hochspannungsdurchführung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Durchmesserveränderungsbereich (20) in einer Querschnittsansicht der Hochspannungsdurchführung (1) wenigstens eine Abschrägung ausbildet.
Hochspannungsdurchführung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochspannungsleiter (3) zumindest abschnittsweise aus Aluminium (4) besteht.
Hochspannungsdurchführung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außengehäuse (10) vorgesehen ist, in das sich der Wicklungskörper (2) teilweise hinein erstreckt.
Hochspannungsdurchführung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengehäuse (10) an seinem vom Wicklungskörper (2) abgewandten Ende ein Freiluftanschluss mit einer Freiluftabsteuerung (7) zum Absteuern hoher elektrischer Feldstärken aufweist.
Hochspannungsdurchführung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wicklungskörper (2) eine Länge von über 7000 mm und einen Durchmesser von mehr als 500 mm aufweist.