DE102011008461A1

DE102011008461A1 - Cutting point of a cable feedthrough for a HVDC component

Info

Publication number: DE102011008461A1
Application number: DE102011008461A
Authority: DE
Inventors: Beriz Bakija; Dieter Breitfelder; Thomas Hammer; Frank Heinrichsdorff; Jens Hoppe; Ursus Krüger; Karsten Loppach; Volkmar Lüthen; Johann Schlager
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date: 2011-01-07
Filing date: 2011-01-07
Publication date: 2012-07-12
Also published as: BR112013017500B1; CN103415971A; BR112013017500A2; EP2661796A1; WO2012093054A1; CN103415971B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Trennstelle einer Leitungsdurchführung für eine HGÜ-Komponente wie z. B. einen HGÜ-Transformator. Eine Leitung (22) wird innerhalb von Mantelrohren (21a, 21b, 21i) geführt, die vorzugsweise metallisch sind. Erfindungsgemäß sind diese mit einer Beschichtung (25) aus einem behandelten Cellulosematerial oder Kunststoff ausgeführt, wobei erfindungsgemäß der spezifischer Widerstand dieser Schicht an den von Transformatorenöl angepasst ist, welches in den Spalten (24) zwischen den Mantelrohren und weiteren isolierenden Feststoffbarrieren (23a, 23b, 23c) vorgesehen ist. Durch eine Anpassung des spezifischen Widerstandes der Isolierungen an den Transformatoröl lässt sich eine Durchschlagfestigkeit der verwendeten Barrieren vorteilhaft verbessern, weswegen der gestalterische Spielraum für die Trennstelle vergrößert wird.The invention relates to a separation point of a cable bushing for a HVDC component such. B. an HVDC transformer. A line (22) is guided inside jacket pipes (21a, 21b, 21i), which are preferably metallic. According to the invention, these are made with a coating (25) made of a treated cellulose material or plastic, the specific resistance of this layer being adapted to that of transformer oil according to the invention, which is provided in the gaps (24) between the jacket tubes and further insulating solid barriers (23a, 23b, 23c) is provided. By adapting the specific resistance of the insulation to the transformer oil, the dielectric strength of the barriers used can advantageously be improved, which increases the creative scope for the separation point.

Description

Die Erfindung betrifft eine Trennstelle einer Leitungsdurchführung für eine HGÜ-Komponente, insbesondere einen HGÜ-Transformator oder eine HGÜ-Drossel. Diese Leitungsführung ist an der Trennstelle durch zumindest ein äußeres Mantelrohr und ein das äußere Mantelrohr überlappendes inneres Mantelrohr gebildet. In diesen Mantelrohren kann die elektrische Leitung geführt werden. Die Mantelrohre sind üblicherweise zur elektrischen Abschirmung aus einem elektrisch leitenden, insbesondere metallischen Material, wie z. B. Kupfer, gefertigt und können als Elektrode an ein Massepotential angeschlossen sein. Weiterhin sind die Mantelrohre durch mehrere ineinander liegende Feststoffbarrieren verschalt, wobei zwischen den Mantelrohren und der benachbarten Feststoffbarriere und zwischen den Feststoffbarrieren untereinander jeweils ringförmige Spalte zur Befüllung mit einem Transformatoröl verbleiben. Es bildet sich also ein mehrschaliger Aufbau, wobei dieser mit Transformatoröl getränkt ist. Dadurch werden die ringförmigen Spalte mit dem Transformatoröl ausgefüllt und die Feststoffbarrieren können sich mit dem Transformatoröl vollsaugen, wenn diese aus einem saugfähigen Material, insbesondere einem Cellulosematerial ausgebildet sind.The invention relates to a separation point of a cable bushing for a HVDC component, in particular a HVDC transformer or a HVDC throttle. This cable routing is formed at the separation point by at least one outer jacket tube and an outer jacket tube overlapping inner jacket tube. In these jacket pipes, the electrical cable can be performed. The jacket tubes are usually for electrical shielding of an electrically conductive, in particular metallic material, such. As copper, and can be connected as an electrode to a ground potential. Furthermore, the jacket pipes are interconnected by a plurality of solid barriers lying inside one another, whereby in each case annular gaps for filling with a transformer oil remain between the jacket pipes and the adjacent solid barrier and between the solid barriers. So it forms a multi-shell structure, which is impregnated with transformer oil. Thereby, the annular gaps are filled with the transformer oil and the solids barriers can be soaked with the transformer oil, if they are made of an absorbent material, in particular a cellulose material.

Eine Trennstelle der eingangs angegebenen Art ist beispielsweise aus der DE 10 2006 008 922 A1 bekannt. Die Trennstelle besteht aus zwei Mantelrohren, wobei als das äußere Mantelrohr dasjenige aufgefasst wird, welches im Bereich der Trennstelle außen liegt. Das zweite Mantelrohr ist im Bereich der Trennstelle in seinem Durchmesser so weit verringert, dass es sich in das äußere Mantelrohr einschieben lässt und bildet daher im Bereich der Trennstelle das innere Mantelrohr. Die Trennstelle ermöglicht außerdem bei Auftreten von Toleranzen einen Axialausgleich, indem sich das innere Mantelrohr im äußeren Mantelrohr ein Stück verschieben lässt. Gleiches gilt für die die Trennstelle umgebenden Feststoffbarrieren, die aus Pressspanrohren ausgebildet sind. Um eine Verschiebbarkeit und eine Montierbarkeit zu erleichtern, sind die einzelnen Elemente der Trennstelle mit Gleitflächen, und verdickten Enden an den Stirnseiten versehen, was einen gewissen Fertigungsaufwand bedeutet.A separation point of the type specified, for example, from DE 10 2006 008 922 A1 known. The separation point consists of two jacket tubes, wherein as the outer jacket tube that is understood, which lies outside in the region of the separation point. The diameter of the second jacket tube in the region of the separation point is reduced so that it can be inserted into the outer jacket tube and therefore forms the inner jacket tube in the area of the separation point. The separation point also allows for the occurrence of tolerances an axial compensation by the inner jacket tube can move a piece in the outer jacket tube. The same applies to the solids barrier surrounding the separation point, which are formed from press chip pipes. In order to facilitate a displacement and a mountability, the individual elements of the separation point with sliding surfaces, and thickened ends are provided at the end faces, which means a certain manufacturing cost.

Unter HGÜ-Komponenten allgemein sind derartige Komponenten zu verstehen, die zur Übertragung von Hochspannungs-Gleichströmen zum Einsatz kommen und stromführende Elemente beinhalten (HGÜ steht für Hochspannungsgleichstromübertragung). Insbesondere werden hierbei Transformatoren oder Drosseln als HGÜ-Komponenten benötigt. Allerdings sind auch Leitungsführungen zur elektrischen Verbindung verschiedener HGÜ-Komponenten erforderlich. Weitere HGÜ-Komponenten sind Trennstellen in solchen Leitungsführungen bzw. Durchführungen durch Gehäusebauteile, in denen andere HGÜ-Komponenten untergebracht sind. Neben den zu führenden Hochspannungsgleichströmen treten beispielsweise in Transformator- und Drosselspulen auch Wechselströme auf. Die HGÜ-Komponenten im Sinne dieser Erfindung sollen zur Übertragung von Hochspannungsgleichströmen von mindestens 100 KV, bevorzugt zur Übertragung von Hochspannungsgleichströmen von mehr als 500 KV geeignet sein.HVDC components in general are understood to mean those components which are used for the transmission of high-voltage direct currents and contain current-carrying elements (HVDC stands for high-voltage direct current transmission). In particular, transformers or chokes are required as HVDC components. However, cable routing for the electrical connection of various HVDC components are required. Further HVDC components are disconnection points in such cable guides or bushings through housing components in which other HVDC components are housed. In addition to leading to high-voltage direct currents occur, for example, in transformer and choke coils and alternating currents. The HVDC components in the context of this invention should be suitable for transmitting high-voltage direct currents of at least 100 KV, preferably for the transmission of high-voltage direct currents of more than 500 KV.

Aus der US 4,521,450 ist es bekannt, dass ein imprägnierfähiges Vollmaterial aus Cellulosefasern in ein wässriges Oxidationsmittel, wie z. B. einer schwach säurehaltigen Lösung aus Eisen(III)-chloridlösung, Cer(IV)-sulfat, Kaliumhexacyanoferrat(III) oder Molybdatophosphorsäure getaucht werden kann.From the US 4,521,450 It is known that a impregnable solid material made of cellulose fibers in an aqueous oxidizing agent, such as. As a weakly acidic solution of iron (III) chloride solution, cerium (IV) sulfate, potassium hexacyanoferrate (III) or molybdatophosphoric acid can be immersed.

Anschließend wird das feuchte Cellulosematerial entweder mit flüssigem oder dampfförmigem Pyrrol-Verbindungen bei Raumtemperatur so lange behandelt, bis das Pyrrol in Abhängigkeit von der Konzentration des Oxidationsmittels polymerisiert wird. Das so imprägnierte Cellulosematerial wird bei Raumtemperatur 24 Stunden getrocknet. Das Oxidationsmittel sorgt einerseits für die Polymerisation der Pyrrol-Verbindungen, außerdem für eine Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit. Der spezifische Widerstand ρ solcher imprägnierten Cellulosematerialien kann damit über die Konzentration an Pyrrolen und die Art des Oxidationsmittels beeinflusst werden.Subsequently, the wet cellulosic material is treated with either liquid or vapor pyrrole compounds at room temperature until the pyrrole is polymerized depending on the concentration of the oxidizing agent. The thus impregnated cellulosic material is dried at room temperature for 24 hours. The oxidizing agent ensures on the one hand for the polymerization of the pyrrole compounds, in addition to an increase in electrical conductivity. The specific resistance ρ of such impregnated cellulosic materials can thus be influenced by the concentration of pyrroles and the type of oxidizing agent.

Weiterhin ist es bekannt, dass Nanokomposite auch als feldgradierendes Material verwendet werden können, wenn es darum geht, Spitzen bei der Ausbildung von elektrischen Feldern, beispielsweise an der Isolation elektrischer Leiter, zu verringern. Gemäß der WO 2004/038735 A1 kann hierzu beispielsweise ein Material, bestehend aus einem Polymer, verwendet werden. In diesem wird ein Füllstoff verteilt, dessen Partikel Nanopartikel sind, also einen mittleren Durchmesser von höchtens 100 nm aufweisen. Gemäß der US 2007/0199729 A1 sind für derartige Nanopartikel u. a. halbleitende Materialien einsetzbar, deren Bandlücke in einem Bereich von 0 eV und 5 eV liegt. Mittels der eingesetzten Nanopartikel, die beispielsweise aus ZnO bestehen können, lässt sich der elektrische Widerstand des Nanokomposits einstellen. Wird bei der Zumischung der Nanopartikel ein bestimmter Anteil des Volumens überschritten, der je nach Größe der Nanopartikel bei 10 bis 20 Vol-% liegt, so verringert sich der spezifische Widerstand des Nanokomposits spürbar, wobei sich auf diese Weise die elektrische Leitfähigkeit des Nanokomposits einstellen und an die geforderten Bedingungen anpassen lässt. Insbesondere lässt ich ein spezifischer Widerstand in einer Größenordnung von 10¹² Ωm einstellen. Erreicht wird damit ein Spannungsabfall über den Nanokomposit, welcher eine gleichmäßigere Verteilung des Potentials zur Folge hat und damit auch das entstehende elektrische Feld in geeigneter Weise gradiert. Hierdurch können die entstehenden Feldspitzen verringert werden, wodurch vorteilhaft die Durchschlagfestigkeit gesteigert wird.Furthermore, it is known that nanocomposites can also be used as a field grading material when it comes to reducing peaks in the formation of electric fields, for example on the insulation of electrical conductors. According to the WO 2004/038735 A1 For example, a material consisting of a polymer can be used for this purpose. In this, a filler is distributed whose particles are nanoparticles, so have a mean diameter of at most 100 nm. According to the US 2007/0199729 A1 For such nanoparticles, inter alia semiconducting materials can be used whose band gap lies in a range of 0 eV and 5 eV. By means of the used nanoparticles, which can for example consist of ZnO, the electrical resistance of the nanocomposite can be adjusted. If, during the admixture of the nanoparticles, a certain proportion of the volume is exceeded, which is between 10 and 20% by volume, depending on the size of the nanoparticles, the specific resistance of the nanocomposite is noticeably reduced, with the result that the electrical conductivity of the nanocomposite is adjusted and can be adapted to the required conditions. In particular, I can set a resistivity of the order of 10 ¹² Ωm. This results in a voltage drop across the nanocomposite, which is a more uniform distribution of the potential result and thus also graded the resulting electric field in a suitable manner. As a result, the resulting field peaks can be reduced, which advantageously increases the dielectric strength.

Bei einer Beanspruchung des elektrischen Leiters mit einer Wechselspannung entsteht ebenfalls ein feldgradierender Effekt, der allerdings einem anderen Mechanismus folgt. Die feldschwächende Wirkung des Nanokomposits hängt hierbei von der Permittivität des Nanokomposits ab, wobei die Permittivität ε ein Maß für die Durchlässigkeit eines Materials für elektrische Felder ist. Die Permittivität wird auch als Dielektrizitätskonstante bzeichnet, wobei im Folgenden der Begriff „Permittivität” verwendet werden soll. Als relative Permittivität bezeichnet man das durch die Permittivitätszahl ε_r = ε/ε₀ bezeichnete Verhältnis der Permittivität ε eines Stoffes zur elektrischen Feldkonstante ε₀, welche die Permittivität des Vakuums angibt. Je höher die relative Permittivität ist, desto größer ist auch der feldschwächende Effekt des eingesetzten Stoffes im Verhältnis zum Vakuum. Im Folgenden werden nur die Permittivitätszahlen der zum Einsatz kommenden Stoffe behandelt.When the electrical conductor is subjected to an alternating voltage, a field-grading effect is also produced which, however, follows a different mechanism. The field-weakening effect of the nanocomposite depends on the permittivity of the nanocomposite, the permittivity ε being a measure of the permeability of a material for electric fields. The permittivity is also referred to as the dielectric constant, the term "permittivity" being used below. As the relative permittivity is referred to by the relative permittivity ε _r = ε / ε ₀ designated ratio of the permittivity ε of the substance to the electric field constant ε _0, which indicates the permittivity of vacuum. The higher the relative permittivity, the greater the field weakening effect of the substance used in relation to the vacuum. In the following, only the permittivity figures of the substances used are dealt with.

Die WO 2006/122736 A1 beschreibt außerdem ein System aus Cellulosefasern und Nanotubes, vorzugsweise Carbon-Nanotubes (im folgenden CNT), bei welchem sich spezifische Widerstände von umgerechnet 6 bis 75 Ωm einstellen lassen. Diese Nanokomposite sollen beispielsweise als elektrische Widerstandsheizung verwendet werden, wobei die Leitfähigkeit mit Blick auf eine Fähigkeit des Materials der Umsetzung von elektrischer Energie in Wärme ausgelegt ist. Hierfür ist ein genügender Bedeckungsgrad der Cellulosefasern mit CNT erforderlich.The WO 2006/122736 A1 also describes a system of cellulosic fibers and nanotubes, preferably carbon nanotubes (hereinafter CNT), in which specific resistances of about 6 to 75 Ωm can be set. These nanocomposites are to be used, for example, as electrical resistance heating, wherein the conductivity is designed with regard to an ability of the material of the conversion of electrical energy into heat. For this purpose, a sufficient degree of coverage of cellulose fibers with CNT is required.

Die WO 2006/131011 A1 beschreibt eine Buchse, welche unter anderem aus einer imprägnierten Papierwicklung bestehen kann. Als Material für die Imprägnierung wird unter anderen Materialien auch BN genannt. Dieses kann auch in dotierter Form verwendet werden. Außerdem sollen die Partikel mit einer Konzentration im Cellulosematerial unterhalb der Perkolationsschwelle verwendet werden, so dass es nicht zu einer elektrischen Kontaktierung der Partikel untereinander kommt. Aus diesem Grund bleibt der spezifische elektrische Widerstand des Nanokomposits im Wesentlichen unbeeinflusst.The WO 2006/131011 A1 describes a socket, which may consist inter alia of an impregnated paper wrap. As a material for impregnation, BN is also mentioned among other materials. This can also be used in doped form. In addition, the particles should be used with a concentration in the cellulose material below the percolation threshold, so that there is no electrical contact between the particles with each other. For this reason, the specific electrical resistance of the nanocomposite remains essentially unaffected.

Aus der nach dem Zeitpunkt dieser Anmeldung veröffentlichten Anmeldung mit dem Aktenzeichen DE 10 2010 041 630.4 ist ein Nanokomposit mit halbleitenden oder nichtleitenden Nanopartikeln, die in einem Cellulosematerial wie zum Beispiel Pressspan verteilt sind, bekannt, der als Feld gradierendes Material bei Transformatoren verwendet werden kann. Zumindest ein Teil der in dem Cellulosematerial verteilten Nanopartikel weisen eine Umhüllung aus einem elektrisch leitfähigen Polymer auf. Als Cellulosematerial kann beispielsweise ein Papier, Pappe oder Pressspan verwendet werden. Das Cellulosematerial weist einen Aufbau aus Cellulosefasern auf, die in ihrer Gesamtheit den das Cellulosematerial bildenden Verband ausmachen. Als halbleitende oder nichtleitende Nanopartikel können beispielsweise Si, SiC, ZnO, BN, GaN, AlN oder C, insbesondere auch Bornitrid-Nanoröhrchen (im folgenden als BNNT bezeichnet) verwendet werden. Als elektrisch leitfähige Polymere können die in der DE 10 2007 018 540 A1 erwähnten Polymere Verwendung finden. Als elektrisch leitfähige Polymere werden beispielsweise Polypyrrole, Polyanilin, Polythiophene, Polyparaphenylene, Polyparaphenylen-Vinylene und Derivate dieser genannten Polymere genannt. Ein spezielles Beispiel für solche Polymere ist PEDOT, das auch unter dem Handelnamen Baytron von der Bayer AG vertrieben wird. PEDOT wird mit seinem systematischen Namen auch als Poly-(3,4-ethylen-dioxythiophen) bezeichnet.From the application with the file number published after the date of this application DE 10 2010 041 630.4 For example, a nanocomposite comprising semiconducting or nonconducting nanoparticles dispersed in a cellulosic material such as pressboard is known, which can be used as a field grading material in transformers. At least part of the nanoparticles distributed in the cellulosic material have an enclosure of an electrically conductive polymer. As the cellulose material, for example, a paper, paperboard or pressboard can be used. The cellulosic material has a construction of cellulosic fibers which in their entirety make up the bandage forming the cellulosic material. Si, SiC, ZnO, BN, GaN, AlN or C, in particular also boron nitride nanotubes (hereinafter referred to as BNNT) can be used as semiconducting or nonconducting nanoparticles, for example. As electrically conductive polymers in the DE 10 2007 018 540 A1 mentioned polymers find use. Examples of electrically conductive polymers include polypyrroles, polyaniline, polythiophenes, polyparaphenylenes, polyparaphenylenevinylenes and derivatives of these polymers mentioned. A specific example of such polymers is PEDOT, which is also sold under the trade name Baytron by Bayer AG. PEDOT is also referred to by its systematic name as poly (3,4-ethylene dioxythiophene).

Gemäß der der nach dem Zeitpunkt dieser Anmeldung veröffentlichten Anmeldung mit dem Aktenzeichen DE 10 2010 041 635.5 kann auch vorgesehen werden, dass die Imprägnierung aus einem Polymer besteht, welches aus einem negativen Ionomer, insbesondere PSS, und einem positiv geladenen Ionomer vernetzt ist. Als positiv geladene Ionomere können vorzugsweise PEDOT oder PANI Verwendung finden. Als PEDOT bezeichnet man das bereits erwähnte Poly-(3,4-ethylen-dioxydthiophen). PANI ist Polyanilin und PSS ist Polystyrensulfonat. Die Verwendung negativ geladener und positiv geladener Ionomere ermöglicht vorteilhaft eine besonders einfache Herstellung des Cellulosematerials. Die Ionomere können einfach in Wasser gelöst werden und somit dem Prozess der Herstellung des Cellulosematerials, der ebenfalls wasserbasiert ist, zugeführt werden. Durch Vernetzung der Ionomere im Anschluss an die Herstellung des Cellulosematerials kann der spezifische Widerstand des Cellulosematerials gesenkt werden. Dabei polymerisieren die Ionomere und bilden in dem Cellulosematerial ein elektrisch leitfähiges Netzwerk, welches für die Verminderung des spezifischen Widerstandes verantwortlich ist. Insbesondere können die genannten Ionomere auch verwendet werden, um bereits erwähnten halbleitenden oder nichtleitenden Nanopartikel zu umhüllen.According to the filed with the file number after the date of this application DE 10 2010 041 635.5 It can also be provided that the impregnation consists of a polymer which is crosslinked from a negative ionomer, in particular PSS, and a positively charged ionomer. As positively charged ionomers preferably PEDOT or PANI can be used. PEDOT refers to the already mentioned poly (3,4-ethylene-dioxydthiophene). PANI is polyaniline and PSS is polystyrene sulfonate. The use of negatively charged and positively charged ionomers advantageously makes it particularly easy to produce the cellulosic material. The ionomers can be easily dissolved in water and thus fed to the process of making the cellulosic material, which is also water-based. By crosslinking the ionomers following preparation of the cellulosic material, the resistivity of the cellulosic material can be lowered. The ionomers polymerize and form in the cellulosic material an electrically conductive network, which is responsible for the reduction of the specific resistance. In particular, the mentioned ionomers can also be used to coat already mentioned semiconducting or non-conducting nanoparticles.

Gemäß der der nach dem Zeitpunkt dieser Anmeldung veröffentlichten Anmeldung mit dem Aktenzeichen DE 10 2009 033 267.7 kann der Nanokomposit auch mit halbleitenden Nanopartikeln imprägniert werden, die zumindest teilweise aus BNNT bestehen und in der Cellulose oder einem Polymer verteilt sind. Zur Erhöhung der effektiven Leitfähigkeit zumindest eines Teils der in dem Isolierstoff verteilten BNNT ist eine Dotierung dieser BNNT mit geeigneten Dotierstoffen oder eine Beschichtung mit Metallen oder dotierten Halbleitern auf den BNNT vorgesehen. Die Konzentration der BNNT kann so gewählt werden, dass der Nanokomposit eine spezifische Leitfähigkeit ρ in der Größenordnung von 10¹² Ωm aufweist. Nach dieser Variante kommen keine leitfähigen Polymere als Ummmantelung der BNNT zum Einsatz.According to the filed with the file number after the date of this application DE 10 2009 033 267.7 For example, the nanocomposite can also be impregnated with semiconducting nanoparticles which are at least partially made of BNNT and distributed in the cellulose or a polymer. To increase the effective conductivity of at least part of the distributed in the insulating BNNT is a doping of this BNNT with suitable dopants or a coating with metals or doped semiconductors provided on the BNNT. The concentration of BNNT can be chosen so that the nanocomposite has a specific conductivity ρ of the order of 10 ¹² Ωm. According to this variant, no conductive polymers are used as a sheathing of the BNNT.

Eine Dotierung kann erreicht werden, indem die BNNT durch Beigabe von geeigneten Dotierstoffen dahingehend modifiziert werden, dass die Dotierstoff-Atome elektronische Zustände ausbilden, die das BNNT zu einem p-Leiter (d. h., dass elektronische Zustände ausgebildet werden, die Elektronen von der Valenzbandkante einfangen) oder zu einem n-Leiter (d. h., dass elektronische Zustände erreicht werden, die Elektronen durch thermische Anregung über die Leitungsbandkante emittieren) ausbilden. Als Dotierstoff für eine p-Dotierung kommt beispielsweise Be in Frage, als Dotierstoff für eine n-Dotierung kommt Si in Frage. Eine solche Dotierung der BNNT kann in situ erfolgen, wobei während des Wachstums der BNNT z. B. aus der Gas- oder Flüssigphase die Dotierstoff-Atome eingebaut werden. Auch ist es möglich, die Dotierung in einem weiteren Schritt nach dem Wachstum der BNNT durchzuführen, wobei die Dotierstoffe typischerweise unter dem Einfluss einer Wärmebehandlung von den BNNT aufgenommen werden. Durch Einbringung der Dotierstoffe in die BNNT kann der spezifische Widerstand auf für dotierter Halbleiter typische Werte zwischen 0,1 und 1000 Ωcm abgesenkt werden.Doping can be achieved by modifying the BNNT by adding suitable dopants such that the dopant atoms form electronic states that will make the BNNT a p-conductor (ie, electronic states that capture electrons from the valence band edge ) or to an n-conductor (ie, reaching electronic states that emit electrons by thermal excitation across the conduction band edge). As a dopant for a p-doping, for example Be comes into question, as a dopant for n-doping Si comes into question. Such doping of the BNNT can be done in situ, during the growth of the BNNT z. B. from the gas or liquid phase, the dopant atoms are incorporated. It is also possible to carry out the doping in a further step after the growth of the BNNT, wherein the dopants are typically taken up by the BNNT under the influence of a heat treatment. By introducing the dopants into the BNNT, the resistivity can be lowered to values typical for doped semiconductors between 0.1 and 1000 Ωcm.

Gemäß der der nach dem Zeitpunkt dieser Anmeldung veröffentlichten Anmeldung mit dem Aktenzeichen DE 10 2009 033 268.5 kann der Nanokomposit aus Cellulosematerial auch anderen mit halbleitenden Nanopartikeln imprägniert werden, wobei auch zur Erhöhung der effektiven Leitfähigkeit zumindest eines Teils der in dem Isolierstoff verteilten Nanopartikel eine Dotierung dieser Nanopartikel mit Dotierstoffen vorgesehen ist. Die Verwendung der halbleitenden Nanopartikel, insbesondere BNNT hat den Vorteil, dass geringe Füllgrade von höchstens 5 Vol-% bevorzugt sogar höchstens 2 Vol-% in dem Isolierstoff ausreichen, um eine Perkolation der Nanoteilchen zu bewirken und damit die elektrische Leitfähigkeit des Nanokomposits zu erhöhen.According to the filed with the file number after the date of this application DE 10 2009 033 268.5 For example, the nanocomposite made of cellulosic material can also be impregnated with semiconducting nanoparticles, wherein doping of these nanoparticles with dopants is also provided to increase the effective conductivity of at least part of the nanoparticles distributed in the insulating material. The use of the semiconducting nanoparticles, in particular BNNT, has the advantage that low filler contents of at most 5% by volume, preferably even at most 2% by volume, in the insulating material are sufficient to cause percolation of the nanoparticles and thus increase the electrical conductivity of the nanocomposite.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Trennstelle für Leitungsführungen von HGÜ-Komponenten anzugeben, welche eine vergleichsweise hohe Sicherheit gegenüber elektrischen Durchschlägen aufweist und daher einen zusätzlichen Gestaltungsspielraum für die Konstruktion schafft.The object of the invention is to provide a separation point for cable routing of HVDC components, which has a relatively high level of security against electrical breakdowns and therefore creates an additional design freedom for the construction.

Diese Aufgabe wird mit der eingangs genannten Trennstelle einer Leitungsführung dadurch gelöst, dass zumindest das innere Mantelrohr ein Isoliermaterial aufweist, dessen spezifischer Widerstande ρ_comp das ein- bis zwanzigfache des spezifischen Widerstandes ρ_o des Transformatoröls beträgt. Hierdurch wird vorteilhafterweise erreicht, dass bei einer Beanspruchung der Isolierstrecke, gebildet durch die Mantelrohre sowie die Feststoffbarrieren, mit einer HGÜ-Gleichspannung ein Spannungsabfall in stärkerem Maße auf das Transformatoröl verlagert wird, so dass sich eine Entlastung der verwendeten Feststoffbarrieren sowie des Isoliermaterials auf den Mantelrohren ergibt. Dieser Entlastungseffekt wird durch die Angleichung des spezifischen Widerstandes des Cellulosematerials an denjenigen von Transformatorenöl erreicht. Dieser Entlastungseffekt bewirkt vorteilhaft weiterhin einen größeren konstruktiven Spielraum bei der Gestaltung der Trennstelle. Diese kann erfindungsgemäß mit einer vereinfachten Geometrie hergestellt werden, so dass Fertigungsaufwand eingespart wird. Erzeugt werden kann ein Verband aus Mantelrohren und Feststoffbarrieren. Die Mantelrohre ergeben genauso wie die Feststoffbarrieren im Bereich der Trennstelle jeweils geschlossene rohrförmige Schalen, so dass die Isolierstrecke an der Trennstelle nicht unterbrochen wird. Dabei können die Feststoffbarrieren beispielsweise jeweils durch mehrere ineinander liegende Rohre gebildet sein. Diese Rohre bilden dann zusammen eine Feststoffbarriere, wobei die ringförmigen Spalte dann zu anderen Verbänden von Rohren gebildet sind, die eine weitere oder mehrere weitere Feststoffbarrieren ausbilden.This object is achieved with the above-mentioned separation point of a wiring in that at least the inner jacket tube has an insulating material whose specific resistance ρ _comp is one to twenty times the specific resistance ρ _{o of} the transformer oil. As a result, it is advantageously achieved that with a strain on the Isolierstrecke formed by the jacket tubes and the solid barriers, a voltage drop is shifted to a greater extent to the transformer oil with a HVDC voltage, so that a relief of the solid barriers used and the insulating material on the jacket pipes results. This relief effect is achieved by aligning the resistivity of the cellulosic material with that of transformer oil. This relief effect advantageously continues to provide a greater constructive freedom in the design of the separation point. This can be produced according to the invention with a simplified geometry, so that manufacturing effort is saved. An association of jacket pipes and solid barriers can be produced. The jacket tubes, as well as the solid barriers in the region of the separation point in each case closed tubular shells, so that the Isolierstrecke is not interrupted at the separation point. The solid barriers may be formed, for example, in each case by a plurality of nested tubes. These tubes then together form a solid barrier, the annular gaps then being formed into other assemblies of tubes that form one or more further solid barriers.

Der beschriebene, für die Erfindung wesentliche Effekt einer Entlastung des Cellulosematerials, indem der Spannungsabfall in größerem Maße auch am Transformatoröl erfolgt, lässt sich vorteilhaft gut nutzen, wenn der spezifische Widerstand ρ_comp des Komposits höchstens bei 5 mal 10¹³ Ωm liegt. Besonders vorteilhaft kann vorgesehen werden, dass der spezifische Widerstand ρ_comp des Komposits größenordnungsmäßig dem spezifischen Widerstand von Transformatoröl entspricht. Mit größenordnungsmäßig ist gemeint, dass der spezifische Widerstand ρ_comp des Komposits höchstens um eine Größenordnung von demjenigen des Transformatoröls abweicht (also höchstens um den Faktor 10).The described, for the invention essential effect of a relief of the cellulosic material by the voltage drop takes place to a greater extent on the transformer oil can be used advantageously good if the specific resistance ρ _{comp of} the composite is not more than 5 times 10 ¹³ Ωm. It can be provided particularly advantageously that the specific resistance ρ _{comp of} the composite corresponds, on the order of magnitude, to the specific resistance of transformer oil. By order of magnitude, it is meant that the specific resistance ρ _{comp of} the composite differs by at most an order of magnitude from that of the transformer oil (ie at most by a factor of 10).

Die spezifischen Widerstände ρ_o, ρ_p und ρ_comp im Zusammenhang mit dieser Erfindung sollen jeweils bei Raumtemperaturen und einer herrschenden Bezugsfeldstärke von 1 kV/mm gemessen werden. Bei diesen Bedingungen liegt der spezifische Widerstand ρ_o zwischen 10¹² und 10¹³ Ωm. Zu bemerken ist jedoch, dass sich der spezifische Widerstand ρ_o von Transformatorenöl bei einer erfindungsgemäß vorgesehenen stärkeren Belastung durch die am Transformatoröl abfallende Spannung eher verringert. Bei den im Folgenden noch näher beschriebenen Ausführungsbeispielen wird daher von einem spezifischen Widerstand ρ_o im Transformatoröl von 10¹² Ωm ausgegangen.The specific resistances ρ _o , ρ _p and ρ _comp in the context of this invention should each be measured at room temperatures and a prevailing reference field strength of 1 kV / mm. Under these conditions, the resistivity ρ _{o is} between 10 ¹² and 10 ¹³ Ωm. It should be noted, however, that the specific resistance ρ _o of transformer oil is rather reduced in the case of an inventive heavier load due to the voltage drop across the transformer oil. In the embodiments described in more detail below, it is therefore assumed that a specific resistance ρ _o in the transformer oil of 10 ¹² Ωm.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Trennstelle ist vorgesehen, dass das Isoliermaterial als Komposit ausgeführt ist, bestehend aus einem behandelten Cellulosematerial. In diesem können als den Komposit bildende Imprägnierung Partikel mit einem im Vergleich zum spezifischen Widerstand ρ_p des unbehandelten Cellulosematerials geringeren spezifischen Widerstand in einer Konzentration oberhalb der Perkolationsschwelle verteilt sein. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen werden, dass in ein zusammenhängendes Netzwerk eines leitfähigen Polymers mit einem im Vergleich zum spezifischen Widerstand ρ_p des unbehandelten Cellulosematerials geringeren spezifischen Widerstand den Komposit durchzieht. Sowohl die Verwendung von Partikeln als auch die Ausbildung eines Netzwerks aus einem leitfähigen Polymer führt automatisch dazu, dass die erfindungsgemäß angestrebte Verringerung des spezifischen Widerstandes des Komposits im Vergleich zu unbehandeltem Cellulosematerial bewirkt wird. Hierbei kann ein gewünschter spezifischer Widerstand vorteilhaft über die Konzentration der Partikel eingestellt werden. According to an advantageous embodiment of the separation point is provided that the insulating material is designed as a composite, consisting of a treated cellulosic material. In this, as the composite-forming impregnation, particles having a lower resistivity than the specific resistance ρ _{p of} the untreated cellulose material may be distributed in a concentration above the percolation threshold. Alternatively or additionally, it can be provided that the composite has a coherent network of a conductive polymer with a lower resistivity compared to the specific resistance ρ _{p of} the untreated cellulose material. Both the use of particles and the formation of a conductive polymer network automatically results in the reduction of the resistivity of the composite in accordance with the invention as compared to untreated cellulose material. In this case, a desired specific resistance can advantageously be set via the concentration of the particles.

Die Einstellung des spezifischen Widerstandes kann gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung auch dadurch erreicht werden, dass das Isoliermaterial als Komposit ausgebildet ist, das aus einem Polymer besteht, indem Partikel mit einem im Vergleich zum spezifischen Widerstand des unbehandelten Isoliermaterials geringeren spezifischen Widerstand in einer Konzentration oberhalb der Perkolationsschwelle verteilt sind. Hierdurch kann vorteilhaft ein Kunststoff zur Verfügung gestellt werden, dessen spezifischer Widerstand auf die vorgegebenen Werte eingestellt werden kann. Dieser muss die elektrischen Gegebenheiten für die Verwendung als Bauteil einer Isolierstrecke für HGÜ-Komponenten erfüllen.The setting of the resistivity can also be achieved according to another embodiment of the invention in that the insulating material is formed as a composite, which consists of a polymer by particles having a lower than the resistivity of the untreated insulating material lower resistivity in a concentration above the percolation threshold are distributed. As a result, a plastic can advantageously be made available whose specific resistance can be set to the predetermined values. This must meet the electrical conditions for use as a component of an insulating section for HVDC components.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Trennstelle wird erhalten, wenn auch mindestens das eine äußere Mantelrohr oder mehrere äußere Mantelrohre und/oder mindestens eine der Feststoffbarrieren, bevorzugt alle Feststoffbarrieren, das Isoliermaterial mit dem verringerten spezifischen Widerstand aufweisen. Hierdurch kann eine elektrische Belastbarkeit der gesamten Isolierstrecke weiter erhöht werden. Insbesondere wird auch der gestalterische Spielraum weiter erhöht. Es kann beispielsweise aufgrund der höheren Belastbarkeit der einzelnen Komponenten auf eine Feststoffbarriere verzichtet werden. Alternativ können die Feststoffbarrieren auch mit einer geringeren Wandstärke versehen werden, um platzsparendere Alternativen herstellen zu können.A particularly advantageous embodiment of the separation point according to the invention is obtained, although at least one outer jacket tube or more outer jacket tubes and / or at least one of the solid barriers, preferably all solid barriers, the insulating material having the reduced resistivity. As a result, an electrical load capacity of the entire Isolierstrecke be further increased. In particular, the creative scope is further increased. For example, due to the higher load capacity of the individual components, it is possible to dispense with a solids barrier. Alternatively, the solid barriers can also be provided with a smaller wall thickness in order to produce space-saving alternatives.

Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen werden, dass das äußere Mantelrohr und das innere Mantelrohr aus einem elektrisch leitenden Material, insbesondere aus Kupfer bestehen und zumindest das innere Mantelrohr mit einer außen auf diesen befindlichen Schicht aus dem erfindungsgemäßen Isolierstoff versehen ist. Besonders vorteilhaft ist es selbstverständlich, wenn auch das äußere Mantelrohr mit dem erfindungsgemäßen Isolierstoff versehen ist. Auf diese Weise wird im Überlappungsbereich zwischen dem äußeren und inneren Mantelrohr, welcher als Axialausgleich vorgesehen ist, eine besondere Sicherheit gegenüber Spannungsdurchschlägen erreicht, da hier das erfindungsgemäße Isoliermaterial in zwei Schichten angeordnet ist.Furthermore, it can be advantageously provided that the outer jacket tube and the inner jacket tube made of an electrically conductive material, in particular made of copper and at least the inner jacket tube is provided with an externally located on this layer of the insulating material according to the invention. It is of course particularly advantageous if the outer jacket tube is provided with the insulating material according to the invention. In this way, in the overlap region between the outer and inner jacket tube, which is provided as an axial compensation, achieved a special security against voltage breakdowns, since here the insulating material according to the invention is arranged in two layers.

Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das äußere Mantelrohr und ein weiteres äußeres Mantelrohr zu beiden Seiten der Trennstelle angeordnet sind, wobei die beiden äußeren Mantelrohre aus einem elektrischen Material, insbesondere aus Kupfer, bestehen. Weiterhin ist das innere Mantelrohr im Inneren der beiden äußeren Mantelrohre derart angeordnet, dass dieses die Trennstelle überbrückt. Hierbei entsteht vorteilhaft eine besonders einfache Ausführungsform der erfindungsgemäßen Trennstelle. Diese weist zwei im Durchmesser im Wesentlichen gleiche äußere Mantelrohre auf, wie diese bei AC-Trennstellen bereits gebräuchlich sind, da diese keine Durchschlagsfestigkeit gegenüber Gleichspannungen aufweisen müssen. Zusätzlich wird erfindungsgemäß das innere Mantelrohr vorgesehen, dessen Überbrückung der Trennstelle bzw. des in der Trennstelle entstehenden Abstandes zwischen den Mantelrohrenden zu einer Entlastung der Trennstelle bei HGÜ-Leitungen im Falle einer Beanspruchung mit einer Gleichspannung führt. Gleichzeitig bleibt der Aufbau und Fertigungsaufwand der erfindungsgemäßen Trennstelle jedoch gering, da das innere Mantelrohr eine einfache Geometrie aufweist, die äußeren Mantelrohre in ihrer Geometrie nicht wesentlich modifiziert werden müssen und lediglich eine Fixierung des inneren Mantelrohres in zumindest einem der äußeren Mantelrohre erfolgen muss.A further particularly advantageous embodiment of the invention provides that the outer jacket tube and a further outer jacket tube are arranged on both sides of the separation point, wherein the two outer jacket tubes made of an electrical material, in particular of copper. Furthermore, the inner jacket tube is arranged in the interior of the two outer jacket tubes such that it bridges the separation point. This results in advantageous a particularly simple embodiment of the separation point according to the invention. This has two in diameter substantially the same outer jacket tubes, as they are already in use at AC separation points, as they must have no dielectric strength against DC voltages. In addition, according to the invention, the inner jacket tube is provided, the bridging of the separation point or the resulting in the separation point distance between the jacket tube ends leads to a relief of the separation point in HVDC lines in the event of a stress with a DC voltage. At the same time, however, the construction and production costs of the separation point according to the invention remains low, since the inner jacket tube has a simple geometry, the outer jacket tubes need not be significantly modified in geometry and only a fixation of the inner jacket tube must be done in at least one of the outer jacket tubes.

Das innere Mantelrohr kann bevorzugt ebenfalls aus einem elektrisch leitenden Material wie z. B. Kupfer bestehen. Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung wird jedoch erhalten, wenn das innere Mantelrohr ausschließlich aus elektrisch isolierenden Materialien besteht. Diese müssen aus dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Isolierstoff gefertigt sein, so dass ein spezifischer Widerstand so weit herabgesetzt wird, dass das metallische Material eingespart werden kann. Hierbei kann insbesondere ein modifizierter Kunststoff zum Einsatz kommen, der seinerseits eine genügende mechanische Stabilität zur Verfügung stellt, so dass auf die mechanische Unterstützung durch ein metallisches Rohr verzichtet werden kann. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft besonders einfach zu fertigen, da eine Beschichtung des metallischen inneren Mantelrohres nicht notwendig ist, sondern dieses bereits als Isolierstoffkörper verwendet werden kann.The inner jacket tube may also preferably made of an electrically conductive material such. B. copper. However, a particular embodiment of the invention is obtained when the inner jacket tube consists exclusively of electrically insulating materials. These must be made of the inventively proposed insulating material, so that a specific resistance is reduced so much that the metallic material can be saved. In this case, in particular, a modified plastic can be used, which in turn provides sufficient mechanical stability, so that it is possible to dispense with the mechanical support by means of a metallic tube. This embodiment is advantageous particularly easy to manufacture, since a coating of the metallic inner jacket tube not is necessary, but this can already be used as Isolierstoffkörper.

Wenn mehrere Mantelrohre und Feststoffbarrieren das Isoliermaterial aufweisen, ist es besonders vorteilhaft, wenn die spezifischen Widerstände der Schichten der einzelnen Mantelrohre und Feststoffbarrieren derart abgestuft sind, dass sie von außen nach innen abnehmen. Hierdurch kann vorteilhaft erreicht werden, dass der spezifische Widerstand der jeweils zum Einsatz kommenden Feststoffbarriere oder des Mantelrohres an den Feldstärkeverlauf des vorliegenden elektrischen Feldes am jeweiligen Einbauort angepasst ist. Dies ermöglicht vorteilhaft einen optimalen Einsatz des zur Verwendung kommenden Imprägnierungsmaterials.If several jacket tubes and solid barriers have the insulating material, it is particularly advantageous if the resistivities of the layers of the individual jacket tubes and solid barriers are graduated in such a way that they decrease from outside to inside. In this way, it can be advantageously achieved that the specific resistance of the respectively used solid barrier or of the jacket tube is adapted to the field strength profile of the present electric field at the respective installation location. This advantageously allows optimum use of the impregnation material for use.

Genauso kann vorgesehen werden, dass die Wandstärke der aus dem behandelten Cellulosematerial bestehenden Feststoffbarrieren im Vergleich zur erforderlichen Wandstärke bei Verwendung des betreffenden unbehandelten Cellulosematerials anstelle des Komposits verringert ist. Hierbei wird die höhere Belastbarkeit des imprägnierten (behandelten) Cellulosematerials ausgenutzt, die eine Ausführung der Feststoffbarrieren mit einer geringeren Wandstärke ermöglicht. Hierbei sollten vorteilhaft die Wandstärken der Feststoffbarrieren wenigstens 1 mm betragen, da dies eine konstruktive Grenze hinsichtlich der erforderlichen Stabilität der Feststoffbarrieren darstellt. Vorteilhaft können die Feststoffbarrieren mit Wandstärken zwischen 1 und 3 mm ausgeführt sein.Likewise, it may be provided that the wall thickness of the solids barriers consisting of the treated cellulosic material is reduced in comparison to the required wall thickness when using the relevant untreated cellulose material instead of the composite. In this case, the higher load capacity of the impregnated (treated) cellulosic material is utilized, which allows execution of the solid barrier with a smaller wall thickness. In this case, the wall thicknesses of the solid barriers should advantageously be at least 1 mm, since this represents a structural limit with regard to the required stability of the solid barriers. Advantageously, the solid barriers can be designed with wall thicknesses between 1 and 3 mm.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Gleiche oder sich entsprechende Zeichnungselemente sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nur insoweit mehrfach erläutert, wie sich Unterschiede zwischen den einzelnen Figuren ergeben. Es zeigen:Further details of the invention are described below with reference to the drawing. Identical or corresponding drawing elements are each provided with the same reference numerals and will only be explained several times as far as there are differences between the individual figures. Show it:

1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgebildeten Isolierstrecke, beginnend auf einem Mantelrohr und aufweisend mehrere Feststoffbarrieren, im Schnitt und 1 an embodiment of an inventively constructed Isolierstrecke, starting on a jacket tube and having multiple solid particles barriers, in section and

2 und 3 verschiedene Ausführungsbeispiele für die erfindungsgemäße Trennstelle als Längsschnitte. 2 and 3 Various embodiments of the separation point according to the invention as longitudinal sections.

Eine elektrische Isolierstrecke 18 gemäß 1 besteht allgemein aus mehreren Lagen aus Cellulosematerial 19 (oder auch aus einem anderen Isolierstoff wie Kunststoff, was in 1 jedoch nicht dargestellt ist), zwischen denen Ölschichten 20 liegen. Auch das Cellulosematerial 19 ist mit Öl getränkt, was in 1 nicht näher dargestellt ist. Dafür ist in 1 innerhalb des Cellulosematerials eine Imprägnierung 11 zu erkennen. Die gemäß 1 dargestellte Isolierung umgibt beispielsweise eine Trennstelle für eine Leitungsführung, wobei eine nicht dargestellte, zu führende Leitung ein einem Mantelrohr 21 aus Kupfer geführt ist.An electrical insulation route 18 according to 1 generally consists of several layers of cellulosic material 19 (or from another insulating material such as plastic, something in 1 however not shown) between which are oil layers 20 lie. Also the cellulosic material 19 is soaked in oil, which is in 1 not shown in detail. This is in 1 an impregnation within the cellulosic material 11 to recognize. The according to 1 For example, insulation shown surrounds a separation point for a cable routing, wherein a line, not shown, leading to a jacket pipe 21 made of copper.

Die elektrische Isolation eines Transformators muss im Betriebsfall bei Anliegen einer Wechselspannung elektrische Durchbrüche verhindern. In diesem Fall ist das Isolationsverhalten der Isolierung von der Permittivität der Komponenten der Isolierung abhängig. Für Öl liegt die Permittivitätszahl ε_o ungefähr bei 2, für das Cellulosematerial ε_p bei 4. Bei einer Beanspruchung der Isolation mit einer Wechselspannung ergibt sich daher für die Belastung der einzelnen Isolationskomponenten, dass die am Öl anliegende Spannung U_o ungefähr doppelt so hoch ist, wie die am Cellulosematerial anliegende Spannung U_p. Wird ein Nanokomposit verwendet, bei dem das Cellulosematerial 19 erfindungsgemäß imprägniert ist, so beeinflusst die Imprägnierung 11 die Spannungsverteilung in der erfindungsgemäßen Isolation nicht, da die Permittivitätszahl ε_BNNT ebenfalls ungefähr bei 4 liegt und daher die Permittivität ε_comp des imprägnierten Cellulosematerials auch bei ungefähr 4 liegt. Damit ist auch bei der erfindungsgemäßen Isolation die am Öl angreifende Spannung U_o ungefähr doppelt so groß wie die am Nanokomposit (Cellulosematerial) anliegende Spannung U_comp.The electrical insulation of a transformer must prevent electrical breakdowns in the event of an AC voltage being applied. In this case, the isolation behavior of the insulation depends on the permittivity of the components of the insulation. For oil, the permittivity ε _{o is} approximately 2, for the cellulosic material ε _p at 4. When the insulation is subjected to an alternating voltage, the load on the individual insulation components results in the voltage U _o applied to the oil being approximately twice as high , such as the voltage U _p applied to the cellulose material. If a nanocomposite is used in which the cellulosic material 19 impregnated according to the invention, so influences the impregnation 11 the stress distribution in the insulation _according to the invention not, since the permittivity ε _{BNNT is} also approximately at 4 and therefore the permittivity ε _{comp of} the impregnated cellulosic material is also about 4. Thus, even with the insulation according to the invention, the voltage U _o applied to the oil is approximately twice as great as the voltage U _comp applied to the nanocomposite (cellulosic material).

Gleichzeitig ist bei HGÜ-Komponenten auch die Durchschlagfestigkeit der Isolation bei Anliegen von Gleichspannungen von Bedeutung. Die Verteilung der anliegenden Spannung auf die einzelnen Isolationsbestandteile ist dann allerdings nicht mehr von der Permittivität abhängig, sondern vom spezifischen Widerstand der einzelnen Komponenten. Der spezifische Widerstand ρ_o von Öl liegt zwischen 10¹³ und 10¹² Ωm. Berücksichtigt man, dass erfindungsgemäß ein größerer Teil des Spannungsabfalls zur Entlastung des Cellulosematerials im Öl erfolgen soll und dass der spezifische Widerstand des Öl sich bei Anliegen einer Spannung verringert, ist eher, wie in 1 dargestellt, von einem spezifischen Widerstand ρ_o von 10¹² Ωm auszugehen. Demgegenüber ist ρ_p vom Cellulosematerial um drei Größenordnungen höher und liegt bei 10¹⁵ Ωm. Dies bewirkt, dass bei Anliegen einer Gleichspannung die Spannung am Öl U_o ein Tausendstel (bei Annahme von ρ_o = 10¹³ Ωm zumindest ein Hundertstel bis ein Funfhundertsel) der Spannung am Cellulosematerial U_p beträgt. Dieses Ungleichgewicht birgt die Gefahr, dass es bei einer Beaufschlagung der Isolation mit einer Gleichspannung zu Durchschlägen im Cellulosematerial kommt und die elektrische Isolation versagt.At the same time, the breakdown strength of the insulation in the case of HVDC components when DC voltages are present is also important. The distribution of the applied voltage to the individual insulation components is then no longer dependent on the permittivity, but on the resistivity of the individual components. The specific resistance ρ _o of oil is between 10 ¹³ and 10 ¹² Ωm. Considering that according to the invention, a greater part of the voltage drop to relieve the cellulosic material in the oil is to take place and that the specific resistance of the oil decreases when a voltage is applied, it is rather, as in 1 shown to start from a resistivity ρ _o of 10 ¹² Ωm. In contrast, ρ _p of cellulose material is three orders of magnitude higher and is 10 ¹⁵ Ωm. This has the effect that, when DC voltage is present, the voltage across the oil U _{o is} one-thousandth (assuming ρ _o = 10 ¹³ Ωm at least one hundredth to one hundredfold) of the stress on the cellulosic material U _p . This imbalance involves the risk that breakdown of the insulation material with a DC voltage leads to breakdowns in the cellulosic material and the electrical insulation fails.

Die erfindungsgemäß in das Cellulosematerial 19 eingebrachte Imprägnierung 11 kann z. B. aus BNNT bestehen und wird durch eine geeignete Beschichtung der BNNT aus PEDOT:PSS und evtl. durch eine zusätzliche Dotierung der BNNT mit Dotierstoffen mit ihrem spezifischen Widerstand (zwischen 0,1 und 1000 Ωcm) so eingestellt, dass der spezifische Widerstand des Cellulosematerials ρ_p herabgesetzt wird. Dies ist auch durch alleinige Verwendung von PEDOT:PSS oder alleinige Verwendung von BNNT möglich. Damit lässt sich für den erfindungsgemäßen Komposit eine spezifische Leitfähigkeit ρ_comp einstellen, der an den spezifischen Widerstand ρ_o angenähert ist und im Idealfall diesem ungefähr entspricht. Bei einem spezifischen Widerstand ρ_comp von höchstens 5 mal 10¹³ Ωm liegt die am Öl anliegende Spannung U_o größenordnungsmäßig im Bereich der am Komposit anliegenden Spannung U_comp, so dass sich ein ausgeglichenes Spannungsprofil in der Isolation einstellt. Hierdurch wird vorteilhaft die Durchschlagfestigkeit der Isolation verbessert, da sich die Belastung des Cellulosematerials spürbar verringert.The invention in the cellulosic material 19 introduced impregnation 11 can z. B. from BNNT and is made by a suitable coating of BNNT from PEDOT: PSS and possibly by an additional doping of the BNNT with dopants with their specific resistance (between 0.1 and 1000 Ωcm) adjusted so that the specific resistance of the cellulosic material ρ _{p is} reduced. This is also possible by the sole use of PEDOT: PSS or the sole use of BNNT. This makes it possible to set a specific conductivity ρ _comp for the composite according to the invention, which is approximated to the specific resistance ρ _o and ideally corresponds approximately to this. With a specific resistance ρ _comp of at most 5 times 10 ¹³ Ωm, the voltage U _o applied to the oil is of the order of magnitude in the region of the voltage U _comp applied to the composite, so that a balanced voltage profile is established in the insulation. As a result, the dielectric strength of the insulation is advantageously improved, since the load on the cellulosic material is noticeably reduced.

Eine Trennstelle gemäß 2 weist eine HGÜ-Leitung 22 auf, die durch zwei äußere Mantelrohre 21a, 21b geführt ist. Im Bereich der Trennstelle ist ein Axialausgleich a dadurch möglich, dass die äußeren Mantelrohre 21a, 21b eine relative axiale Verschiebung zueinander zulassen. Der Abstand a wird zwecks einer zuverlässigen Isolierung durch ein inneres Mantelrohr 21i überbrückt. In ähnlicher Weise sind Feststoffbarrieren 23a, 23b um die äußeren Mantelrohre 21a, 21b konzentrisch angeordnet, wobei auch diese im Bereich a axial relativ zueinander verschiebbar sind. Der Abstand a wird dort durch Feststoffbarrieren 23c überbrückt, so dass auch in diesem Bereich eine Unterbrechung der Isolierstrecke verhindert wird. Zwischen den Mantelrohren und Feststoffbarrieren sind jeweils Spalte 24 vorgesehen, die in nicht näher dargestellter Weise mit Transformatoröl gefüllt sind.A separation point according to 2 has a HVDC line 22 on, passing through two outer jacket tubes 21a . 21b is guided. In the area of the separation point an axial compensation a is possible because the outer jacket tubes 21a . 21b allow a relative axial displacement to each other. The distance a is for the purpose of reliable insulation by an inner jacket tube 21i bridged. Similarly, solid barriers are 23a . 23b around the outer jacket pipes 21a . 21b arranged concentrically, wherein these are axially displaceable relative to each other in the area a. The distance a is there by solids barrier 23c bridged, so that in this area an interruption of the insulating section is prevented. Between the jacket tubes and solid barriers are each column 24 provided, which are filled in a manner not shown with transformer oil.

Die Mantelrohre 21a, 21b, 21i weisen jeweils auf der Außenseite eine Schicht 25 auf, welche aus dem erfindungsgemäßen Cellulosematerial besteht. Diese kann beispielsweise durch eine Papierwicklung erzeugt werden, wobei das Papier in der erfindungsgemäßen Weise in seinem spezifischen Widerstand im Vergleich zu unbehandeltem Cellulosematerial herabgesetzt ist. Hierdurch wird die feldgradierende Wirkung des zur Anwendung kommenden Komposits im Vergleich zu unbehandeltem Cellulosematerial verbessert. Auch die Feststoffbarrieren 23a, 23b, 23c sind aus Pressspan gefertigt, welches ebenfalls in der erfindungsgemäßen Weise in seinem spezifischen Widerstand herabgesetzt ist.The jacket pipes 21a . 21b . 21i each have a layer on the outside 25 on, which consists of the cellulosic material according to the invention. This can be produced for example by a paper winding, wherein the paper is reduced in the inventive manner in its specific resistance compared to untreated cellulose material. As a result, the field-grading effect of the composite used is improved compared to untreated cellulose material. Also the solid barriers 23a . 23b . 23c are made of pressboard, which is also reduced in the manner according to the invention in its specific resistance.

Unterhalb der Bruchlinie 26 ist eine alternative Ausgestaltung des inneren Mantelrohres 21i zu erkennen. Dieses ist aus einem Kunststoff gefertigt, in dem Partikel eines den spezifischen Widerstand des Kunststoffs herabsetzenden Materials mit einer Konzentration oberhalb der Perkolationsschwelle beigegeben sind. Es zeigt sich, dass die mechanische Stabilität dieses Kunststoffrohres 21i ausreicht, um auf die Verwendung eines Metallrohres zu verzichten. Das alternative Kunststoffrohr 21i dient gleichzeitig zur Feldgradierung, so dass der Abstand a durch dieses Rohr überbrückt werden kann.Below the break line 26 is an alternative embodiment of the inner jacket tube 21i to recognize. This is made of a plastic in which particles of a plastic resistance-reducing material with a concentration above the percolation threshold are added. It turns out that the mechanical stability of this plastic tube 21i sufficient to dispense with the use of a metal tube. The alternative plastic pipe 21i serves at the same time for field grading, so that the distance a can be bridged by this tube.

In 3 ist ein anderer Aufbau der Trennstelle gezeigt. Dieses weist lediglich zwei Mantelrohre auf. Ein äußeres Mantelrohr 21a endet an der Trennstelle. Das andere Mantelrohr weist einen Bereich auf, der als inneres Mantelrohr 21i zu verstehen ist, da dieser im Durchmesser verringert ist und daher in das äußere Mantelrohr 21a hineingeschoben werden kann. An den Bereich mit verringertem Durchmesser schließt sich ein weiterer Bereich dieses Mantelrohres an, der den gleichen Durchmesser aufweist wie das Mantelrohr 21a. Dieser Bereich wird als Bereich 21b dieses Mantelrohres aufgefasst und übernimmt die Funktion eines äußeren Mantelrohres. Beide Mantelrohre sind mit der Schicht 25 des erfindungsgemäßen Cellulosematerials (beispielsweise als Papierwicklung) umgeben. Durch die Überlappung der beiden Mantelrohre entsteht in der bereits beschriebenen Weise ein Axialausgleich a, der auch durch die jeweils sich überlappenden Feststoffbarrieren 23a, 23b überbrückt werden kann (obwohl der Überlappungsbereich der Feststoffbarrieren im Vergleich zum Überlappungsbereich der Mantelrohre axial versetzt ist).In 3 another construction of the separation point is shown. This has only two jacket tubes. An outer jacket tube 21a ends at the separation point. The other jacket tube has an area that serves as an inner jacket tube 21i is to be understood, since this is reduced in diameter and therefore in the outer jacket tube 21a can be pushed into it. The area of reduced diameter is followed by another area of this jacket tube, which has the same diameter as the jacket tube 21a , This area is called area 21b This jacket tube understood and takes over the function of an outer jacket tube. Both jacket tubes are with the layer 25 surrounded the cellulose material according to the invention (for example, as a paper wrap). The overlap of the two jacket tubes creates in the manner already described an axial compensation a, which also by the respective overlapping solids barriers 23a . 23b can be bridged (although the overlap region of the solid barriers is axially offset compared to the overlap region of the jacket tubes).

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims

Separation point of a wiring for an HVDC component, in particular an HVDC transformer or a HVDC reactor, wherein • the wiring at the separation point by at least one outer jacket tube ( 21a ) and an outer jacket tube ( 21a ) overlapping inner jacket tube ( 21i ) is formed, in which an electrical line can be guided and • the jacket pipes by several nested solids barriers ( 23a . 23b . 23c ) between shell tubes and the adjacent solid barrier and between the solid barriers with each other annular column ( 24 ) for filling with transformer oil remain characterized in that at least the inner jacket tube ( 21i ) has an insulating material whose resistivity ρ _{comp of} the insulating material is one to twenty times the resistivity ρ _{o of} the transformer oil.

Separation point according to claim 1, characterized in that the insulating material is designed as a composite, consisting of a treated cellulose material, • are distributed in the particles with a lower than the resistivity ρ _{p of} the untreated cellulose material lower resistivity in a concentration above the percolation threshold and / or in which a coherent network of a conductive polymer with a lower resistivity compared to the specific resistance ρ _{p of} the untreated cellulose material pervades the composite.

Separation point according to claim 1, characterized in that the insulating material is formed as a composite, which consists of a polymer in which particles are distributed with a lower resistivity compared to the resistivity of the untreated insulating material in a concentration above the percolation threshold.

Separation point according to one of the preceding claims, characterized in that the specific resistance ρ _{comp of} the insulating material is at most 5 times 10 ¹³ Ωm.

Insulating arrangement according to Claim 4, characterized in that the specific resistance ρ _{p of} the insulating material corresponds, on the order of magnitude, to the specific resistance of transformer oil.

Separation point according to one of the preceding claims, characterized in that also the at least one outer jacket tube ( 21a ) and / or at least one of the solid barriers ( 23a . 23b . 23c ) have the insulating material.

Cutting point according to one of the preceding claims, characterized in that the outer jacket tube ( 21a ) and the inner jacket tube ( 21i ) consist of an electrically conductive material, in particular of copper and at least the inner jacket tube ( 21i ) with a layer on the outside ( 25 ) is provided from the insulating material.

Separation point according to one of claims 1 to 6, characterized in that the outer jacket tube ( 21a ) and another outer jacket tube ( 21b ) are arranged on both sides of the separation point, wherein the two outer jacket tubes made of an electrically conductive material, in particular made of copper and the inner jacket tube ( 21a ) is arranged in the interior of the two outer jacket tubes such that it bridges the separation point.

Separation point according to claim 8, characterized in that the inner jacket tube ( 21a ) consists exclusively of electrically insulating materials.

Cutting point according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of jacket tubes ( 21a . 21b . 21i ) and solid barriers ( 23a . 23b . 23c ) have the insulating material.

Separation point according to claim 10, characterized in that the resistivities of the layers ( 25 ) of the individual jacket pipes ( 21a . 21b . 21i ) and solid barriers ( 23a . 23b . 23c ) are graduated so that they decrease from outside to inside.

Separation point according to one of the preceding claims, characterized in that the wall thickness of the existing of the treated cellulosic material Feststoffbarrieren ( 23a . 23b . 23c ) is reduced compared to the required wall thickness when using the respective untreated cellulose material instead of the composite.