DE102011077190A1 - Device for passing a high voltage through a wall to earth potential - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Durchführen einer Hochspannung durch eine auf Erdpotenzial führbare Wand (17) mit einer ersten Hochspannungsdurchführung (2), die einen ersten Hochspannungsanschluss (5) und einen mit dem ersten Hochspannungsanschluss (5) verbundenen und sich durch einen ersten elektrischen Isolierkörper (6) hindurch erstreckenden ersten Hochspannungsleiter (8), und eine zweite Hochspannungsdurchführung (3) aufeist, die einen zweiten Hochspannungsanschluss (9) und einen zweiten mit dem zweiten Hochspannungsanschluss (9) verbundenen, sich durch einen zweiten elektrischen Isolierkörper (16) hindurch erstreckenden Hochspannungsleiter (12) aufweist, wobei der erste Hochspannungsleiter (8) und der zweite Hochspannungsleiter (12) über eine gasisolierte Zwischenleitung (4) elektrisch miteinander verbunden sind, die einen zur Montage in der Wand eingerichteten Wandmontageabschnitt (18) aufweist. Durch die Zwischenleitung ist die Montage der Vorrichtung vereinfacht. The invention relates to a device (1) for passing a high voltage through a groundable wall (17) having a first high voltage feedthrough (2), a first high voltage terminal (5) and one connected to the first high voltage terminal (5) and connected by a first high-voltage conductor (8), and a second high-voltage bushing (3) which has a second high-voltage connection (9) and a second high-voltage connection (9) connected by a second electrical insulating body (16 ), wherein the first high voltage conductor (8) and the second high voltage conductor (12) are electrically connected to each other via a gas insulated intermediate line (4) having a wall mounting portion (18) adapted for mounting in the wall. Through the intermediate line, the assembly of the device is simplified.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Durchführen einer Hochspannung durch eine auf Erdpotenzial führbare Wand. The invention relates to a device for passing a high voltage through a groundable wall.
Solche Vorrichtungen sind aus der ständigen Praxis bereits bekannt. So wird beispielsweise zur Ausleitung einer Hochspannung von einem Gebäudeteil in einen anderen Gebäudeteil oder aus einer Ventilhalle einer Hochspannungsgleichstromübertragungsanlagen nach draußen ein luftisolierter Hochspannungsleiter mittels einer Durchführung in eine Isoliergasatmosphäre überführt. Hierzu weist die Durchführung einen länglichen mit Isoliergas befüllten Isolator auf, der die Wandung durchragt. In dem Isolator erstreckt sich ein Hochspannungsleiter. Als Isoliergas kommt beispielsweise Schwefelhexafluorid in Betracht, das eine hohe Ionisierungsenergie, Durchschlagsfestigkeit und günstige elektronegative Eigenschaften aufweist. Weiterhin sind gasfreie Isolierkörper bekannt. Als Isolierkörper dient beispielsweise ein Wickel, der durch Aufwickeln von harz- oder ölgetränkten Papierbahnen auf den Hochspannungsleiter hergestellt wurde. Der Wickel oder Wicklungskörper bewirkt eine kontrollierte Absteuerung der hohen elektrischen Feldstärken und verhindert damit Spannungsüberschläge zwischen dem auf einem Hochspannungspotenzial befindlichen Leiter und der Gehäusewandung, die auf einem Erdpotenzial liegt. Such devices are already known from the constant practice. Thus, for example, for discharging a high voltage from one building part to another part of a building or from a valve hall of a high-voltage direct current transmission systems outside an air-insulated high-voltage conductor is transferred by means of a passage in a Isoliergasatmosphäre. For this purpose, the implementation of an elongated insulating gas filled with insulator, which extends through the wall. In the insulator, a high voltage conductor extends. As the insulating gas is, for example, sulfur hexafluoride into consideration, which has a high ionization energy, dielectric strength and favorable electronegative properties. Furthermore, gas-free insulator are known. As an insulating body, for example, serves a winding, which was prepared by winding resin or oil-impregnated paper webs on the high-voltage conductor. The winding or winding body effects a controlled control of the high electric field strengths and thus prevents voltage flashovers between the conductor located at a high-voltage potential and the housing wall, which is at a ground potential.
In derzeit bekannten Hochspannungsgleichstromübertragungsanlagen sind in der Regel Umrichterventile in einer Ventilhalle angeordnet. Um die hohen Gleichspannungen aus der Ventilhalle herauszuführen, ist ein Ausleitsystem vorgesehen, der aus zwei starr miteinander gekoppelten SF6-Freiluftdurchführungen besteht. Die beiden miteinander gekoppelten Durchführungen verfügen jeweils über einen sich in einer Längsrichtung erstreckenden Isolierkörper, an dessen freiem Ende der Hochspannungsanschluss vorgesehen ist. An dem anderen Ende der Durchführung ist ein auf Erdpotenzial führbarer Befestigungsanschluss vorgesehen. Der Isolierkörper besteht aus einem hohlzylindrischen Isolator, der mit gasförmigem Schwefelhexafluorid befüllt ist. An dem Befestigungsflansch sind die beiden Durchführungen starr miteinander verbunden. Die Durchführungen müssen bei diesem Konzept so angeordnet werden, dass sie sich beidseitig der Wand der Ventilhalle im Wesentlichen rechtwinklig zu dieser erstrecken. Bei einer zur Wand schrägen Ausrichtung der Durchführungen muss der Isolierkörper länger ausgeführt werden, um den Umstand gerecht zu werden, dass der Abstand des Hochspannungsanschlusses zur Ventilhallenwand näher ist als der Abstand zum Befestigungsflansch. In currently known high-voltage direct current transmission systems converter valves are usually arranged in a valve hall. In order to lead the high DC voltages out of the valve hall, a discharge system is provided, which consists of two rigidly coupled SF 6 air ducts. The two mutually coupled bushings each have an insulating body extending in a longitudinal direction, at the free end of which the high-voltage connection is provided. At the other end of the bushing is provided a groundable mounting terminal. The insulator consists of a hollow cylindrical insulator filled with gaseous sulfur hexafluoride. On the mounting flange, the two bushings are rigidly connected. The ducts must be arranged in this concept so that they extend on both sides of the wall of the valve hall substantially at right angles to this. In an oblique orientation of the passages to the wall of the insulating body must be made longer, to cope with the fact that the distance of the high voltage terminal to the valve wall is closer than the distance to the mounting flange.
Im Zuge der immer höheren Betriebsspannungen werden solche starr miteinander gekoppelten Ausleitsysteme aufgrund der elektrotechnischen und mechanischen Dimensionierungskriterien jedoch immer größer, so dass die damit verbundenen Kräfte nahezu nicht mehr beherrschbar sind. In the course of ever higher operating voltages such rigidly coupled together Ausleitsysteme due to the electrical and mechanical dimensioning criteria, however, are getting bigger, so that the associated forces are almost impossible to control.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die flexibel und kostengünstig an der Gehäusewand angeordnet werden kann. The object of the invention is therefore to provide a device of the type mentioned, which can be arranged flexibly and inexpensively on the housing wall.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Durchführen einer Hochspannung durch eine auf Erdpotenzial führbare Wand mit einer ersten Hochspannungsdurchführung, die einen ersten Hochspannungsanschluss und einen mit dem ersten Hochspannungsanschluss verbundenen und sich durch einen ersten elektrischen Isolierkörper hindurch erstreckenden ersten Hochspannungsleiter, und eine zweite Hochspannungsdurchführung aufeist, die einen zweiten Hochspannungsanschluss und einen mit dem zweiten Hochspannungsanschluss verbundenen, sich durch einen zweiten elektrischen Isolierkörper hindurch erstreckenden zweiten Hochspannungsleiter aufweist, wobei der erste Hochspannungsleiter und der zweite Hochspannungsleiter über eine gasisolierte Zwischenleitung elektrisch miteinander verbunden sind, die einen zur Montage in der Wand eingerichteten Wandmontageabschnitt aufweist. The invention achieves this object by a device for passing a high voltage through a groundable wall having a first high voltage feedthrough comprising a first high voltage terminal and a first high voltage conductor connected to the first high voltage terminal and extending through a first electrical insulating body, and a second high voltage feedthrough aufeist comprising a second high voltage terminal and connected to the second high voltage terminal, extending through a second electrical insulating body extending second high voltage conductor, wherein the first high voltage conductor and the second high voltage conductor are electrically connected to each other via a gas-insulated intermediate line, one for mounting in the wall equipped wall mounting portion has.
Erfindungsgemäß sind die beiden Hochspannungsdurchführungen nicht mehr starr miteinander gekoppelt. Vielmehr ist eine gasisolierte Zwischenleitung (GIL) vorgesehen, welche die beiden Hochspannungsdurchführungen miteinander verbindet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist somit in drei Teilsysteme untergliedert. Die besagten drei Teilsysteme, nämlich die erste Hochspannungsdurchführung, die zweite Hochspannungsdurchführung und die gasisolierte Zwischenleitung, sind unabhängig voneinander auslegbar. Die Hochspannungsdurchführungen müssen im Rahmen der Erfindung auch nicht mehr rechtwinklig an der Wand, durch die die Hochspannung hindurch geführt werden soll, befestigt werden. Vielmehr ist die gasisolierte Zwischenleitung mit ihrem Wandmontageabschnitt in der Wand angeordnet, wobei in angemessener Entfernung zur Wand anschließend die Montage der jeweiligen Durchführung in beliebigen Winkeln zur Wand erfolgen kann. Somit hat sich die Flexibilität bei der Montage und somit der Auslegung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vergrößert. According to the two high-voltage bushings are no longer rigidly coupled together. Rather, a gas-insulated intermediate line (GIL) is provided which connects the two high-voltage bushings together. The device according to the invention is thus subdivided into three subsystems. The said three subsystems, namely the first high-voltage feedthrough, the second high-voltage feedthrough and the gas-insulated intermediate line, can be interpreted independently of one another. In the context of the invention, the high-voltage feedthroughs no longer have to be fixed at right angles to the wall through which the high voltage is to be passed. Rather, the gas-insulated intermediate line is arranged with its wall mounting portion in the wall, then at an appropriate distance from the wall, the assembly of the respective implementation can be done at any angle to the wall. Thus, the flexibility in the assembly and thus the design of the device according to the invention has increased.
Vorteilhafterweise weist die gasisolierte Zwischenleitung ein mit Isoliergas befülltes Mantelrohr und einen Verbindungsleiter auf, der durch elektrisch isolierende Haltemittel in dem Mantelrohr gehalten ist, wobei der Verbindungsleiter elektrisch mit dem ersten und dem zweiten Hochspannungsleiter verbunden und das Mantelrohr gasdicht an dem ersten und dem zweiten Isolierkörper angeschlossen ist. Das Mantelrohr befindet sich gemäß dieser vorteilhaften Weiterentwicklung auf einem Erdpotenzial. Der Verbindungsleiter ist galvanisch mit dem ersten und dem zweiten Hochspannungsleiter verbunden und liegt daher bei Betrieb auf einem Hochspannungspotenzial, beispielsweise 1000 kV. Durch das Isoliergas, beispielsweise Schwefelhexafluorid, ist eine ausreichend hohe Spannungsfestigkeit zwischen dem Mantelrohr und dem Verbindungsleiter bereitgestellt. Dabei weist der Durchmesser des Mantelrohrs eine Größe auf, die im Zuge der üblichen Bautechnik zu noch beherrschbaren Eigengewichten der beteiligten Komponenten führt. Advantageously, the gas-insulated intermediate line has a jacket tube filled with insulating gas and a connecting conductor, which is held by electrically insulating holding means in the jacket tube, wherein the connecting conductor is electrically connected to the connected to the first and the second high-voltage conductor and the jacket tube is connected in a gastight manner to the first and the second insulating body. The jacket tube is according to this advantageous development on a ground potential. The connection conductor is galvanically connected to the first and the second high-voltage conductors and is therefore at operation at a high-voltage potential, for example 1000 kV. The insulating gas, for example sulfur hexafluoride, provides a sufficiently high dielectric strength between the jacket tube and the connecting conductor. In this case, the diameter of the jacket tube to a size that leads in the course of conventional construction technology to still manageable dead weights of the components involved.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die gasisolierte Zwischenleitung modular aus gasisolierten Zwischenleitungsmodulen zusammengesetzt. Die Zwischenleitungsmodule weisen beispielsweise einen Mantelrohrabschnitt auf, der mit Gas befüllbar ist. Im Mantelrohrabschnitt oder Mantelrohrstutzen ist mittels isolierender Haltemittel ein Zwischenleiterabschnitt abgestützt. An jedem Mantelrohrabschnitt sind ferner endseitig Befestigungsflansche angeordnet. Mit Hilfe der Befestigungsflansche können die Mantelrohrabschnitte gasdicht miteinander verbunden werden. Dabei kommt es gleichzeitig zu einer Kontaktierung der Zwischenleiterabschnitte und somit zu einer galvanischen Verbindung zwischen den besagten Leitern. Die Mantelrohrabschnitte erstrecken sich beispielsweise in einer Längsrichtung. Abweichend hiervon sind die Mantelrohrabschnitte bogenförmig ausgebildet. Auch eine winklige Verbindung der gasisolierten Zwischenleitung ist durch eine entsprechende Ausgestaltung der Flansche der Zwischenleitungsmodule im Rahmen der Erfindung möglich. An dieser Stelle sei jedoch noch einmal darauf hingewiesen, dass die gasisolierte Zwischenleitung erfindungsgemäß auch ohne Zwischenleitungsmodule einen gekrümmten oder winkligen Verlauf aufweisen kann. According to a preferred embodiment of the invention, the gas-insulated intermediate line is modularly composed of gas-insulated intermediate line modules. The intermediate line modules have, for example, a jacket pipe section which can be filled with gas. In the jacket pipe section or jacket pipe socket, an intermediate conductor section is supported by means of insulating holding means. At each jacket pipe section mounting flanges are also arranged end. With the help of mounting flanges, the jacket pipe sections can be connected to each other gas-tight. At the same time there is a contacting of the intermediate conductor sections and thus to a galvanic connection between the said conductors. The jacket pipe sections extend, for example, in a longitudinal direction. Notwithstanding this, the jacket pipe sections are arcuate. An angular connection of the gas-insulated intermediate line is possible by a corresponding configuration of the flanges of the intermediate line modules within the scope of the invention. At this point, however, it should be pointed out once again that the gas-insulated intermediate line according to the invention can also have a curved or angled course even without intermediate line modules.
Zweckmäßigerweise weist die erste Hochspannungsdurchführung einen Freiluftanschluss zum Anschluss einer luftisolierten Hochspannungsleitung auf. Expediently, the first high-voltage feedthrough has an outdoor connection for connecting an air-insulated high-voltage line.
Bei einer diesbezüglichen Weiterentwicklung verfügt der erste Isolierkörper über einen hohlzylindrischen ersten Isolator, der mit Isoliergas befüllt ist. In a related development of the first insulating body has a hollow cylindrical first insulator which is filled with insulating gas.
Gemäß einer weiteren diesbezüglich zweckmäßigen Weiterentwicklung ist an dem Isolator ein erster Befestigungsflansch angebracht, mit dem die erste Hochspannungsdurchführung an der gasisolierten Zwischenleitung mechanisch und gasdicht befestigt ist, wobei der Abstand zwischen dem ersten Befestigungsflansch und dem ersten Freiluftanschluss so groß gewählt ist, dass eine ausreichend hohe Spannungsfestigkeit in einer Luftumgebung sichergestellt ist. According to a further development in this regard, a first mounting flange is attached to the insulator, with which the first high-voltage feedthrough is mechanically and gas-tightly fastened to the gas-insulated intermediate line, wherein the distance between the first mounting flange and the first outdoor connection is chosen to be sufficiently high Dielectric strength is ensured in an air environment.
Gemäß der diesbezüglich zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist die erste Hochspannungsdurchführung eine so genannte Luft-Isoliergasdurchführung, wobei das Isoliergas zweckmäßigerweise Schwefelhexafluorid ist. Die Luft-Isoliergasdurchführung ist mit ihrem hohlzylindrischen Isolator zweckmäßigerweise direkt an der Stirnseite des Mantelrohrs der gasisolierten Zwischenleitung verbunden. Hierbei sind gasdichte Flanschverbindungen zweckdienlich. According to this purpose expedient embodiment of the invention, the first high-voltage bushing is a so-called air-Isoliergasdurchführung, wherein the insulating gas is expediently sulfur hexafluoride. The air insulating bushing is connected with its hollow cylindrical insulator expediently directly on the front side of the jacket tube of the gas-insulated intermediate line. In this case, gas-tight flange connections are expedient.
Gemäß einer ersten Variante der Erfindung sind die Gasräume der ersten Hochspannungsdurchführung und der gasisolierten Zwischenleitung direkt miteinander verbunden. Abweichend hiervon können jedoch auch Dichtmittel vorgesehen sein, welche aus einem zweckmäßigen Isolierstoff bestehen und eine Dichtwirkung zwischen dem hohlzylindrischen Isolator und dem ersten Hochspannungsleiter entfalten. Dies vereinfacht die Montage der erfindungsgemäßen Vorrichtung. According to a first variant of the invention, the gas spaces of the first high-voltage feedthrough and the gas-insulated intermediate line are connected directly to one another. Deviating from this, however, sealing means can also be provided, which consist of a suitable insulating material and develop a sealing effect between the hollow cylindrical insulator and the first high-voltage conductor. This simplifies the assembly of the device according to the invention.
Zweckmäßigerweise weist auch die zweite Hochspannungsdurchführung einen zweiten Freiluftanschluss zum Anschluss einer zweiten luftisolierten Hochspannungsleitung auf. Expediently, the second high-voltage feedthrough also has a second outdoor connection for connecting a second air-insulated high-voltage line.
Gemäß einer diesbezüglichen Weiterentwicklung umfasst auch der zweite Isolierkörper einen hohlzylindrischen zweiten Isolator, der mit Isoliergas befüllt ist. Mit anderen Worten sind gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung zwei Luft-Isoliergasdurchführungen vorgesehen, welche über die gasisolierte Zwischenleitung miteinander verbunden sind. Dabei wird das Mantelrohr der gasisolierten Zwischenleitung gasdicht mit dem hohlzylindrischen Isolator der zweiten Durchführung verbunden, so dass auch die beiden Gasräume der zweiten Hochspannungsdurchführung und der gasisolierten Zwischenleitung miteinander kommunizieren. Auch bei dieser Ausgestaltung können die Gasräume jedoch durch zweckmäßige Dichtmittel voneinander getrennt sein. According to a related development also includes the second insulating a hollow cylindrical second insulator which is filled with insulating gas. In other words, according to this embodiment of the invention, two air-Isoliergasdurchführungen are provided, which are interconnected via the gas-insulated intermediate line. In this case, the jacket tube of the gas-insulated intermediate line is gas-tightly connected to the hollow cylindrical insulator of the second passage, so that the two gas chambers of the second high-voltage feedthrough and the gas-insulated intermediate line communicate with each other. However, in this embodiment, the gas spaces may be separated from each other by appropriate sealing means.
Vorteilhafterweise ist an dem zweiten Isolator ein zweiter Befestigungsflansch angebracht, mit dem die zweite Hochspannungsdurchführung an der gasisolierten Zwischenleitung mechanisch und gasdicht befestigt ist, wobei der Abstand zwischen dem zweiten Befestigungsflansch und zweiten Freiluftanschluss so groß gewählt ist, dass eine ausreichend hohe Spannungsfestigkeit in einer Luftumgebung sichergestellt ist. Advantageously, a second mounting flange is attached to the second insulator, with which the second high-voltage leadthrough is mechanically and gas-tightly fastened to the gas-insulated intermediate line, wherein the distance between the second mounting flange and second outdoor terminal is chosen so large that ensures a sufficiently high dielectric strength in an air environment is.
Abweichend hiervon ist der zweite Isolierkörper ein Wicklungskörper, der auf den zweiten Hochspannungsleiter gewickelte elektrisch leitende Einlagen aufweist, die durch imprägnierte Isolierlagen voneinander beabstandet sind, wobei an dem Wicklungskörper ein Befestigungsflansch angebracht ist, der gasdicht mit der gasisolierten Zwischenleitung verbunden ist. Hochspannungsdurchführungen mit solchen Wicklungskörpern sind dem Fachmann bestens bekannt. Als Isolierlagen kommen beispielsweise Papierlagen in Betracht, die nach dem Wicklungsvorgang in Öl getränkt worden sind. Mit anderen Worten ist die zweite Hochspannungsdurchführung eine ölimprägnierte Hochspannungsdurchführung. Abweichend hiervon können jedoch die Isolierlagen, also beispielsweise Papierlagen des Wicklungskörpers, in flüssigem Harz getränkt worden sein, wobei der Harz anschließend ausgehärtet wurde. Solche Durchführungen sind als harzimprägnierte Durchführungen bekannt geworden. Durch den Wicklungskörper erstreckt sich der zweite Hochspannungsleiter und bildet an seinem einen Ende, das aus dem Wicklungskörper herausragt, beispielsweise einen Transformatoranschluss aus, wo er mit Wicklungen eines Transformators kontaktiert ist. Dabei ist der Transformatoranschluss innerhalb des Transformatorgehäuses in einem Ölbad des Transformators angeordnet. An seinem vom Transformatoranschluss abgewandten Ende ist der zweite Hochspannungsleiter mit dem Zwischenleiter galvanisch verbunden. Deviating from this, the second insulating body is a winding body, which is wound on the second high-voltage conductor electrically conductive Deposits, which are spaced apart by impregnated insulating layers, wherein on the winding body, a mounting flange is attached, which is connected in a gas-tight manner with the gas-insulated intermediate line. High-voltage bushings with such winding bodies are well known to those skilled in the art. As insulating layers are, for example, paper layers into consideration, which have been soaked in oil after the winding process. In other words, the second high voltage feedthrough is an oil impregnated high voltage feedthrough. Notwithstanding this, however, the insulating layers, so for example, paper layers of the winding body, have been soaked in liquid resin, wherein the resin was then cured. Such feedthroughs have become known as resin impregnated feedthroughs. Through the winding body, the second high-voltage conductor extends and forms at its one end, which protrudes from the winding body, for example, a transformer terminal, where it is contacted with windings of a transformer. In this case, the transformer connection is arranged inside the transformer housing in an oil bath of the transformer. At its end remote from the transformer terminal, the second high-voltage conductor is galvanically connected to the intermediate conductor.
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 Bauteilen verweisen und wobei Further expedient embodiments and advantages of the invention are the subject of the following description of embodiments of the invention with reference to the figures of the drawing, wherein like reference numerals refer to like-acting components and wherein
Die erste Hochspannungsdurchführung
Die zweite Hochspannungsdurchführung
Die gasisolierte Zwischenleitung
Die Vorrichtung
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