DE102012204052A1

DE102012204052A1 - Hochspannungsdurchführung mit leitenden Einlagen für Gleichspannung und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE102012204052A1
Application number: DE102012204052A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Jahnel; Achim Langens; Tim Schnitzler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: HSP HOCHSPANNUNGSGERAETE GMBH, DE
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2013-09-19
Anticipated expiration: 2032-03-16
Also published as: CN103366907A; US8969729B2; DE102012204052B4; CN103366907B; US20130240249A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochspannungsdurchführung (1; 20) mit leitenden Einlagen (10; 23) für Gleichspannung mit einem einen Hochspannungsleiter (11; 21) umgebenden Durchführungskörper (3; 22) mit Papierisolation, der sich mindestens an einem Endbereich (12) des Durchführungskörpers (3; 22) konusförmig von einer erdpotentialseitigen Stelle (13) zu einem hochspannungsseitigen Ende (4; 24) verjüngt und von einer Isolationsbarriere (30) umgeben ist. Um eine solche Hochspannungsdurchführung mit einer besonders guten Potentialverteilung zu versehen, ist der Durchführungskörper (3; 22) zumindest im Bereich des mindestens einen Endbereichs (12) außen mit einem Lack unter Bildung einer Lackschicht (9; 27) überzogen ist, die eine höhere elektrische Leitfähigkeit als der Durchführungskörper (3; 22) aufweist. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Durchführung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochspannungsdurchführung mit leitenden Einlagen für Gleichspannung mit einem einen Hochspannungsleiter umgebenden Durchführungskörper mit Papierisolation, der sich mindestens an einem Endbereich des Durchführungskörpers konusförmig von einer erdpotentialseitigen Stelle zu einem hochspannungsseitigen Ende verjüngt und von einer Isolationsbarriere umgeben ist.
Eine derartige Hochspannungsdurchführung ist aus dem Buch von A. Küchler „Hochspannungstechnik", 2. Auflage, 2005, Seiten 100 und 101 bekannt. Insbesondere die untere Darstellung von Bild 2.4–28 zeigt eine solche Hochspannungsdurchführung, bei der die Isolationsbarriere aus einzelnen Pressspanbarrieren besteht. Im Zusammenwirken mit einem im Vergleich zur Leitfähigkeit des Durchführungskörpers und der Pressspannbarrieren gut leitfähigem Öl ergibt sich eine Hochspannungsdurchführung mit einer relativ guten Potentialverteilung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochspannungsdurchführung vorzuschlagen, die sich durch eine noch bessere Potentialverteilung auszeichnet.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Hochspannungsdurchführung der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß der Durchführungskörper zumindest im Bereich des mindestens einen Endbereichs außen mit einem Lack unter Bildung einer Lackschicht überzogen, die eine höhere elektrische Leitfähigkeit als der Durchführungskörper aufweist.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Hochspannungsdurchführung besteht darin, dass selbst an exponierten Stellen im Innern der Durchführung durch die aufgebrachte Lackschicht Spitzenbelastungen durch Konzentrationen des elektrischen Feldes nicht auftreten. Außerdem ergibt sich eine Materialersparnis, weil die erfindungsgemäße Hochspannungsdurchführung einer bestimmten Spannungsbelastung kleinere Abmessungen als die bekannte Hochspannungsdurchführung mit derselben Spannungsbelastung aufweisen kann. Dabei sind diese Vorteile in wenig aufwendiger Weise dadurch erzielbar, dass auf den Durchführungskörper außen einfach die Lackschicht aufgebracht wird.
Bei der erfindungsgemäßen Hochspannungsdurchführung kann die Lackschicht ohne Verbindung mit Hoch- und Erdpotential sein. Als besonders vorteilhaft wird es jedoch angesehen, wenn die Lackschicht am hochspannungsseitigen Ende des mindestens einen Endbereichs des Durchführungskörpers an Hochspannung angeschlossen und an der erdpotentialseitigen Stelle mit Erdpotential verbunden ist. In diesem Falle ergibt sich eine besonders gute und gleichmäßige Potentialverteilung über die gesamte Hochspannungsdurchführung.
Als besonders vorteilhaft hat sich ferner im Hinblick auf eine gleichmäßige Potentialverteilung erwiesen, wenn die elektrische Leitfähigkeit der Lackschicht etwa zwei Größenordnungen höher als die des Durchführungskörpers ist.
Wie an sich bekannt, ist auch bei der erfindungsgemäßen Hochspannungsdurchführung die Papierisolation des Durchführungskörpers eine Epoxydharz imprägnierte Papierisolation, die sich in vorteilhafter Weise durch eine hohe Isolationsfestigkeit auszeichnet.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Hochspannungsdurchführung mit leitenden Einlagen für Gleichspannung mit einem einen Hochspannungsleiter umgebenden Durchführungskörper mit Papierisolation, der sich mindestens an einem Endbereich des Durchführungskörpers konusförmig von einer erdpotentialseitigen Stelle zu einem hochspannungsseitigen Ende verjüngt und von einer Isolationsbarriere umgeben ist; ein solches Verfahren ist dem oben genannten Buch entnehmbar.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren zum Herstellen einer Hochspannungsdurchführung anzugeben, mit dem sich in einfacher Weise eine Hochspannungsdurchführung mit einer besonders guten Potentialverteilung herstellen lässt.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren der oben angegebenen Art erfindungsgemäß der Durchführungskörper zumindest im Bereich des mindestens einen Endbereichs außen mit einem Lack unter Bildung einer Lackschicht überzogen, die eine höhere elektrische Leitfähigkeit als der Durchführungskörper aufweist.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens wird darin gesehen, dass allein durch Aufbringen einer Lackschicht außen auf den Durchführungskörper eine Hochspannungsdurchführung herstellbar ist, die die oben zur Hochspannungsdurchführung selbst angegebenen Vorteile aufweist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es aus den oben bereits angegebenen Gründen vorteilhaft, wenn die Lackschicht am hochspannungsseitigen Ende des mindestens einen Endbereichs des Durchführungskörpers an Hochspannung angeschlossen und an der erdpotentialseitigen Stelle mit Erdpotential verbunden wird.
Dabei ist es auch von Vorteil, wenn für die Lachschicht ein Lack mit einer elektrischen Leitfähigkeit verwendet wird, die etwa zwei Größenordnungen höher als die des Durchführungskörpers ist.
Ebenfalls vorteilhaft ist es, als Papierisolation für den Durchführungskörper eine Epoxydharz imprägnierte Papierisolation zu verwenden.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist in
1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Hochspannungsdurchführung für einen Transformator, in
2 ein Detail des Ausführungsbeispiels nach 1, in
3 ein Ausschnitt aus einem Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Hochspannungsdurchführung zur Erläuterung der prinzipiellen Wirkungsweise der Lackschicht auf dem Durchführungskörper und in
4 eine mit dem in 3 gezeigten Aufbau identische Konfiguration allerdings ohne Lackschicht dargestellt.
Die in 1 gezeigte Hochspannungsdurchführung 1 stellt einen elektrischen Übergang von einem nicht dargestellten Transformator zu einem Freiluft-Hochspannungsanschluss 2 bereit. Wie den 1 und 2 weiter zu entnehmen ist, weist die Hochspannungsdurchführung 1 einen Durchführungskörper 3 auf, der sich von seinem hochspannungsseitigen bzw. transformatorseitigen – in 1 unteren – Ende 4 aus durch einen Tragflansch 5 zum Freiluft-Hochspannungsanschluss 2 hin erstreckt; auf dem Tragflansch 5 befindet sich ein ringförmiges Gehäuseteil 6 und auf diesem der freiluftseitige Teil 7 der Hochspannungsdurchführung 1 mit Schirmen 8.
Wie die 1 und 2 auch zeigen, ist der Durchführungskörper 3 außen mit einer Lackschicht 9 versehen, die eine höhere elektrische Leitfähigkeit als der Durchführungskörper 3 aufweist, beispielsweise eine um zwei Größenordnungen höhere Leitfähigkeit besitzt. Der Durchführungskörper 3 ist aus Papier gewickelt, wobei beim Wickeln in bekannter Weise zur Bildung einer kondensatorgesteuerten Hochspannungsdurchführung 1 leitende Einlagen 10 mit eingewickelt sind. Der so gebildete Durchführungskörper 3 ist mit Gießharz imprägniert. Innen verläuft im Durchführungskörper 3 ein Hochspannungsleiter 11.
Wie insbesondere 1 erkennen lässt, besitzt der Durchführungskörper 3 einen Endbereich 12, der sich konusförmig von einer erdpotentialseitigen Stelle 13 zu dem hochspannungsseitigen Ende 4 mit einer Elektrode 15 verjüngt. Mit der Elektrode 15 ist die Lackschicht 9 galvanisch verbunden; andererseits besteht auch eine Verbindung der Lackschicht 9 mit dem auf Erdpotential liegenden Tragflansch 5 bzw. dem ringförmigen Gehäuseteil 6.
In 2 ist angedeutet, dass sowohl die Elektrode 15 als auch der Durchführungskörper 3 außen von einem Isolieröl 16 des nicht gezeigten Transformators umgeben sind. Dabei befindet sich in dem Isolieröl auch eine in den 1 und 2 nicht gezeigte Isolierbarriere.
Die 3 zeigt eine Hochspannungsdurchführung 20 mit einem Hochspannungsleiter 21, der einen Durchführungskörper 22 aus gewickeltem Papier mit leitenden Einlagen 23 trägt. Der Durchführungskörper 22 liegt mit seinem hochspannungsseitigen Ende 24 einer mit dem Hochspannungsleiter 21 in nicht gezeigter Weise verbundenen Elektrode 25 gegenüber und ist auf seiner Außenfläche 26 mit einer Lackschicht 27 versehen. Diese Lackschicht hat eine Leitfähigkeit, die um etwa zwei Größenordnungen höher ist als die des Durchführungskörpers 22. Nach außen abgeschlossen ist die Hochspannungsdurchführung 20 mittels eines Gehäuses 28.
Teilweise an die Elektrode 25 angeschmiegt und teilweise zylindrisch um den Hochspannungsleiter 21 herum angeordnet sind einzelne Barrierenelemente 29 einer Isolierbarriere 30 vorhanden. Dadurch entsteht im Zusammenwirken mit der Lackschicht 27 eine sehr gleichmäßige Potentialverteilung, wie es durch die eingezeichneten Feldlinien 31 erkennbar wird.
Im Vergleich dazu zeigt die 4, wie sich die Potentialverteilung darstellt, wenn bei der gleichen Anordnung wie in 3 die Lackschicht 27 nicht vorhanden ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

A. Küchler „Hochspannungstechnik“, 2. Auflage, 2005, Seiten 100 und 101 [0002]

Claims

Hochspannungsdurchführung (1; 20) mit leitenden Einlagen (10; 23) für Gleichspannung mit einem einen Hochspannungsleiter (11; 21) umgebenden Durchführungskörper (3; 22) mit Papierisolation, der sich mindestens an einem Endbereich (12) des Durchführungskörpers (3; 22) konusförmig von einer erdpotentialseitigen Stelle (13) zu einem hochspannungsseitigen Ende (4; 24) verjüngt und von einer Isolationsbarriere (30) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, der Durchführungskörper (3; 22) zumindest im Bereich des mindestens einen Endbereichs (12) außen mit einem Lack unter Bildung einer Lackschicht (9; 27) überzogen ist, die eine höhere elektrische Leitfähigkeit als der Durchführungskörper (3; 22) aufweist.
Hochspannungsdurchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, die Lackschicht (9; 27) am hochspannungsseitigen Ende (4; 24) des mindestens einen Endbereichs (12) des Durchführungskörpers (3) an Hochspannung angeschlossen und an der erdpotentialseitigen Stelle mit Erdpotential verbunden ist.
Hochspannungsdurchführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, die elektrische Leitfähigkeit der Lackschicht (9; 27) etwa zwei Größenordnungen höher als die des Durchführungskörpers (3; 22) ist.
Hochspannungsdurchführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, die Papierisolation des Durchführungskörpers (3; 22) eine Epoxydharz imprägnierte Papierisolation ist.
Verfahren zum Herstellen einer Hochspannungsdurchführung (1; 20) mit leitenden Einlagen (10; 23) für Gleichspannung mit einem einen Hochspannungsleiter (11; 21) umgebenden Durchführungskörper (3; 22) mit Papierisolation, der sich mindestens an einem Endbereich (12) des Durchführungskörpers (3) konusförmig von einer erdpotentialseitigen Stelle (13) zu einem hochspannungsseitigen Ende (4) verjüngt und von einer Isolationsbarriere (30) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, der Durchführungskörper (3; 22) zumindest im Bereich des mindestens einen Endbereichs (12) außen mit einem Lack unter Bildung einer Lackschicht (9; 27) überzogen wird, die eine höhere elektrische Leitfähigkeit als der Durchführungskörper (3; 22) aufweist.
Hochspannungsdurchführung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, die Lackschicht (9; 27) am hochspannungsseitigen Ende (4; 24)) des mindestens einen Endbereichs (12) des Durchführungskörpers (3; 22) an Hochspannung angeschlossen und an der erdpotentialseitigen Stelle mit Erdpotential verbunden wird.
Hochspannungsdurchführung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, für die Lachschicht (9; 27) ein Lack mit einer elektrischen Leitfähigkeit verwendet wird, die etwa zwei Größenordnungen höher als die des Durchführungskörpers (3; 22) ist.
Hochspannungsdurchführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, als Papierisolation für den Durchführungskörper (3; 22) eine Epoxydharz imprägnierte Papierisolation verwendet wird.