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Verkleidete Steuerelektroden zur Feldsteuerung in ölgefüllten Hochspannungsapparaten,
insbesondere an der Mündung der Ölteile von Kondensatordurchführungen An der Mündung
der Ölteile von Durchführungen treten an der Oberfläche der aus der Mündung austretenden
Leiter oft sehr hohe elektrische Feldstärken auf, die die Durchschlagsfestigkeit
der Anordnung herabsetzen. Die dielektrisch schwächste Stelle liegt meistens im
Öl, dessen Grenzfeldstärke nicht überschritten werden darf. Bei den vom Leiter abziehbaren
Durchführungen können die hohen Gradienten damit überwunden werden, daß das eingezogene
Kupferseil bis in die Mündung hinein so weit mit fester Isolation aufisoliert wird,
bis der Gradient im Öl an der Oberfläche dieser Isolation den zulässigen Wert nicht
mehr überschreitet. Vor der Füllung des Apparates muß bei dieser Lösung die Seitenisolation
genau an die inneren Mündungskonturen des Durchführungsölteiles angepaßt werden.
Je nach Bauart der Apparate ist jedoch die Mündung des Ölteiles nach dem Einbau
der Durchführung nicht mehr zugänglich, so daß die durchgehende Isolierung des Leiters
nicht gewährleistet werden kann. In einem solchen Falle muß daher die Übergangsstelle
zwischen dem Ende der Leiterisolation und der Mündung der Durchführung mittels einer
umhüllenden Steuerelektrode gegen das elektrische Feld abgeschirmt werden.
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Für Ströme von 1000 A an wird aus thermischen Gründen in der Durchführung
zum starren Kupferbolzen oder gar Kupferrohre übergegangen, die an der Mündung mittels
einer Steckverbindung an den zu- oder wegführenden Leiter angeschlossen sind. Da
z. B. bei Transformatoren höherer Betriebsspannungen die Durchführungen für den
Transport entfernt werden müssen, soll die Verbindung bei gefülltem Transformator
bewerkstelligt werden können. Die nackten Steckarmaturen können also nicht nachträglich
isoliert werden, sondern müssen ebenfalls mittels einer Steuerelektrode abgeschirmt
sein.
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Bei Durchführungen, deren beide Mündungen in Öl liegen, ist
diese Steuerelektrode unabhängig vom durchgeführten Strom notwendig. Die Durchführung
soll ja zwei Apparateteile öldicht gegeneinander abschließen, d. h., der von einem
Apparateteil bis zur Mündung des im anderen Apparateteil liegende Ölteil der Durchführung
durchgezogene Seilleiter muß in einem massiven Seilbolzen enden, der seinerseits
mittels entsprechender Armaturen gegen das zentrale Leiterrohr abgedichtet wird.
Als Träger der notwendigen Verbindungsarmaturen ragt der Seilbolzen aus der Mündung
heraus und muß samt der Verbindungsstelle entsprechend abgeschirmt werden.
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Für die hier aufgezeigten Anwendungen werden bis jetzt selbsttragende,
gedrückte oder gegossene Elektroden verwendet, die zur Vermeidung der Ölbrückenbildung
meist in bekannter Weise mit ölimprägniertem Weichpapier verkleidet sind. Diese
Steuerelektroden haben den Nachteil, daß sie ihre Aufgabe erst nach fachgemäßer
Trocknung, Evakuierung und Ölimprägnierung der Verkleidung erfüllen können und,
einmal aus dem Öl entfernt, nicht ohne erneute Aufbereitung wieder eingesetzt werden
dürfen. Für die meisten Anwendungen muß daher die Elektrode als Bestandteil des
aktiven Teiles der betreffenden Apparate vorgesehen werden, damit sie beim Aus-
und Einbau der Durchführungen anläßlich der Werkprüfung und Inbetriebsetzung der
Apparate stets unter Öl bleibt. Die Befestigung der Elektrode am aktiven Teil des
Apparates, z. B. am von der Durchführung abgehenden Leiter, erfordert erheblichen
Aufwand, insbesondere müssen die Elektroden den Einbauverhältnissen jeder Durchführung
angepaßt werden.
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Viel zweckmäßiger ist es, die Elektrode an der Mündung des Ölteiles
der Durchführung zu befestigen und mit einer trockenen Verkleidung zu versehen,
derart, daß sie zusammen mit der Durchführung als anschlußfertige Einheit ein- und
ausgebaut und auch nach jahrelanger sachgemäßer Lagerung jederzeit in Betrieb genommen
werden kann. Zur Verkleidung der naturgemäß sphärisch gewölbten
Elektrodenoberfläche
eignen sich als trockenes Isoliermaterial dank ihrem homogenen Aufbau vor allem
härtende Gießharze, beispielsweise die unter Handelsbezeichnung Araldit bekannten
Epoxydharze. Erfahrungsgemäß gelingt es jedoch nicht, starre Metallkörper mit einer
dünnen Gießharzschicht so zu umgießen, daß die Schicht auf der gesamten Oberfläche
haftet und unter Erwärmung nicht reißt. Die bis anhin mit Weichpapierverkleidung
verwendeten gedrückten oder gegossenen Elektroden eignen sich daher für Gießharzverkleidung
nicht, es muß vielmehr eine elastische und kompressible Elektrode gefunden werden,
auf der sich der Gießharzmantel bei geringer mechanischer Beanspruchung zusammenziehen
und ausdehnen kann, ohne sich von der leitenden Oberfläche abzulösen.
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Erfindungsgemäß handelt es sich um eine verkleidete Steuerelektrode
zur Feldsteuerung in ölgefüllten Hochspannungsapparaten, insbesondere an der Mündung
der Ölteile von Kondensatordurchführungen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß als
Elektrode ein plastisch verformbarer, elektrisch leitender Belag benutzt wird, der
auf einen elastischen und kompressiblen, elektrisch nicht beanspruchten Tragkörper
von geeigneter Formgebung aufgebracht ist und dessen Oberfläche mit einem dünnwandigen
Mantel aus härtbarem Gießharz verkleidet ist. Als Werkstoff für den Tragkörper eignet
sich beispielsweise Preßkork oder ein wärmebeständiger, härtbarer Schaumstoff, der
auf Form bearbeitet, gepreßt oder gegossen wird. Für die meist ringförmigen Elektroden
liefert z. B. eine einlagige Ringwicklung aus etwa 1 mm starkem Kupferdraht die
leitende Oberfläche, während für andere Elektrodenformen ein dünnes Drahtgitter
geeigneter ist. Die Ringwicklung hat den Vorteil, daß sie mit bekannten Ringwickelmaschinen
auf den Tragkörper aufgebracht werden kann. Der Drahtabstand der Wicklung bzw. des
Gitters wird dabei so groß gewählt, daß die durch die Elektrode zu erzeugende Äquipotentialfläche
durch die einzelnen Linienladungen genügend angenähert ist. Damit wird erreicht,
daß die Gießharzverkleidung jeden einzelnen Draht fast vollständig umfaßt und daher
nie eine Ablösung der Verkleidung infolge ungenügender Haftung stattfinden kann.
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Zur Befestigung sowie als Potentialverbindung im Betrieb dienen geeignete
Metallarmaturen, z. B. rinförmige Blechflansche, die vor dem Gießen auf die Drahtelektrode
aufgelötet werden und später aus der Verkleidung herausragen. Damit durch diese
Armaturen kein Unterbruch und damit Schwachstellen in der Verkleidung geschaffen
werden, wird der Tragkörper an diesen Stellen vor dem Aufbringen der Drahtelektrode
mit Aussparungen versehen, derart, daß das Gießharz durch die Elektrode unter den
aufgesetzten Armaturen hindurchgeführt wird. Die Befestigungsarmaturen können zur
Zentrierung der nackten Elektrode in der Gießform herangezogen werden.
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Der Erfindungsgedanke sei an Hand der Fig. 1 und 2 näher erläutert.
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Fig. 1 stellt einen Schnitt durch die fertig verkleidete Steuerelektrode,
Fig. 2 die Ansicht des Tragkörpers mit einer Drahtelektrode dar.
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1 ist der Tragkörper aus Kork oder Schaumstoff, 2 die Elektrode, 3
die Gießharzumhüllung und 4 die Befestigungsarmatur. Die Gießharzumhüllung 3 wird
mittels der Aussparung 5 im Tragkörper 1 durch die Elektrode 2 um die Befestigungsarmatur
4 herumgeführt.