DE2538482A1 - Gasisolierte hochspannungsleitungseinrichtung - Google Patents

Description

Dipl. mo. B. HOLZEB

«9 AUGSBURG

«um. Μ·*·

W.758

Augsburg, den 21. August 1975

Westinghouse Electric Corporation, Westinghouse Building, Gateway Center, Pittsburgh, Allegheny County, Pennsylvania 15222, V.St.A.

Gasisolierte Hochspannungsleitungseinrichtung

Die Erfindung betrifft eine gasisolierte Hochspannungsleitungseinrichtung zur übertragung elektrischer Energie. Insbesondere beinhaltet die Erfindung einen isolierenden Gußkörper, der als Abstandsstück zur Abstandhaltung einer

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Hochspannungsleitung innerhalb eines äußeren, geerdeten Rohrsystems dient.

Aus den US-Patentschriften 3 001 004, 3 001 005, 3 146 518, 3 222 625 und 3 230 301 ist es bekannt, die Dehnung von Abschirmungselementen zu beherrschen, die in Kunstharzgußkörpern eingebettet sind.

Die Erfindung bezweckt eine bessere Haftung zwischen dem Gußkörper und einem Abschirmelement.

Gemäß der Erfindung ist eine gasisolierte Hochspannungs· leitungseinrichtung durch einen Isolationskörper aus einer Kunstharzgußmasse mit einem darin eingebetteten, schraubenförmig gewundenen metallenen Leiter, der als elektrostatisches Abschirmelement dient, gekennzeichnet.

Zweckmäßigerweise findet ein schraubenförmig gewundenes hohles Rohr oder ein massiver Draht als elektrostatisches Abschirmelement Anwendung. Dieses elektrostatische Abschirmelement kann ge wünscht en falls als Erdleitung oder auch als Potentialanzapfung zu Potentialmeßzwecken oder als Anschluß für Spannungsverteilungszwecke verwendet werden.

Die beiden Enden des als schraubenförmige Spule aus-

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gebildeten Abschirmelements könen quer von der Abschirmfläche weggebogen sein und als mechanische Stütze während des Gießvorgangs und als Leiter für Erdungszwecke oder gewünschtenfalls als Anschlüsse benützt werden. Als Ergebnis ergibt sich eine gute Bindung zwischen dem einen kleinen Durchmesser aufweisenden hohlen Rohr bzw. dem massiven Draht und dem einbettenden Gießharz oder elastomerischen Werkstoff, insbesondere, wenn die Spulenwindungen mechanisch voneinander getrennt sind und das umgebende Isoliermaterial jede Windung des Abschirmelements vollständig einbettet.

Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beispielsweise näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer

gasisolierten Einrichtung zur elektrischen Leitungsübertragung, bei welcher geerdete Röhren in ihrem Inneren Hochspannungsleitungen beherbergen, die mittels IsolierabStandskörpern mit radialem Abstand von den

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ein geerdetes Außengehäuse bildenden Röhren gehalten werden,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung

eines Teils des in Pig. I gezeigten geerdeten Rohrsystems, welche einen scheibenförmigen Isolierabstandskörper mehr im einzelnen zeigt,

Fig. 3 einen vergrößerten Halbschnitt

durch den in Fig. 2 gezeigten Isolierabstandskörper mit einem schraubenförmig aufgewickelten elektrostatischen Abschirmelement aus Draht oder Rohrmaterial,

Fig. 4 eine Seitenansicht des elektro

statischen Abschirmelements,

Fig. hA ein wassergekühltes elektro

statisches Abschirmelement,

Fig. 5 eine Draufsicht auf das in

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Pig. 4 gezeigte elektrostatische Abschirmelement,

Pig. 6 eine Seitenansicht eines

ölisolierten Spannungstransformators mit einer Anschlußdurchführung,

Pig. 7 einen vergrößerten Halbschnitt

durch die Anschlußdurchführung des in Fig. 6 gezeigten Transformators ,

Fig. 8 . eine Draufsicht der in Fig. 7

dargestellten Anschlußdurchführung,

Fig. 9 eine vergrößerte Teilansicht

der Befestigungselemente einer möglichen Befestigungsvorrichtung zum Anschluß der äußeren Enden des in Fig. 4 gezeigten elektrostatischen Abschirmelements,

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Fig. 10 einen Teilschnitt entlang der

Linie X-X in Fig. 9,

Fig. 11 eine Teilansicht der gegenüber

liegenden Seite des Flansches der in Fig. 7 gezeigten Anschlußdurchführung mit den Befestigungsmitteln zur Herstellung einer Verbindung des seitwärts von dem sehraubenförmigen elektrostatischen Abschirmelement nach Fig. 4 sich erstreckenden Leiters,

Fig. 12 einen Schnitt entlang der Linie XII-XII

in Fig. 11, und

Fig, 13 einen Axialschnitt durch eine ab

gewandelte Ausführungsform eines Abstandskörpers, der etwa ähnlich demjenigen nach Fig. 3 ist, jedoch eine Dehnungsverbindung mit dem inneren Hochspannungs leiter aufweist.

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Pig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer gasisolierten Leitungseinrichtung 1 mit gasisolierten geerdeten Röhren 3.

Fig. 1 zeigt die im wesentlichen nach oben ragenden Röhren 3, die in ihrem Inneren Hochspannungsleiter 5 beherbergen, wie in Fig. 2 deutlicher dargestellt ist. Der innere Hochspannungsleiter 5 ist rohrförmig ausgebildet und kann mit anderen, seitlich angeordneten Zuführungsleitern 5A und 5B verbunden sein.

Fig. 3 zeigt einen Isolierab3tandskörper 7» der zur starren Halterung des Hochspannungsleiters 5 bzw. 5A bzw. 5B innerhalb de3 ein geerdetes Außengehäuse bildenden Leitungsrohres 3 dient. Der Isolierabstandskorper 7 enthält ein elektrostatisches Abschirmelement, das in den Figuren k und 5 mehr im einzelnen dargestellt ist. Gemäß den Figuren 4 und 5 weist das Abschirmelement die Form eines schraubenförmig aufgewundenen Drahtes oder Rohres 9 auf, dessen beide Enden 9A und 9B seitwärts nach außen zur Bildung geeigneter Anschlüsse 11,13 gebogen sind. Das elektrostatische Abschirmelement ist in einer Gußharzmasse 15 eingegossen, beispielsweise ein Epoxid- oder Polyesterharz. Ein besonders geeignetes rißbeständiges

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Gießharz 15 ist in der US-PS 3 434 087 beschrieben.

In elektrischen Baugruppen werden oft leitende Abschirmungen zur Steuerung oder Verringerung der Spannungsgradienten an oder in der Nähe von Ecken, scharfen Kanten oder anderen leitenden Flächen verwendet. Abschirmungen werden außerdem zur Steuerung dee Spannungsgradienten entlang der Oberflächen und innerhalb von Isolierwerkstoffen verwendet.

Eine elektrostatische Abschirmung muß in den meisten Fällen verhältnismäßig glatte Oberflächen ohne scharfe Ecken und ohne Vorsprünge der den elektrischen Feld ausgesetzten Flächen aufweisen. Folglich werden oft Torusflächen, Kugelflächen und andere kontinuierliche Flächen als Abschirmungen in isolierenden Medien verwendet.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß es sehr schwierig ist, eine gute Bindung oder Haftung, die für eine wirksame elektrische Abschirmung erheblich ist, zwischen großen glatten Metalloberflächen und einer einbettenden Harzmasse zu erzielen. Daher wurden schon verschiedene Gestaltungen, Werkstoffe und Techniken zur Verbesserung der Bindung benützt. Perforierte Folien und feine Gitter arbeiten zwar

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annehmbar, sind jedoch schwierig herzustellen und während des Gießens zu haltern und auch das Anbringen von Leitern zu Erdungszwecken ist schwierig.

Die Erfindung beinhaltet eine Möglichkeit zur Herstellung einer elektrostatischen Abschirmung, die in einen Gußharzkörper 15 eingebettet ist. Ein zylindrischer hohler rohrförmiger oder massiver Leiter 9 ist schraubenförmig in Form der gewünschten Oberfläche aufgewunden. Die Windungen der so gebildeten Spule müssen gewünschtenfalls zur Herstellung der Steifigkeit der Abschirmung zusammengekittet, gelötet, geschweißt oder auf andere Weise aneinander befestigt werden. Die besten Ergebnisse sind erhältlich, indem die Windungen 17 mechanisch voneinander getrennt werden, so daß das Kunstharz 15 jede Windung 17 vollständig einkapseln kann. Die beiden Enden 9A und 9B der Spule 9 können von der Abschirmfläche weg gebogen werden und als mechanische Halterung während des Gießens sowie als Leitungsanschlüsse 11, 13 für Erdungszwecke verwendet werden. Die Enden 11, 13 können so ausgebildet oder besonders vorbereitet sein, daß sie Verbindungs- oder Befestigungselemente für elektrische oder mechanische Verbindungen aufnehmen können. Diese Enden können außerdem al3 Einlaß und Auslaß für ein Kühlmittel verwendet

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werden, sofern die Spule aus rohrförmigem Material besteht.

Die erfxndungsgemäße Gestaltung bietet gegenüber bekannten Anordnungen beträchtliche Vorteile₀ Diese Vorteile sind im einzelnen:

1. Rohr- oder drahtförmige Leiter 9 kleinen Durchmessers sind leicht erhältlich und billig;

2. Rohr- oder drahtförmige Leiter 9 weisen glatte gleichförmige Oberflächen auf;

3. Rohr- oder Drahtmaterial mit kleinem Durchmesser ist leicht verformbar;

4. E3 ergibt sich eine gute Bindung zwischen dem einbettenden Harz 15 und dem einen kleinen Durchmesser aufweisenden Draht- oder Rohrmaterial 9, sofern die Spulenwindungen 17 einen gegenseitigen Abstand aufweisen;

5. Zusammengesetzte Flächen, beispielsweise eng gewickelte Spulen, ergeben eine gute elektrische Abschirmung, wenn 3i e glatt sind;

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6. Es besteht keine Nowendigkeit zur Herstellung elektrischer oder mechanischer Verbindungen mit einer Spule an der Ab s chi rmfla ehe;

7. Schraubenförmig gewundene Spulen können sehr starr ausgeführt werden, was zur Sicherstellung der richtigen Anordnung im Gußharz beiträgt und die Handhabung und Aufbewahrung vereinfacht;

8. Elektrische und mechanische Anschlüsse können leicht an den Spulenenden hergestellt werden;

9. Die Abmessungen können in engen Grenzen gehalten werden; und

10.Bei Verwendung von Rohrmaterial kann die Spule auch als Kühlsystem Anwendung finden.

Die Erfindung kann auch in Anschlußdurchführungen 19 Verwendung finden, wie sie in den Figuren 7 und 8 dargestellt sind, welche eine Spannungstransformatordurchführung zeigen. Diese Durchführung 19 kann bei einem Spannungstransformator 21 der in Fig. 6 gezeigten Bauart verwendet werden. Bei einer solchen Einrichtung ist es freilich

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erforderlich, einen isolierten Leiter 23 in die Einrichtung hineinzuführen. Anhand der Figuren 7 und 8 ist ersichtlich, daß wiederum ein schraubenförmig aufgewundenes Element aus Draht- oder Rohrmaterial 9 vorteilhaft verwendet werden kann, welches eine gute Bindung bzw. Haftung mit dem einbettenden Harz 15 ergibt, das zum Gießen des Teils verwendet wird. Außerdem kann der rohrförmige Leiter 17A zum Hindurchleiten eines Kühlmittels zur Kühlung der Abschirmung 9 verwendet werden, wie in Fig. 4A der Zeichnungen dargestellt ist_e

Die zur Befestigung der Leiterenden 11, 13 der elektrostatischen Abschirmung 9 verwendeten Befestigungsteile sind aus den Figuren 9 bis 12 ersichtlich, gemäß welchen Befestigungsschrauben 25, 27, die nicht nur einen Halteflanschteil 19A zwischen zwei einander gegenüberliegenden Metall flanschen 29 und 30 halten, sondern auch den äußeren Rand der Transformatordurchführungsbüchse 19 fest in seiner Lage halten. Der äußere Leiter 11 kann gemäß Fig. 11 mittels Schrauben 27 an einem Anschlußteil 32 befestigt sein, welches seinerseits mittels Schrauben 27 an den Halteflansch 19A befestigt ist. Die Figuren 9 und 10 zeigen eine ähnliche Konstruktion,mittels welcher der elektrische Leiter 13 befestigt ist.

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Pig. 13 zeigt eine Abwandlung der Abstandskörperkonstruktion nach den Fig. 2 und 3. Hierbei ist der Abstandskörper 3^ an den inneren Hochsp annungs leiter 5' angegossen und gewünschtenfalls kann eine Dehnungsverbindung 5" vorgesehen sein. Die Abstandskörper 7, 3¹J werden mit gegenseitigen Abständen entlang des gasisolierten Rohres 3 angeordnet, welch letzteres ein geeignetes isolierendes Gas 35 enthält, beispielsweise Schwefelhexafluorid (SPg). Die Abstandskörper 7, 3^ halten den Hochspannungsleiter 5 in sicherem Abstand von dem äußeren metallenen Rohr 3. Fig. 13 zeigt wiederum die Verwendung eines schraubenförmig gewundenen Draht- oder Rohrelements, welches eine gute Bindung zwischen dem Gießharz 15 und dem elektrostatischen Abschirmelement 9 ergibt.

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Claims (6)

1. Patentansprüche

   ^^ Iy Gasisolierte Hochspannungsleitungseinrichtung, gekennzeichnet durch einen Isolationskörper (7; 19; 34) aus einer Kunstharzgußmasse mit einem darin eingebetteten, schraubenförmig gewundenen metallenen Leiter (9), der als elektrostatisches Abschirmelement dient.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch I,,-dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Leiter (9) aus Rohrmaterial besteht.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekefinr,. zeichnet, daß mindestens ein Ende des Leiters (9) zur Bildung eines Anschlusses radial nach außen geführt ist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Enden (9A, 9B) des Leiters (9) zur Bildung von Anschlüssen radial nach außen geführt sind.
5. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche. 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß diese ein gasisoliertes Rohrleitersystem ist, welches ein äußeres geerdetes Metallrohr (3) und einen darin angeordneten Hochspannungsleiter (5) sowie

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   mindestens einen durch den genannten Isolationskörper (7) gebildeten Abstandskörper aufweist.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte schraubenförmig gewundene Leiter (9) von einem Kühlmittel durchströmt ist.

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