DE2545832C2 - Generatorableitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft das Endstück einer einphasig metallgekapselten Generatorableitung gemäß dem &o Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Ableitungen von Generatoren hoher Leistung an Blocktransformatoren sind wegen der dabei anfallenden hohen Spannungen und Ströme relativ großvolumig. So ist beispielsweise nach den neuen Auslegungsrichtlinien b5 der Kraftwerksbetreiber für Generatorableitungen mit einer Generatorleistung von !700 MVA bei Selbstkühlune am Blocktransformatoranschluß ein Leitungsdurchmesser von 760 mm und ein Hüllrohrdurchmesser von 1500 mm erforderlich. Entsprechend groß und schwer sind die diesen Leistungsanforderungen entsprechenden Blocktransformatoren, die die zugeführte Mittelspannung auf Hochspannung von 380/220 kV bochtransformieren.

Der zylindrische Innenleiter für jede Phase ist dabei von einem äußeren gasdicht gekapselten Hüllrohr umgeben. Um den Zutritt von Feuchtigkeit und Staub zu vermeiden, ist das Hüllrohr mit Preßluft gefüllt, die einen Überdruck von etwa 200 mm Wassersäule gegenüber dem Außendruck besitzt Der Innenleiter und das ebenfalls elektrisch leitende Hüllrohr sind für jede der Drehstromphasen von phasenverschobenen Strömen durchflossen, um die Kurzschlußkräfte zwischen den Phasenleitern niedrig zu halten und die Zentrierung des Innenleiters zu gewährleisten.

Um Längenänderungen der Hüllrohre als Folge von Schwankungen der Umgebungstemperatur aufzunehmen und damit das Auftreten mechanischer Spannung in axialer Richtung der Ableitung zu verringern, sind die einzelnen Hüllrohre in bestimmten Abständen mit balg- oder wellrohrartigen Ausdehnungskompensatoren versehen.

Wegen der auftretenden Toleranzprobleme gestaltet sich der Anschluß der Generatorableitungen an den Blocktransformator stets relativ schwierig und arbeitsaufwendig. So ist beispielsweise beim Anschluß an Blocktransformatoren mit einer Scheinleistung von 725 MVA mit Toteranzen von etwa ±50 mm in horizontaler und vertikaler Richtung zu rechnen. Zum Ausgleich dieser Toleranzen setzt man üblicherweise geeignete Zwischenstücke ein. Dies ist jedoch mit aufwendigen Umrüstarbeiten verbunden.

Eine andere Methode, um die beim Anschluß der Generatorablcitungen an den Blocktransformator auftretenden Lageabweichungen auszugleichen, besteht darin, an der Kupplungsslelle das Hül'rohr mit vergrößerten Flanschen zu versehen, um eine hinreichend große Mindestauflagefläche der sich flächenmäßig nur teilweise überlappenden, aneinanderliegenden Flansche zu gewährleisten. Das Aneinanderpressen der zu verbindenden Flansche erfolgt dann durch von außen aufgesetzte Klemmen, weil wegen der Lagerabweichungen die Bohrungen in den Flanschen zur Aufnahme der Verbindungsschrauben nicht fluchtend sind und damit eine direkte Verschraubung der Flansche nicht mehr möglich ist. Dies setzt jedoch eine außerordentlich stabile Gestaltung der Flansche voraus, um die an der Verbindungsstelle zwischen Hüllrohr und Flansch auftretenden Kräfte zerstörungsfrei aufzunehmen. Die Vergröberung des Flanschdurchmessers wirft darüber hinaus räumliche Probleme auf, da der Raumbedarf für jeden einzelnen GeneratorableitungsanschluQ vergrößert wird. Entsprechend muß an der transformatorseitigen Anschlußstelle der Abstand zwischen den einzelnen Phasenzweigen der Generatorableitung vergrößert werden. Daher ist auch diese Art des Toleranzausgleiches mit hohen Kosten belastet.

Aus der US=PS 30 36 148 ist eine Generatorableitung der vorbeschriebenen Art bekannt, bei der jedes Hüllrohr an seinem transformatorseitigen Ende über einen faltenbalgartig ausgebildeten rohrförmigen Ausdehnungskompensator an dem den primärseitigen Anschluß umgebenden Gehäuseteil des Transformators angeflanscht ist. Der Innenleiter ist über Dehnungsbänder mit den Primäranschlüssen des Transformators verbunden. Der Nachteil dieser bekannten Anordnung be-

steht vor allem darin, daß zwar das Hüllrohr, nicht aber der Innenleiter allseitig schwenkbar ist Dadurch verändert sich der Abstand zwischen Hüllrohr und Innenleiter in Abhängigkeit vom Schwenkwinkel und damit auch die Spannungsfestigkeit, so daß der Abstand zwischen Innenleiter und Hüllrohr, d. h. der Hüllrohrdurchmesser vergrößert werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Generatorableitung der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß die bauseitig auftretenden Toleranzen zwischen den Generatoränschlüssen und den primärseitigen Eingangsklemmen des zugeordneten Blocktransformators ausgeglichen worden können, ohne daß speziell angefertige Zwischenstücke verwendet werden müssen und ohne den Durchmesser der Hüllrohre zu vergrößern.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Merkmalskombination gelöst.

Dadurch ist erreicht, daß die Phasenzweige der Generatorableitung auch bei größeren Toleranzen so bemessen werden können, als ob diese Toleranzen nicht vorhanden wären. Es ist auch bei größeren Toleranzen weder erforderlich, überdimensionierte Hüllrohre zu verwenden noch durch speziell angefertigte und daher kostspielige Zwischenstücke einen entsprechenden Toleranzausgleich herbeizuführen. Außerdem besteht die Möglichkeit, daß etwa ein Austausch der Blocktransformatoren auch dann ohne großen Montageaufwand durchgeführt werden kann, wenn die Primäranschlüsse der Transformatoren — etwa bei unterschiedlichen Fabrikaten oder Typenwechsel — in ihrer mechanischen Anordnung von dem auszuwechselnden Transformator abweichen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Durch die im Patentanspruch 1 angegebene Maßnahme wird erreicht, daß die elektrische Leitfähigkeit des Hüllrohres Jber den Ausdehnungskompensator gewährleistet ist.

Durch das im Patentanspruch 5 angegebene Merkmal ist eine Schwingungs- und Schallentkopplung zwischen Hüllrohr und Blocktransformatorgehäuse erreicht.

Das im Patentanspruch 7 angegebene Merkmal ermöglicht eine weitere Piatzersparni;, durch die die einzelnen Phasenzweige der Hüllrohre so eng benachbart montiert werden können, wie dies ohne Ausdehnungskompensatoren bei idealen Toleranzen möglich wäre.

Ein Ausführungsbeispicl der Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 tine Seitenansicht von Blocktransformator und Generatorableitung in teilweise schnittbildlicher Darstellung,

F i g. 2 einen Längsschnitt des gelenkigen Teiles des in F i g. 1 dargestellten Phasenzweiges der Generatorableitung.

Fig.3 einen Querschnitt durch den gelenkigen Teil nach Fig. 2 entlang der Schnittlinie III-1II und

Fig. 4 eine Draufsicht auf die den drei Phasenzweigen zugeordneten Generatorableitungen in Richtung C (Fig. 1).

Gemäß Fig. I enthält das Gehäuse 1 einen Blocktransformator. Dieser ist hochspannungsseitig mit einem Abgang 2 und niederspannungsseitig mit einer Generatorableitung versehen, von der ein Phasenzweig 3 dargestellt ist, dessen Ei/i-siück 4 schräg nach unten vom nicht dargestellten Generatoranschluß zum Gehäuse 1 des Blocktransformators verläuft. Wie aus dem geschnitten dargestellten Endstück 4 des gezeigten Phasenzweige:: der Generatorableitung ersichtlich ist, besteht dieser aus einem zylindrischen Innenleiter 5 sowie einem äußeren, zum Innenleiter konzentrisch angeordneten gasdicht gekapselten Hüllrohr 6.

Das schräg nach unten verlaufende Endstück 4 des dargestellten Phasenzweiges 3 der Generatorableitung ruht auf Hüllrohrlagern 7 und 8, die auf im Boden verankerten Trägern 9 befestigt sind. Der Innenleiter 5 ist

to durch Stützisolatoren 10 gegen die Innenwandung des Hüllrohres 6 gehalitert

Der Innenleiter 5 ist in F i g. 1 dargestellten Endstükkes 4 des Phasenzweiges 3 besitzt etwa in seiner Mitte ein Gelenk 11 (drittes Gelenk). In Höhe dieses dritten Gelenkes 11 weist das Hüllrohr 6 einen balg- oder wellrohrartigen Ausdehnungskompensator 12 aus Aluminium auf.

Diese Gestaltung des Ausdehnungskompensators hat den Vorteil, daß er in axialer Richtung kompressibel ist, so daß Schaden am Hüllrohr durch <?v mit Längenänderungen verbundenen Kraftwirkungen 'lusgeschiossen sind. Neben seiner Axialkompressibilität wird durch die balgartige Gestall ung des Ausdehnungskompensators 12 auch eine gewisse Schwenkarbeit der mit ihm verbundensn Hüllrohrteile gegeneinander erreicht. Daher können die Achsen der durch einen Ausdehnungskompensator verbundenen Hüllrohrteile einen von 180° verschiedenen Winkel einschließen, ohne daß Beschädigungen an Hüllrohrteilen oder am Ausdehnungskompensator auftreten Wegen der gleichzeitigen Schwenkbarkeit des Innenleiters 5 um etwa den gleichen Drehpunkt bleiben dabei die Abstände zwischen Innenleiter und Hüllrohr gleich.
Außer dem beschriebenen Ausdehnungskompensator 12 weist das Hüllrohr 6 einen weiteren zwischen dem Hüllrohrlager 8 und dem Transformatorgehäuse 1 angeordneten Ausdehnungskompensator 13 auf. Dieser ist vorzugsweise aus einem elastischem, nichtleitendem Material, beispielsweise Neopren, hergestellt. Damit läßt sich eine gute Schwingungs- und damit Schallentkopplung der anliegenden Hüllrohrabschnitte erreichen.

Der an den Ausdehnungskompensator 13 zum Transformatorgehäuse 1 angrenzende Hüllrohrabschnitt endet in einem Flansch 14. Dieser weist aufgrund des gelenkigen Ausdehnungskompensators 13 ebenfalls eine allseitige Schwenkbarkeit in radialer Richtung auf. Dieser Schwenkbarkeit überlagert ist eine allseitige Schwenkbarkeit des zwischen den Ausdehnungskompensatoren 12 und S3 gelegenen Hüllrohrabschnitts aufgrund des Gelenkes 11,12. Damit weist der schräg nach unten verlaufende und an Flansch 14 endende Teil 6 des 1 iülliohres zwei gleichartige Gelenkstellen auf.
Die elektrisch leitende Verbindung zwischen der Transformatordurchführung 18 und dem Innenleiter 5 erfolgt durch metallische, hochflexible Dehnungsbänder 19, so daß ohne Schwierigkeiten ein auftretende Nicht-Planparallität zwi-chen der Stirnfläche der Durchführung 18 und der Stirnfläche des Innenleiters 5 sowie Toleranzen in axialer Richtung an der Kontaktstelle ausgeglichen werden.

Das beidseitig mit Flanschen 16 und 17 versehene Anschlußstück 15 kann somit auch beim Auftreten von beträchtlichen Tole/anzen zwischen den Anschlußstel-

b5 len ohne großen Aufwand mit dem Transformatorgehäuse 1 und dem Flansch 14 des schräg nach unten verlaufenden Hüilirohrteiles 6 verschraubt werden. Durch die eine allseitige Beweglichkeit des Endstückes

6 vermittelnden Elemente 11, 12, 13, 19 ist es leicht möglich, eine planparallele Lage der Flansche 14 und 17 sowie eine fluchtende Ausrichtung der mit diesen Flanschen verbundenen Hüllrohrabschnitte 6 und 15 herbeizuführen. Die Flanschverbindung 14, 17 ist dabei auch beim Auftreten der maximal zulässigen Toleranzen wegen der vorteilhaften Gestaltung des Endstückes 4 des Phasenzweiges 3 weitgehend von seitlichen Deformationskräften frei.

Die beiden bereits erwähnten Hüllrohrlager 7 und 8 haben unterschiedliche Funktionen und einen unterschiedlichen Aufbau. Das oben liegende generatorseitige Hüllrohrlager 7 ist als Festlager ausgebildet. Das untere transformatorseitig angeordnete Hüllrohrlager 8 dagegen gestattet die Schwenkung des Hüllrohres senk- ι ί recht zu dessen Achse in zwei senkrecht aufeinanderstehenden Richtungen. Die zum Schwenken notwendige Kraft kann hydraulisch oder mittels Zug- oder Druckschrauben aufgebracht werden.

F i g. 2 zeigt einen Längsschnitt durch die Gelenkverbindung 11, 12. Diese ist im Ausführungsbeispiel als Kreuzgelenk ausgeführt. Dessen Gestaltung wird durch den in F i g. 3 dargestellten Schnitt entlang der Schnittlinie IH-III verdeutlicht. Am generatorseitigen Teilstück des Innenleiters 5 sind zwei einander auf Abstand gegenüberliegende, U-förmige Rechteckprofile 22 isoliert angebracht. Zwischen je zwei einander parallel gegenüberliegenden Flächen der Rechteckprofile 22 ist ein quadratischen Querschnitt aufweisendes Schwenkrohr 21 um eine Achse A 1 schwenkbar gelagert. An den beiden freien Flächen des Schwenkrohres 21 ist ein weiteres Paar von U-förmigen Rechteckprofilen 23 um eine Achse A 2 schwenkbar gelagert, das an seinem anderen Ende im transformatorseitigen Teil des Innenleiters 5 verankert ist. Damit wird eine Beweglichkeit um die beiden senkrecht aufeinandcrstehenden Achsen A 1 und A 2 erreicht. Ein derartiges Kreuzgelenk ist einfach aufgebaut und kann daher mit geringem Kostenaufwand gefertigt werden. Trotz des geringen Aufwandes wird eine allseitige Schwenkbarkeit bei hoher Robustheit und Zuverlässigkeit erreicht.

Das Kreuzgelenk ist gegen die Innenleiterteile 5 isoliert, um einen Stromfluß über die beweglichen Teile des Kreuzgelenkes zu vermeiden. Der Stromfluß erf*'Igt vielmehr über metallische Bänder 24, die peripher an beiden Innenleiterteilen so befestigt sind, daß sie den Schwenkbewegungen des Gelenkes folgen können. Durch die Trennung von mechanischer Gelenkfunktion und elektrischer Leitungsfunktion wird ein gleichbleibend niedriger Kontaktwiderstand zwischen den Innenleiterteilen gesichert und die Dimensionierung des Kreuzgelenkes nicht durch Einbeziehung der notwendigen Stromleitfähigkeit über das Gelenk bestimmt.

Anstelle des Kreuzgelenkes kann selbstverständlich auch ein Kugelgelenk verwendet werden.

In F i g. 4 ist eine Draufsicht in Richtung C der den drei nebeneinanderliegenden Phasenzweigen der Generatorableitung zugeordneten Endstücke 6 dargestellt. Die baugleichen und einander entsprechenden Ausdehnungskompensatoren 12 sind dabei in den Hüllrohren 6 so angeordnet, daß jeweils zwei benachbarte Ausdehnungskompensatoren 12 in axialer Richtung gegeneinander versetzt sind. Dieselbe versetzte Anordnung wurde für die Ausdehnungskompensatoren 13 gewählt. Durch diese Maßnahme wird vermieden, daß die über den Hüllrohrdurchmesser etwas hinausstehenden Ausdehnungskompensatoren einander gegenüberliegen. Damit kann der Abstand zwischen benachbarten Generatorableitungen so klein gehalten werden, wie es ohne Ausdehnungskompensatoren bei idealen Toleranzverhältnissen zwischen Generator und zugeordneten Blocktransformalor möglich wäre.

Hicr/.u 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Endstück einer einphasig metallgekapselten Generatorableitung zwischen einem Generator hoher Leistung und einem Blocktransformator, je Phasenzweig bestehend aus einem starren an die durchgeführten Anschlüsse des Blocktransformators durch Dehnungsbänder angeschlossenen Innenleiter und einem diesen konzentrisch umgebenden, zylindrischen, gasdichten Hüllrohr, an dem der Innenleiter durch Stützisolatoren gehaltert ist, das zur Aufnahme von temperaturschwankungsbedingten Längenänderungen in Abständen ringartige Ausdehnungskomperatoren aufweist und das mit einem Stützlager gegen einen Festpunkt abgestützt ist, wobei der transformatorseitige Ausdehnungskompensator in Form eines allseitig schwenkbaren Gelenkes ausgebildet ist, gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale, daß das Hüllrohr (6) des Endstückes (4) für jeden Phasenzweig zwei im Abstand voneinander angeordnete, durch jeweils einen Ausdehnungskompensator (12, 13) realisierte, allseitig schwenkbare Gelenke aufweist, daß der Innenleiter (5) auf Höhe des transformatorfernen (12) der beiden Ausdehnungskompensatoren (12,13) ein allseitige Schwenkungen ermöglichendes Gelenk (U) aufweist, das am Innenleiter (5) gegen diesen elektrisch isoliert befestigt und durch stromführende metallische Bänder (24) überbrückt ist.

2. Endstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das am Jnnenltlter (5) befestigte Gelenk (11) ein Kugelgelenk ist.

3. Enstück nach Anspruch ., dadurch gekennzeichnet, daß das am Innenleiter (5) befestigte Gelenk (11) ein Kreuzgelenk (21,22,23) ist

4. Endstück nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnungskompensatoren (12,13) aus Aluminium gefertigt sind.

5. Endstück nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß der transformatornahe Ausdehnungskompensator (13) aus Neopren gefertigt ist.

6. Endstück nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Endstück (4) für sich hydraulisch oder durch Zug- und Druckschrauben mittels des Stützlagers (8) quer zu seiner Längsachse in zwei senkrecht aufeinanderstehenden Richtungen schwenkbar ist.

7. Endstück nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechende Ausdehnungskompensatoren (12, 13) benachbarter Hüllrohre (6) verschiedener Phasenzweige in axialer Richtung gegeneinander versetzt sind.

55