DE3133999A1 - Gasisolierte durchfuehrung - Google Patents

Description

"Gasisolierte Durchführung"

Die Erfindung betrifft eine gasisolierte Durchführung zur Verwendung bei Hochspannungsgeräten. Insbesondere betrifft die Erfindung eine verbesserte gasisolierte Durchführung mit einem Kondensator zum Ausgleichen eines über die Oberfläche eines .Isolatorrohrs aus Porzellan hinweg bestehenden elektrischen Felds zwecks Erhöhung der Aushaltespannung der Durchführung und mit einer Einrichtung zum Kühlen eines (elektrischen) Leiters. .

Es sind bereits verschiedene gasisolierte Durchführungen bekannt, die zur Isolierung eines eine hohe Spannung führenden Leiters ein Isoliergas, wie Schwefelhexafluorid (SFg), verwenden.

Beispielsweise beschreibt das JA-Gbm 54-18 720 eine gasisolierte Durchführung, bei welcher ein Porzellan-Isolatorrohr in zwei Kammern unterteilt ist, indem in das Isolatorrohr mit festem Sitz ein Kondensator eingesetzt ist, der durch luftdichte Einbettung einer Elektrode in ein an der Außenfläche eines Leiters angebrachtes wärmehärtendes (Kunst-)Harz hergestellt ist. Die Kammer, welche den Basisteil des eine hohe Spannung führenden Leiters umgibt und mit dem Porzellan-Isolatorrohr nicht in Verbindung steht, ist mit einem Gas unter hohem Druck gefüllt, während die Kammer, deren Außenwand durch das Isolatorrohr gebildet wird, mit einem Gas unter einem vergleichsweise niedrigen Druck gefüllt ist. Auf diese Weise wird ein Platzen des Isolatorrohrs verhindert und eine hohe Aushaltespannung der Durchführung gewährleistet. Diese bisherige gasisolierte Durchführung, die keine Mittel zum Kühlen des Leiters aufwei.st, ist jedoch mit den Nachteilen behaftet, daß sich der Leiter bei der Stromanlegung erwärmt und damit eine Erhöhung seines elek-

trischen Widerstands sowie eine Verringerung seiner Stromübertragungsleistung erfährt.

Im EPRI R&D Status Report (EPRI Journal Okt. 1979, S.48) sind eine gasisolierte Durchführung, die mit einem Kondensatorkern aus· mit Epoxyharz imprägniertem Papier versehen ist, sowie eine gasisolierte Durchführung beschrieben, deren aus Porzellan bestehendes Isolatorrohr mit einem alizyklischen, mit gasförmigem Schwefelhexafluorid (SF_fi) aufgeschäumten Epoxyharz ausgefüllt ist. Keine dieser Durchführungen weist jedoch eine Einrichtung zum Kühlen des Leiters auf.

Bekannt ist'auch eine gasisolierte Durchführung (Fig. 1), die mit einer Leiter-Kühleinrichtung versehen ist, einen ein Platzen des Porzellan-Isolatorrohrs ausschließenden Aufbau besitzt und eine hohe Aushaltespannung gewährleistet. Bei dieser bisherigen Durchführung umschließt ein im wesentlichen zylindrischer, in Reihenschaltung angeordneter Potentialsteuer-Kondensator 3 einen in ein Porzeülan-Isolatorrohr·1 eingesetzten, zylindrischen Leiter 2, um dabei ein über die Oberfläche des Isolatorrohrs bestehoüdes elektrisches Feld auszugleichen bzw. zu entzerren (to equalize) und die Aushaltespannung der Durchführung zu erhöhen. Der Unterteil des Reihenkondensators 3 ist mittels einer Halterung oder Abstützung 4 • an einem das Rohr tragenden Metallteil 5 befestigt, während sein Oberteil mittels eines zylindrischen Halte-Metallteils 6 an einem Rohrkopf-Kühlgehäuse 7 befestigt ist. Der Reihenkondensator 3 bildet in seinem Inneren eine Kammer 8, die mit Schwefelhexafluorid (SF,-) unter ■ hohem Druck, als Isoliergas, gefüllt ist. Außerhalb des Reihenkondensators 3 befindet sich eine Kammer 9, die mit gasförmigem Schwefelhexafluorid unter niedrigem Druck füllbar ist. Diese bisherige gasisolierte Durchführung besitzt daher einen explosionssicheren Aufbau, bei dem das Isolatorrohr aus Porzellan nicht unmittelbar mit dem

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hohen Druck beaufschlagt wird. Das in der Kammer 8 befindliche Hochdruck-Isoliergas tritt über eine Öffnung 2a im Unterteil des zentralen Leiters 2 in diesen ein. . Bei Erwärmung im Leiter steigt das Isoliergas in das

5· Kühlgehäuse 7 hoch, um nach seiner Abkühlung in letzterem wieder abzusinken. Dieses Hochsteigen und Absinken des Isoliergases erfolgt dabei ständig, so daß der Leiter 2 unter Erhöhung seiner Stromübertragungsleistung wirksam gekühlt wird. ^:

.

Bei dieser bisherigen gasisolierten Durchführung befindet sich jedoch die Rückströmstrecke des Isoliergases an der Außenseite des zentralen Leiters 2. Da der Kondensator 3 einen sich (nach unten) vergrößernden Durchmesser besitzt, nähern sich die Außenwand eines Teils des Kondensators 3 sowie die Außenwand des zylindrischen Halte-Metallteils 6 der Innenwand(fläche) des Porzellan-Isolatorrohrs an. Infolgedessen wird das über die Oberfläche dieses Isolatorrohrs hinweg bestehende elektrische Feld örtlich verstärkt, wodurch die Aushaltespannung der gasisolierten Durchführung herabgesetzt wird und Schwie- · rigkeiten bei ihrem Zusammenbau hervorgerufen werden. Diese bisherige gasisolierte Durchführung ist zudem mit dem weiteren Nachteil behaftet, daß bei einer Schlag- oder Stoßeinwirkung, etwa bei einem Erdbeben, der Kondensator 3 mit der Innenfläche des Porzellan-Isolatorrohrs in Berührung kommen kann, wodurch Störungen hervorgerufen werden. .

Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Schaffung einer verbesserten gasisolierten Durchführung, die eine erhöhte Aushaltespannung (withstand voltage) besitzen und sich "einfach zusammensetzen lassen soll und bei der auch bei Stoß- oder Schlageinwirkung auf die Durchführung der Kondensator und das .Porzellan-Isolatorrohr nicht miteinander in Berührung kommen.

Bei dieser gasisolierten Durchführung soll außerdem der zentrale Leiter wirksamer gekühlt werden können, als dies bisher möglich war. Darüber hinaus soll diese Durchführung auch eine erhöhte Stromübertragungsleistung besitzen.

Diese Aufgabe wird bei einer gasisolierten Durchführung

'der angegebenen.Art erfindungsgemäß gelöst durch einen rohrförmigen Leiter, durch ein den Leiter umschließendes Porzellan-Isolatorrohr, durch einen im wesentlichen zylin-' drischen Kondensator, der im Raum zwischen dem Leiter und dem Isolatorrohr angeordnet ist, dessen Oberteil luftdicht mit dem rohrförmigen Leiter verbunden ist und dessen Unter teil mittels eines Verbindungselements unter Herstellung einer luftdichten Abdichtung an einem Tragelement des Porzellan-Isolatorrohrs angebracht ist, so daß an seiner Innen- .und Außenseite getrennte Isoliergasräume festgelegt sind, durch ein an der Oberseite des Isolatorrohrs angeordnetes Kühlgehäuse mit einem elektrisch mit dem rohrförmigen Leiter verbundenen Anschluß und durch ein in den rohrförmigen Leiter eingesetztes hohles Innenrohr, das mit dem Inneren des Kühlgehäuses'kommuniziert, am unteren Ende offen ist und weiterhin an der Unterseite des·Kühlgehäuses angebracht ist, derart, daß ein zwischen Innenrohr und rohrförmigen! Leiter festgelegter Durchgang mit dem Inneren des Kühlgehäuses kommuniziert und mithin ein Kühlgas durch das Innere des Kühlgehäuses sowie längs der Innen- und Außenflächen des Innenrohrs umwälzbar ist.

Im folgenden ist", eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindungim Vergleich zum Stand der Technik anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer bisherigen gasisolierten Durchführung und 35

Fig. 2 eine Fig. 1 ähnelnde Darstellung einer gasiso— lierten Durchführung mit Merkmalen nach der Erfindung.

Fig. 1 ist eingangs bereits beschrieben worden.

Bei der in Fig. 2 dargestellten gasisolierten Durchführung gemäß der Erfindung ist der obere Endteil eines in Reihenschaltung .angeordneten Potentialsteuer-Kondensators 3 luftdicht am zentralen Leiter 2 befestigt. Im inneren des Kondensators 3 ist ein Hochdruck-Gasraum 8 festgelegt, während sich an seiner Außenseite ein Niederdruck-Gasraum 9 befindet. Der in der Nähe des unteren Endes (der Durchführung) befindliche Abschnitt ist durch ein den zentralen Leiter 2 umschließendes Isolier-Abständstück 15 abgetrennt. In den zentralen Leiter 2 ist ein unterseitig offenes Innenrohr 11 eingesetzt, das an Innen- und Außenseite (je) einen Kühlgasdurchgang festlegt. Das Innenrohr 11 ist so an der Unterseite des Kühlgehäuses'7 befestigt, daß der innere Kühlgasdurchgang mit dem Unterteil des Kühlgehäuses 7 und der äußere Kühlgasdurchgang mit dem Oberteil des Kühlgehäuses 7 kommuniziert. Ein Kühlgas zirkuliert dabei .über eine Strömungsbahn aus dem Kühl— gehäuse 7 sowie Außen- und Innenflächen des Innenrohrs 11 und des zentralen Leiters 2. Im Kühlgehäuse 7 ist eine Kühlgas-Leitvorrichtung 16 vorgesehen. Das zwischen dem Innenrohr 11 und dem Leiter 2 in das Kühlgehäuse 7 ein- . strömende Kühlgas wird durch die Leitvorrichtung 16 in den Oberteil des Kühlgehäuses 7 eingeleitet, um dann herabzusinken. Der obere Endabschnitt des zentralen Leiters 2 ist mittels eines Balgens 12 luftdicht mit dem Kühlgehäuse 7 verbunden/ wobei dieser Balgen die Ausdehnung und Zusammenziehung von Leiter 2 und Kondensator 3 ausgleicht. Der Leiter 2 ist mit einem Anschluß 14 des Kühigehäuses 7 über ein verschiebbares Kontaktelement 13 elektrisch verbunden. Mit Ausnahme der vorstehend beschriebenen Teile besitzt die erfindungsgemäße gasisolierte Durchführung denselben Aufbau wie die eingangs erläuterte bisherige Durchführung.

Im folgenden ist die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Durchführung erläutert. Bei Erwärmung durch den erwärmten Leiter 2 steigt das den Durchgang an der Außenseite des Innenrohrs 11 durchströmende Kühlgas aufwärts in das Kühlgehäuse 7. ein. Nach der Abkühlung im Kühlgehäuse 7. strömt das Kühlgas im Inneren des Innenrohrs 11 nach unten, um aus seinem unteren Ende auszutreten und wiederum im äußeren Durchgang aufwärts zu strömen. Das Kühlgas wird dabei ständig auf der beschriebenen Strömungsbahn umge-■j^g wälzt. Der erwärmte Leiter 2 wird hierbei durch das den Durchgang an der Außenseite des Innenrohrs 11 durchströmende Kühlgas gekühlt.

Bei der bisherigen gasisolierten Durchführung nach Fig.1 ist der obere Endabschnitt des Reihenkondensators 3 mittels des zylindrischen Halte-Metallteils-6 am Kühlgehäuse 7 befestigt. Bei der erfindungsgemäßen Durchführung ist dagegen der obere Endabschnitt des Reihenkondensators 3 luftdicht mit dem zentralen'Leiter 2 verbunden. Infolgedessen wird verhindert, daß sich der Reihenkondensator 3 dem Porzellan-Isolatorrohr 1 sehr stark nähern kann; hierdurch wird eine sichere Steuerung eines über die Oberfläche des Porzellan-Isolatorrohrs 1 hinweg herrschenden elektrischen Felds gewährleistet, so daß sich auch die Aushaltespannung erhöht. Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Durchführung liegen darin, daß die Durchführung einfach zusammengesetzt werden kann und-daß bei Schlag- oder Stoßeinwirkung, etwa bei einem Erdbeben, eine Beschädigung des Kondensators 3 durch Berührung mit dem Porzellan-Isolator-' rohr-1 verhindert wird.

Im folgenden ist der Isoliergas-Kühlmechanismus näher erläutert.' Bei der bisherigen gasisolierten Durchführung nach Fig. 1 kommuniziert das Innere des zylindrischen Leiters. 2 mit dem Hochdruck-Isoliergasraum 8. Als Kühlgas wird hierbei das Isoliergas, z.B. Schwefelhexafluorid (SF,), verwendet. Bei der erfindungsgemäßen gasisolierten

Durchführung nach Fig. 2 ist dagegen das Innenrohr 1T in den zentralen Leiter 2 eingesetzt, wobei ein Kühlgas lediglich durch das Kühlgehäuse 7, den zentralen Leiter 2 und das Innenrohr 11 umgewälzt wird. Die Innenräume des zentralen Leiters 2 und des Innenrohrs 11 sind daher vollständig gegenüber dem Hochdruck-Isoliergasraum 8 und dem Niederdruck-Isoliergasraum 9 getrennt. Aus diesem Grund kann ein Gas, wie Helium, mit höherer Kühlkapazi- . tat als ein Isoliergas, wie SF_fi, durch den Leiter 2 und das Innenrohr 11 umgewälzt werden, so daß eine höhere Kühlleistung als bei der bisherigen Vorrichtung erzielt wird.

• Mit der Erfindung wird somit eine gasisolierte Durchfüh-; rung geschaffen, die eine hohe Aushaltespannung besitzt, deren zentraler Leiter wirksam .gekühlt werden kann und die sich einfach herstellen läßt.

Obgleich vorstehend nur eine derzeit bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt und beschrieben ist, sind dem Fachmann selbstverständlich verschiedene Änderungen und Abwandlungen möglich, ohne daß vom Rahmen der Erfindung abgewichen wird.

Claims (1)

1. Patentansprüche

   M.)Gasisolierte Durchführung, qekennzeichnet durch einen ^^ rohrförmigen Leiter (2) , durch ein den Leiter umschlies-· sendes Porzellan-Isolatorrohr (1), durch einen im wesentlichen zylindrischen Kondensator (3), der im Raum zwischen dem Leiter und dem Isolatorrohr angeordnet ist, dessen Oberteil luftdicht mit dem rohrförmigen Leiter yerbun-den ist und dessen Unterteil mittels eines Verbindungselements unter Herstellung einer luftdichten Abdichtung an einem' Tragelement des Porzellan-Isolatorrohrs angebracht ist, so daß an seiner Innen- und Außenseite getrennte Isoliergasräume festgelegt sind, durch ein an der Oberseite des Isolatorrohrs (1) angeordnetes Kühlgehäuse (7) mit einem elektrisch mit dem rohrförmigen Leiter (2) verbundenen Anschluß (14) und durch ein in

   den rohrförmigen Leiter eingesetztes hohles Innenrohr ' (11), das mit dem Inneren des Kühlgehäuses (7) kommuniziert, am unteren Ende offen ist und weiterhin an der Unterseite des Kühlgehäuses angebracht ist, derart, daß ein zwischen Innenrohr und rohrförmigem Leiter festgelegter Durchgang mit dem Inneren des Kühlgehäuses kommuniziert und mithin ein Kühlgas durch das Innere ' des Kühlgehäuses sowie längs der Innen- und Außenflächen des Innenrohrs umwälzbar ist.

   . 2. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Kühlgehäuse (7) eine Kühlgas-Leitvorrichtung (16) angeordnet ist, wobei ein zwischen Innenrohr (11) und rohrförmigem Leiter (2) in das Kühlgehäuse (7) einströmendes Kühlgas durch die Leitvorrichtung (16) in den oberen Teil des Kühlgehäuses führbar ist, um dann in den unteren Teil des Kühlgehäuses herabzusinken.

   3. Durchführung nach Anspruch 1/ dadurch gekennzeichnet, daß der obere Endabschnitt des rohrförmigen Leiters (2)

   mittels'eines Balgens (12) luftdicht mit der Unterseite • . ' des Kühlgehäuses (7) verbunden ist.

   4. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Leiter (2) und der Anschluß (14) des Kühlgehäuses (7) über ein zwischen der Außenfläche des' Leiters (2) und der Unterseite des Bodens des Kühlgehäuses (7) angeordnetes, verschiebbares Kontaktele-•ment (13) elektrisch miteinander verbunden sind. '

   5. Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere des zentralen _r rohrförmigen Leiters (2) mit einem Gas gefüllt ist, das eine höhere Kühlkapazität bzw. -leistung besitzt als.ein

   .35 . isoliergas.