DE3133999C2

DE3133999C2 - Gasisolierte Kondensator-Durchführung mit Leiterkühlung

Info

Publication number: DE3133999C2
Application number: DE3133999A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Yokohama Murase
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1980-12-19
Filing date: 1981-08-28
Publication date: 1985-09-19
Also published as: US4424402A; FR2496965A1; JPS57103213A; DE3133999A1; FR2496965B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine gasisolierte Durchführung mit hoher Aushaltespannung und verbesserter Kühlleistung für einen (elektrischen) Leiter (2), wobei der obere Endabschnitt eines im wesentlichen zylindrischen Potentialsteuer-Kondensators (3) unter luftdichter Abdichtung unmittelbar an der Außenfläche des zentralen Leiters (2) angebracht ist, so daß der Abstand zwischen dem Kondensator (3) und der Innenfläche eines Porzellan-Isolators (1) vergrößert und die Aushaltespannung bzw. Spannungsfestigkeit der Durchführung erhöht werden. In den zentralen Leiter (2) ist ein unterseitig offenes Innenrohr (11) eingesetzt, dessen oberer Abschnitt mit einem an der Oberseite des Porzellan-Isolators (1) angebrachten Kühlgehäuse (7) kommuniziert. Ein Kühlgas wird über eine Strömungsstrecke umgewälzt, welche das Kühlgehäuse (7), einen zwischen der Außenfläche des Innenrohrs (11) und der Innenfläche des zentralen Leiters (2) festgelegten Raum sowie das Innere des Innenrohrs (11) umfaßt. Im zentralen Leiter (2) ist (somit) eine vollständig von einem Isoliergasraum (8, 9) getrennte Kühleinrichtung vorgesehen, so daß zur Erhöhung der Kühlleistung ein Kühlgas mit höherer Kühlkapazität als ein Isoliergas verwendet werden kann.

Description

dadurch gekennzeichnet,

— daß in den rohrförmigen Leiter ein hohles Innenrohr (11) eingesetzt ist, das mit dem Inneren des Kühlgehäuse^ (7) kommuniziert, am unteren Ende offen ist und weiterhin an der Unterseite des Kühlgehäuses (7) angebracht ist, derart, daß ein zwischen Innenrohr (U) und rohrförmigen! Leiter (12) festgelegter Durchgang mit dem Inneren des Kühlgehäuses (7) kommuniziert und mithin ein Kühlgas durch das Innere des Kühlgehäuses (7) sowie längs der Innen- und Außenfläche des Innenrohrs (U) umwälzbar ist,

— daß der Oberteil des Potentialsteuer-Kondensators (3) luftdicht mit dem rohrförmigen Leiter (2) verbunden ist, so daß cn der Innen- und Außenseite des Kondensators (3)getrennte Isoliergasräume festgelegt sind,

— daß der obere Endabschnitt des rohrförmigen Leiters (2) mittels eines Balgens (12) luftdicht mit der Unterseite des Kühlgehäuses (7) verbunden ist, und

— daß ein zwischen der Außenfläche des rohrförmigen Leiters (2) und der Unterseite des Bodens des Kühlgehäuses (7) angeordnetes, verschiebbares Kontaktelement (13) den rohrförmigen Leiter (2) und einen Anschluß (14) des Kühlgehäuses (7) elektrisch miteinander verbindet.

2. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere des rohrförmigen Leiters (2) mit einem Gas gefüllt ist, das eine höhere Kühlkapazität bzw. -leistung besitzt als ein Isoliergas.

Die Erfindung betrifft eine gasisolierte Kondensator-Durchführung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

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

Beispielsweise beschreibt das JP-Gbm 54-18 720 eine

gasisolierte Durchführung, bei welcher ein hohler Porzellan-Isolierkörper in zwei Kammern unterteilt ist, indem in den Isolierkörper mit festem Sitz ein Kondensator eingesetzt ist, der durch luftdichte Einbettung einer s Elektrode in ein an der Außenfläche eines Leiters angebrachtes wärmehärtendes Kunstharz hergestellt ist. Die Kammer, welche den Basisteil des eine hohe Spannung führenden Leiters umgibt und mit dem Porzellan-Iso-Berkörper nicht in Verbindung steht, ist mit einem Gas unter hohem Druck gefüllt, während die Kammer, deren Außenwand durch den Isolierkörper gebildet wird, mit einem Gas unter einem vergleichsweise niedrigen Druck gefüllt ist. Auf diese Weise wird ein Platzen des Isolierkörpers verhindert und eine hohe Aushaltespannung der Durchführung gewährleistet Bei dieser bisherigen gasisolierten Durchführung, die keine Mittel zum Kühlen des Leiters aufweist, erwärmt sich jedoch der Leiter bei Stromanlegung, was zu einer Erhöhung seines elektrischen Widerstands und damit zu einer Verringerung der Stromübertragungsleistung führt

Aus der JP-OS 52-107 923 ist eine gasisolierte Durchführung der eingangs genannten Art bekannt die mit einer Leiter-Kühleinrichtung versehen ist einen ein Platzen des hohlen Porzellan-Isolierkörpers ausschließenden Aufbau besitzt und eine hohe Aushaltespannung gewährleistet Bei dieser bisherigen Durchführung (vgl. Fig.¹) umschließt ein im wesentlichen zylindrischer, in Reihenschaltung angeordneter Potentialsteuer-Kondensator 3 einen in einen hohlen Porzellan-Isotierkörper 1 eingesetzten, zylindrischen Leiter 2, um dabei ein über die Oberfläche des Isolierkörpers bestehendes elektrisches Feld auszugleichen bzw. zu entzerren und die Aushaltespannung der Durchführung zu erhöhen. Der Unterteil des Kondensators 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 Kondensator 3 bildet in seinem Inneren eine Kammer 8, die mit Schwefelhexafluorid (SF₆) unter hohem Druck als Isoliergas gefüllt ist Außerhalb des Kondensators 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 der Isolierkörper aus Porzellan nicht unmittelbar mit dem 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 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 Innenwandfläche des Porzellan-Isolierkörpers 1 an. Infolgedessen wird das über die Oberfläche dieses Isolierkörpers 1 hinweg bestehende elektrische Feld örtlich verstärkt, wodurch die Aushaltespannung der gasisolierten Durchführung herabgesetzt wird und Schwierigkeiten 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-Isolierkörpers in Berührung kommen kann, wodurch Störungen hervorgerufen werden.

Weiterhin ist aus der JP-OS 50-133 037 eine gasisolierte Durchführung bekannt, bei der ein Isolatorrohr innerhalb eines rohrförmigen Leiters angeordnet und derart mit einem Kühlgehäuse verbunden ist daß das Kühlgas Ircierhalb des Isolatorrohres in der einen Richtung und zwischen Isolatorrohr und Leiter in der anderen Richtung strömen kann.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine stoß- oder schlagsichere gasisolierte Durchführung der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich durch eine besonders wirksame Kühlung des Leiters und damit eine erhöhte Aushaltespannung sowie durch gute Stroir,-Qbertragungseigenschaften ausgezeichnet und die dennoch einfach zusammensetzbar ist

Diese Aufgabe wird bei einer gasgekühlten Durchführung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 eriindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil enthaltenen Merkmale gelöst

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind dem Kennzeichnungsteil des Unteranspruches zu entnehmen.

Die erfindungsgemäße Durchführung verwendet also zur Erzielung einer luftdichten Verbindung zwischen dem Leiter und dem Kühlgehäuse sowie einer elektrischen Verbindung zwischen diesen einen luftdichten Balgen und ein gegenüber dem Leiter verschiebbares Kontaktelement

Verwendet man nur einen Balgen als Verbindung zwischen dem Leiter und dem Kühlgehäuse, so wird die Stromübertragungsleistung der Durchführung herabgesetzt da der Balgen nur in beschränktem Maße als Stromübertragungselement dienen kann. Die Funktion des Balgens als Ausgleichsmittel für die Kompensation von Längenänderungen verlangt eine geringe Dicke des Balgenmaterials, so daß der Balgen als Engpaß bei der Stromübertragung anzusehen ist Um diesem Mangel abzuhelfen, sieht die Erfindung ein zusätzliches Kontaktelement zwischen dem Leiter und dem Kühlgehäuse vor, das gegenüber einem dieser beiden verbundenen Teile verschiebbar ist Durch die Verschiebbarkeit des Kontaktelements ist dieses wiederum allein nicht in der Lage, eine luftdichte Verbindung zwischen Leiter und Kühlgehäuse zu schaffen. Balgen und Kontaktelement ergänzen sich somit in der Weise, daß eine luftdichte sowie eine gute elektrische Verbindung hergestellt wird. Durch den Skin-Effekt wird zudem verhindert, daß Strom über den Balgen fließt Es findet somit eine Stromübertragung nur über das Kontaktelement statt so daß ausschließlich durch dieses die Stromübertragungseigenschaften der Verbindung zwischen dem Leiter und dem Kühlgehäuse bestimmt werdea

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Längsschnittansicht einer bisherigen gasisolierten Durchführung und

F i g. 2 eine F i g. 1 ähnelnde Darstellung einer gasisolierten Durchführung mit Merkmalen nach der Erfindung.

F i g. 1 ist eingangs bereits beschrieben worden.

Bei der in F i g. 2 dargestellten gasisolierten Durchführung 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 3 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-Abstandstück 15 abgetrennt In den zentralen Leiter 2 ist ein unterseitig offenes Innenrohr 11 eingesetzt, das an Innen- und

ίο 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 Kühlgehäuse 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 einströmende 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 Kfihigehäuse 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 Kühlgehäuses 7 über ein verschiebbares Kontaktclemcnt 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 It 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 umgewälzt. 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 F i g. 1 ist der obere Endabschnitt des Kondensators 3 mittels des zylindrischen Halte-Metallteils 6 am Kühlgehäuse 7 befestigt. Bei der erfindungsgemäßen Durchführung ist dagegen der obere Endabschnitt des Kondensators 3 luftdicht mit dem zentralen Leiter 2 verbunden. Infolgedessen wird verhindert, daß sich der Kondensator 3 dem Porzellan-Isolierkörper 1 sehr stark nähern kann; hierdurch wird eine sichere Steuerung eines über

5*> die Oberfläche des Porzellan-Isolierkörpers 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-Isolierkörper 1 verhindert wird.

Im folgenden ist der Isoliergas-Kühlmechanismus nä-

her erläutert. Bei der bisherigen gasisolierten Durchführung nach F i g. 1 kommuniziert das Innere des zylindrischen Leiters 2 mit dem Hochdruck-Isoliergasraum 8. Als Kühlgas wird hierbei das Isoliergas, z. B. Schwefel-

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hexafluorid (SFe), verwendet. Bei der erfindungsgemäßen gasisolierten Durchführung nach F i g. 2 ist dagegen

das Innenrohr 11 in den zentralen Leiter 2 eingesetzt, _:

wobei ein Kühlgas lediglich durch das Kühlgehäuse 7, den zentralen Leiter 2 und das Innenrohr 11 umgewälzt 5 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 Kühlkapazität als ein Iso- ίο ί

liergas, wie SFö, 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 Durch- |s

führung geschaffen, die eine hohe Aushaltespannung 15 ί!

besitzt, deren zentraler Leiter wirksam gekühlt werden p.

kann und die sich einfach herstellen läßt. a

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen J»

20 '

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Claims

Pateatansprüche:

1. Gasisolierte Durchführung mit

— einem rohrförmigen Leiter (2)t

— einem den Leiter (2) umschließenden hohlen Porzellan-Isolierkörper (1),

— einem im wesentlichen zylindrischen stufenförmigen Potentialsteuer-Kondensator (3), der im Raum zwischen dem Letter (2) und dem hohlen Porzellan-Isolierkörper (1) angeordnet ist und dessen Unterteil mittels eines Verbindungselements (4) unter Herstellung einer luftdichten Abdichtung an einem Tragelement des hohlen Porzellan-Isolierkörpers (1) angebracht ist, und

— einem an der Oberseite des hohlen Porzellan-Isolierkörpers (1) angeordneten Kühlgehäuse (7) mit einem elektrisch mit dem rohrförmigen Leiter (2) verbundenen Anschluß (13),