DE7728374U1 - Hochspannungs-Kondensatordurchfuhrung mit Kuhlkörper fur den als Wärme leitrohr (Heat-Pipe) gestalteten Innenleiter - Google Patents

Description

Fl 4411 - 2 - 12.9.77

Feiten & Guilleaume Carlswerk AG Köln, den 12. September 1977 Sohanzenstraße Do/Wz

5000 Köln 80

Hochspannungs-Kondensatordurchführung mit Kühlkörper für den als Wärmeleitrohr (Heat-Pipe) gestalteten Innenleiter

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine Hochspannungs-Kondensatordurchführung mit einem mit einer leicht verdampfenden Flüssigkeit teilweise ge-O füllten rohrförmigen Innenleiter.

Die Kosten einer Hochspannungs-Durchführung werden wesentlich bestimmt durch die Abmessungen des vorwiegend aus Porzellan bestehenden Isoliergehäuses. Seine Länge ist im allgemeinen durch die Spannung bestimmt, die der Innenleiter führt. Sein Durchmesser i3t abhängig von der FeIdverteilung zwischen Innenleiter und Isoliergehäuse. Diese Feldverteilung wird daher im allgemeinen durch einen Kondensatorwickel gesteuert. Ein weiterer Faktor, der den Durchmesser des Isoliergehäuses und des Kondensatorwickels wesentlich beeinflußt, ist der vom zu übertragenden Strom abhängige Durchmesser des Innenleiters. Da der Kondensatorwickel mit seiner oft großen -\ Wandstärke die im Innenleiter entstehende Stromwärme schlecht ableitet und meist auch temperaturempfindlich ist, muß der Innenleiter einer Durchführung meist reichlicher dimentsioniert werden als eine entsprechende Freileitung.

Bekannt ist nun das Prinzip des Wärmeleitrohres für die Nutzung der Sonnenenergie ("Wohnhaus, mit Versuchsanlage für Nutzung von Sonnenenergie" von B. Dierich und H. Gehrke, elektrowärme international, Nov. 1975, S. A 275-277). Diese bekannten Anwendungen des Wärmeleitrohres (heat-pipe) geben aber keinen Hinweis für die Anwendung dieses Prinzips in elektrischen Durchführungen.

Bekannt ist auch eine elektrische Durchführung, bei der ein üblicher Innenleiter von einer mit einer leicht verdampfenden Flüssigkeit gefüllten Kammer umgeben ist, die eine gleichmäßige Wärmeverteilung entlang des Innenleiters erreichen soll (US-PS 3 627 899) Diese Anordnung hat den Nachteil, daß sie den Durchmesser des Innenleiters und damit den des Kondensatorwickels und weiter des Isoliergehäuses noch weiter vergrößert und im Vergleich zum erzielten Nutzen sehr aufwendig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochspannungs-Kondensatordurchführung mit möglichst geringem Durchmesser und damit geringen Kosten unter bestmöglicher Ausnutzung des Prinzips des Wärmeleitrohres zu schaffen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des vorstehenden Anspruchs 1 gelöst. Dabei sind die Merkmale Ausbildungen des Innenleiters als Wärmeleitrohr und Anordnung von Kühlrippen an seinem freiliegenden Ende bereits bekannt (US-PS 2 953 629).

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 6 beschrieben.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß es mit der beschriebenen Gestaltung möglich ist, die Strombelastung einer Durchführung etwa zu verdoppeln, und den Durchmesser des Isolatorgehäuses um etwa 25 % zu vermindern. Daraus ergibt sich eine entsprechende Verminderung der Kosten für die gesamte Durchführung.

AusfUhrungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Durchführung schematisch im Schnitt, Fig. 2 eine Durchführung im Teilschnitt.

In Fig. 1 ist eine Durchführung mit als Wärmeleitrohr gestaltetem Innenleiter 1 im Längsschnitt schematisch dargestellt. Der rohrförmige Innenleiter 1 trägt an seinem freien Ende 2 eine Kühlrippenanordnung J). Die Innenwand 4 des Innenleiters 1 ist mit längsverlaufenden Rillen 5 versehen, die in der Figur nur angedeutet sind. Im unteren Teil des Innenleiters 1 befindet sich eine leicht verdampfende Wärmetransportflüssigkeit 6. Hierfür kann Wasser, ein Halogenderivat des Methans oder ein anderes, sich gegen das Wandmaterial neutral verhaltendes, handelsübliches Kältemittel gewählt werden. Der Innenleiter 1 ist an seiner Außenseite von einem Kondensatorwickel 7 umgeben, der für die gewünschte Verteilung des elektrischen Feldes sorgt. Ein den Kondensatorwickel 7 umgebendes Isolieröl gehäuse, wie es für Freiluft-Anordnung der Durchführung erforderlich wäre, ist in der Figur nicht gezeichnet. Der die Durchführung mit einer Wand verbindende Durchführungsflansch 9 liegt hier direkt auf der Außenseite des Kondensatorwickels 7. Der Anschluß der Stromleiter erfolgt an den Anschlußbolzen 8 und 8a.

Die Funktion eines Wärmeleitrohres (heat-pipe) kann als bekannt vorausgesetzt werden und braucht hier nur kurz angedeutet zu werden. Die Wärmeleitflüssigkeit 6 verdampft an den wärmsten Stellen des Innenleiters 1 und entzieht dem Innenleiter 1 die dafür nötige Verdampfungswärme. Die verdampfte Wärmeflüssigkeit 6 kondensiert an der kühlsten Stelle des Innenleiters 1, hier am freiliegenden Ende 2 und gibt dort die Verdampfungswärme wieder ab. In den Rillen 5 wird die kondensierte Flüssigkeit 6 durch Kapillarwirkung wieder in den unteren Teil des Inmenleiters 1 geleitet. Die im freiliegenden Teil 2 des Innenleiters 1 durch Kondensation abgegebene Wärme wird durch die Kühlplattenanordnung ? an die umgebende Luft abgegeben. Durch diese Anordnung ist es möglich, den durch die Strombelastung gegebenen Querschnitt und damit den Durchmesses des Innenleiters 1 wesentlich zu verringern, ohne daß der Kondensatorwickel 7 eine unzulässig hohe Temperatur annimmt. Der verringerte Außendurchmesser des Innenleiters 1 erlaubt es, auch einen kleineren Kondensatorwickel 7 zu benutzen, so daß auch eine kleinere Außenisolierung verwendet werden kann. Es ist ersichtlich, daß dadurch beträchtliche Kosten gespart werden können.

In Pig. 2 ist eine ausgeführte Durchführung, teilweise im Längsschnitt dargestellt. Entsprechende Teile tragen die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1. Die dargestellte Durchführung in einer Länge von über 4 m ist für eine Betriebsspannung von 400 kV und einen Dauerstrom von 4000 A vorgesehen. Der Durchmesser des Befestigungsflansches 9 beträgt etwa 70 cm, der des für die Freiluftausführung vorgesehenen Isolators 10 etwa 55 cm. Ohne die erfindungsgemäße Ausführung des Innenleiters 1 als Wärmeleitrohr könnten maximal 2000 A zugelassen werden. Eine Durchführung für 4000 A ohne Kühlung würde einen Isolator 10 von etwa 75 cm Durchmesser benötigen und entsprechende Kosten verursachen. Der untere Leiteran- ( ) Schluß 8a und der Befestigungsflansch 9 sind für die Verbindung mit SFg-gefUllten Höchstspannungskabeln ausgelegt. Dementsprechend sind alle Hohlräume zwischen Innenleiter 1 und Isolator 10 mit SFg gefüllt. Der Innenraum des Innenleiters 1 ist zu etwa l/j> mit Kältemittel gefüllt, der restliche Raum ist evakuiert und hermetisch verschlossen. Die mechanische Verbindung zwischen Innenleiter 1 und Isoliergehäuse 10 erfolgt am oberen Ende über das mit dem Isoliergehäuse 10 verkittete Verbindungsstück 11. Mit ihm verschraubt ist die KUhlrippenanordnung j5 und der mehrteilige obere Leiteranschluß 8. Diese Anordnung ist von einem leitenden und mit abgerundeten Außenkanten ausgeführten Schutzgehäuse 12 umgeben, um die bei den hohen Betriebsspannungen auftretenden Glimm- und Sprüherscheinungen zu vermeiden.

Claims (4)

Neue SchützensprUche:

1. Hochspannungs-Kondensatordurchführung mit einem mit einer leicht verdampfenden Flüssigkeit teilweise gefüllten rohrförmigen Innenleiter, dadurch gekennzeichnet, daß der den Betriebsstrom führende Innenleiter (1) in an sich bekann-

O ter Weise als Wärmeleitrohr ausgebildet ist, daß er an seiner Innenwand mit längsverlaufenden Rillen (5) ausgestaltet ist, und daß er an seinem freiliegenden Ende (2) unmittelbar auf diesem angeordnete, radial verlaufende Kühlrippen (3) trägt.

2. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (5) weniger als 1 mm breit und weniger als 4 mm tief sind.

3. Durchführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter (1) aus Kupfer oder Aluminium besteht.

4. Durchführung nach Anspruch j5, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Innenraum des Innerileiterrohres (l) als leicht verdampfende Wärmetransport-Flüssigkeit (6) Wasser oder ein Halogenderivat des Methans befindet.

5· Durchführung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach ihrem Einbau ihre Längsachse mit der Horizontalen einen Winkel von weniger als 90 ° bildet.

5· Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen (j5) von einem metallischen Gehäuse (12) mit abgerundeten Kanten umgeben sind.