EP0078366A2 - Kondensator-Durchführung für elektrische Hochspannungsgeräte - Google Patents
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- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
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- H01B17/54—Insulators or insulating bodies characterised by their form having heating or cooling devices
Definitions
- the invention relates to an outdoor condenser bushing filled with an insulating liquid for electrical high-voltage devices, in particular for transformers and choke coils.
- the active part is generally housed in a closed housing filled with an insulating medium.
- Bushings are used to lead the high-voltage conductor connections out of the grounded housing, which represent a complete module that is sealed off from the outside. At higher voltages, these bushings have a capacitor winding arranged concentrically around the conductor, the coverings of which reduce the electrical field between the conductor pin and flange in a controlled manner to the earth potential of the housing.
- bushings of this type are closed off by a porcelain cap, which in the open-air version has screen-like ribs for extension the insulation section has.
- the end of the housing is terminated by a smooth porcelain insulator.
- the space between the capacitor winding and the porcelain covers is filled with an insulating liquid, for example insulating oil.
- This design is intended to prevent both a breakdown of the insulation between the electrodes and an external flashover over the outdoor insulator.
- ice formation on the throw-over porcelain can be prevented do not prevent winter temperatures in the ambient air.
- the connections of the electrical high-voltage devices can be wired outside of the pollution area or out of the area of a particularly high and constant air humidity.
- Methods and arrangements are also known with which the surfaces of outdoor insulation are to be kept dry and ice-free by blowing with air.
- the disadvantage here is that considerable amounts of air at a high temperature are required, for which complex air generation and blowing devices in the high-voltage range are required, which can impair the operational reliability of the implementation.
- the invention seeks to remedy this.
- the invention as characterized in the claims, solves the problem of creating a condenser bushing in the open-air version for high-voltage devices in which electrical flashovers due to icing of the air-side union porcelain, in particular in the vicinity of wet cooling towers of power plants, are prevented.
- the insulating liquid-filled interior of the bushing has inlet and outlet openings in the flange fitting is connected to a circuit system consisting of pipes, heating elements and a circulating pump.
- a heat exchanger arranged in the insulating oil of the high-voltage device and using the heat loss of the high-voltage device or, if this cannot guarantee sufficient heating of the bushing or the high-voltage device has no oil filling, an externally heated insulating liquid heater serves as heating elements.
- the heat exchanger can also be arranged outside the insulating oil filling of the high-voltage device, it then being necessary to ensure that hot insulating oil is flushed around the heat exchanger, for example in the suction line of the cooling system.
- the externally heated insulating liquid heater is connected in series with the heat exchanger in the event that the operating heat of the device oil is insufficient. This externally heated heat source is also necessary if icy bushings of a cold high-voltage device must be defrosted before commissioning.
- the interior of the bushing filled with insulating fluid is provided with a partition in the area of the flange fitting, which divides the interior into an upper and lower insulating fluid space.
- the circulating heated insulating liquid is supplied or discharged via a plurality of inclusions arranged in the flange fitting. Outlet openings.
- this is provided with ribs to enlarge the outer surface.
- a further improvement in the heat removal from the insulating oil of the high-voltage device is achieved in that a rib-shaped heat collector is attached to the lower outer end of the inner conductor. This heat collector can also be designed such that its outer contour serves as a shield for the connection structure of the transformer or device rejection.
- a bypass line Arranged between the inlet and outlet openings of the insulating liquid on the flange fitting is a bypass line with a shut-off device that connects the lower and upper insulating liquid spaces of the bushing with one another in order to enable the circulation pump to be shut down if there is sufficient automatic heat from the thermosiphon system.
- the drawing shows the sectional view of a capacitor bushing designed according to the invention, which consists of the basic elements, union porcelain 1, a / provided with ribs 18 on the device-side insulator 2, / the flange fitting 3, the inner conductor 4 with the insulating fluid passage openings 5; 6 and / capacitor winding 7 there.
- a circuit consisting of pipes 24, heat exchanger 9, externally heated insulating liquid heater 11, circulation pump 12 and bypass line 22 with shut-off device 23 is connected.
- the insulating liquid which is heated by the insulating oil 8 of the high-voltage device in the operating temperature or by the externally heated insulating liquid heater 11, is pressed into the lower insulating liquid space 17 by means of the circulating pump 12, passed through the opening 6 forming the inner conductor 4 and into the inside of the / bolt pipe passed through the passage opening 5 into the upper insulating liquid space 16, where it moves downward on the inner wall of the air-side throw-over porcelain 1 and thereby gives off heat to it by convection.
- the effectiveness of this circulatory system depends on the excess temperature of the heated insulating liquid compared to the ambient air and on the amount of insulating liquid circulated in the unit of time.
- the interior of the bushing in the area of the flange fitting 3 is provided with a partition 15, which divides the interior into an upper and lower insulating liquid space 16; 17 shares.
- the insulating liquid pressed into the lower insulating liquid space 17 is sucked out of the upper space 16 again.
- the suction is expediently carried out at several points on the flange circumference at the same time, so that the inner surface of the union porcelain 1 is flushed with insulating liquid as uniformly as possible.
- a finned heat collector 19 which transfers the absorbed heat via the central transition piece 20 to the lower part of the inner conductor 4.
- the outer contour of the heat collector 19 is covered in such a way that it can also serve as a shielding electrode 21 for the derivatives.
Landscapes
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Abstract
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine mit einer Isolierflüssigkeit gefüllte Kondensator-Durchführung in Freiluftausführung für elektrische Hochspannungsgeräte, insbesondere für Transformatoren und Drosselspulen.
- Bei elektrischen Hochspannungsgeräten, wie Transformatoren und Drosselspulen, ist der Aktivteil im allgemeinen in einem geschlossenen,mit einem Isoliermedium gefüllten Gehäuse untergebracht. Zur Herausführung der hochspannungspotentialführenden Leiteranschlüsse aus dem geerdeten Gehäuse werden Durchführungen benutzt, die eine komplette nach außen abgeschlossene Baugruppe darstellen. Diese Durchführungen besitzen bei höheren Spannungen einen konzentrisch um den Leiter angeordneten Kondensatorwickel, durch dessen Beläge das elektrische Feld zwischen Leiterbolzen und Flansch gesteuert auf das Erdpotential des Gehäuses abgebaut wird. Luftseitig sind derartige Durchführungen durch einen Porzellanüberwurf abgeschlossen, der in Freiluftausführung schirmartige Rippen zur Verlängerung der Isolierstrecke besitzt. Nach der Gehäuseseite erfolgt bei modernen Durchführungstypen mit Weichpapierisolation der Abschluß durch einen glatten Porzellanisolator. Der Raum zwischen dem Kondensatorwickel und den Porzellanüberwürfen ist mit einer Isolierflüssigkeit, zum Beispiel Isolieröl, gefüllt. Diese Gestaltung soll sowohl einen Durchschlag der Isolation zwischen den Elektroden als auch einen Außenüberschlag über den Freiluftisolator verhindern.
- Die zunehmende Luftverschmutzung, insbesondere in Industriegebieten und in der Nähe von Kraftwerken, führt zur Bildung von Schmutz und Eisfremdschichten auf dem luftseitigen Porzellanüberwurf, wodurch die Überschlagsfestigkeit herabgesetzt wird.
- Zur Beseitigung von Schmutzablagerungen auf dem Freiluftporzellan und zur Sicherung der Überschlagsfestigkeit ist es bekannt, verschiedene Maßnahmen, einzeln oder kombiniert, vorbeugend anzuwenden, wie Kriechwegverlängerung, Silikonierung, Wachsen, Naßreinigung (Abspritzen, Beregnen, Abwaschen). Im Bereich von Naßkühltürmen von Kraftwerken kann es darüber hinaus bei ungünstigenmeteorologischen Bedingungen durch den stark leitfähigen, aus den Kühltürmen entwichenen Wrasen zur Vereisung an den Durchführungen kommen, die infolge der hohen Leitfähigkeit des Niederschlages funktionsgefährdend ist.
- Mit den bereits genannten Maßnahmen läßt sich eine Eisbildung auf dem Überwurfporzellan bei winterlichen Temperaturen der Umgebungsluft nicht verhindern. Um diese Nachteile zu vermeiden, kann man die Anschlüsse der elektrischen Hochspannungsgeräte bis außerhalb des Verschmutzungsbereiches beziehungsweise aus dem Bereich einer besonders hohen und beständigen Luftfeuchtigkeit heraus verkabeln. Es sind auch Verfahren und Anordnungen bekannt, mit denen die Oberflächen von Freiluftisolierungen durch Beblasen mit Luft trocken und eisfrei gehalten werden sollen. Nachteilig hierbei ist, daß erhebliche Luftmengen hoher Temperatur benötigt werden, für die aufwendige Lufterzeugungs- und im Hochspannungsbereich Beblasungseinrichtungen benötigt werden, die die Funktionssicherheit der Durchführung beeinträchtigen können. Weiterhin ist es bekannt, den luftseitigen Porzellanüberwurf durch Heizwiderstände in verschiedener Ausführung unter Ausnutzung der Wärmeleitfähigkeit des Isolieröls im Porzellanüberwurf zu beheizen. Hierdurch ist jedoch eine ausreichende Erwärmung des Überwurfporzellans nur schwer zu erreichen. Bei den beengten räumlichen Verhältnissen innerhalb der Durchführung ist das verfügbare Volumen für Heizwiderstände so begrenzt, daß die Größe der Heizleistung ohne Überschreitung der zulässigen Oberflächentemperaturen an der Grenzfläche Widerstand/Isolierflüssigkeitsfüllung der Durchführung wegen der Alterung der Isolierflüssigkeit einen bestimmten Wert nicht überschreiten kann. Diese Größe ist in der Regel für die Enteisung beziehungsweise Eisfreihaltung des Überwurfporzellans nicht ausreichend. Es wurde bereits vorgeschlagen, die Verlustwärme aus der Ölfüllung des Transformators über die Ölfüllung der Durchführung auf die Außenfläche des Überwurfporzellans zu übertragen, indem der als Rohr ausgeführte Durchführungsbolzen oben und unten mit einer Öffnung versehen ist, durch die die Ölfüllung der Durchführung nach dem Thermosyphon-Prinzip zirkulieren kann. Diese Lösung garantiert jedoch nicht, daß die Wirkung des Thermosyphon-Systems ausreicht, um bei extremen Witterungsbedingungen eine ausreichende Wärmemenge auf die Außenseite des luftseitigen Überwurfporzellans,insbesondere auf die Enden der Schirme zu übertragen.
- Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, eine Kondensator-Durchführung in Freiluftausführung für Hochspannungsgeräte zu schaffen, bei der elektrische Überschläge infolge Vereisung des luftseitigen Überwurfporzellans, insbesondere in der Nähe von Naßkühltürmen von Kraftwerken, verhindert werden.
- Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß die mit Isolierflüssigkeit gefüllte Kondensator-Durchführung für Freiluft auch bei schwierigen Witterungsbedingungen, zum Beispiel bei hoher Windgeschwindigkeit und Temperaturen unter 0 Grad Celsius, eisfrei bleibt und keine besondere Wartung notwendig ist.
- Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der isoliezflüssigkeitsgefüllte Innenraum der Durchführung über Ein- und Austrittsöffnungen in der Flanscharmatur mit einem aus Rohren, Wärmeelementen und Umwälzpumpe bestehenden Kreislaufsystem verbunden ist. Als Wärmeelemente dienen ein im Isolieröl des Hochspannungsgerätes angeordneter und die Verlustwärme des Hochspannungsgerätes nutzender Wärmetauscher beziehungsweise, wenn dieser eine ausreichende Beheizung der Durchführung nicht garantieren kann oder das Hochspannungsgerät keine Ölfüllung besitzt, ein fremdbeheizter Isolierflüssigkeitserwärmer. Zum Zwecke der besseren Zugänglichkeit beziehungsweise um Abmessungsbegrenzungen aus dem Wege zu gehen, kann der Wärmetauscher auch außerhalb der Isolierölfüllung des Hochspannungsgerätes angeordnet sein, wobei dann dafür gesorgt werden muß, daß der Wärmetauscher von heißem Isolieröl umspült wird, zum Beispiel in der Saugleitung der Kühlanlage. Der fremdbeheizte Isolierflüssigkeitserwärmer ist mit dem Wärmetauscher in Reihe geschaltet für den Fall, daß die Betriebswärme des Geräteöles nicht ausreicht. Diese fremdbeheizte Wärmequelle ist auch erforderlich, wenn vereiste Durchführungen eines betriebskalten Hochspannungsgerätes vor Inbetriebnahme abgetaut werden müssen. Der mit Isolierflüssigkeit gefüllte Innenraum der Durchführung ist im Bereich der Flanscharmatur mit einer Schottung versehen, die den Innenraum in einen oberen und unteren Isolierflüssigkeitsraum teilt. Die Zu- beziehungsweise Abführung der zirkulierenden erwärmten Isolierflüssigkeit erfolgt über mehrere in der Flanscharmatur angeordnete Ein- beziehungs-Austrittsöffnungen. Um die Übernahme von Wärme aus der betriebswarmen Ölfüllung des Hochspannungsgerätes über den geräteseitigen Isolator zu verbessern, ist dieser zur Vergrößerung der Außenfläche mit Rippen versehen. Eine weitere Verbesserung der Wärmeentnahme aus dem Isolieröl des Hochspannungsgerätes wird dadurch erreicht, daß am unteren äußeren Ende des Innenleiters ein rippenförmiger Wärmekollektor angebracht ist. Dieser Wärmekollektor kann zugleich derart gestaltet sein, daß seine Außenkontur als Abschirmung für die Anschlußkonstruktion der Transformator- beziehungsweise Geräteausleitung dient. Zwischen den Ein- und Austrittsöffnungen der Isolierflüssigkeit an der Flanscharmatur ist eine mit einem Absperrorgan versehene Umgehungsleitung angeordnet, die den unteren und oberen Isolierflüssigkeitsraum der Durchführung miteinander verbindet, um bei ausreichender selbsttätiger Wärmewirkung des Thermosyphonsystems eine Außerbetriebsetzung der Umwälzpumpe zu ermöglichen.
- der einzigen Figur Im folgenden wird die Erfindung anhand/einer Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel darstellt, näher erläutert.
- Die Zeichnung zeigt die Schnittdarstellung einer erfindungsgemäß gestalteten Kondensator-Durchführung, die aus den Grundelementen, Überwurfporzellan 1, einem /mit Rippen 18 versehenen geräteseitigen Isolator 2,/der Flanscharmatur 3, dem Innenleiter 4 mit den Isolierflüsdem sigkeitsdurchtrittsöffnungen 5; 6 und/Kondensatorwickel 7 besteht. An diese am Deckel 10 des Hochspannungsgerätes befestigte Durchführung ist über Eintritts- beziehungsweise Austrittsöffnungen 13; 14 ein aus Rohren 24, Wärmetauscher 9, fremdbeheiztem Isolierflüssigkeitserwärmer 11, Umwälzpumpe 12 und Umgehungsleitung 22 mit Absperrorgan 23 bestehendes Kreislaufsystem angeschlossen. Die durch den im betriebswarmen Isolieröl 8 des Hochspannungsgerätes befindlichen Wärmetauscher 9 beziehungsweise durch den fremdbeheizten Isolierflüssigkeitserwärmer 11 erwärmte Isolierflüssigkeit wird mit Hilfe der Umwälzpumpe 12 in den unteren Isolierflüssigkeitaraum 17 gedrückt, über die untere Durchden Innenleiter 4 bildenden trittsöffnung 6 in das Innere des/Bolzenrohres geleitet und über die Durchtrittsöffnung 5 in den oberen Isolierflüssigkeitsraum 16 geführt, wo sie sich an der Innenwand des luftseitigen Überwurfporzellans 1 abwärts bewegt und dabei durch Konvektion Wärme an diesen abgibt. Die Wirksamkeit dieses Kreislaufsystems hängt dabei von der Übertemperatur der erwärmten Isolierflüssigkeit gegenüber der Umgebungsluft und von der in der Zeiteinheit umgewälzten Isolierflüssigkeitsmenge ab. Zur Steuerung des Isolierflüssigkeitsstromes ist der Innenraum der Durchführung im Bereich der Flanscharmatur 3 mit einer Schottung 15 versehen, die den Innenraum in einen oberen und unteren Isolierflüssigkeitsraum 16; 17 teilt. Die in den unteren Isolierflüssigkeitsraum 17 gedrückte Isolierflüssigkeit wird aus dem oberen Raum 16 wieder abgesaugt. Zweckmä-Bigerweise erfolgt die Absaugung gleichzeitig an mehreren Stellen des Flanschumfanges, damit die Innenfläche des Überwurfporzellans 1 möglichst gleichmäßig von Isolierflüssigkeit bespült wird. Zur weiteren Vergrößerung der Wärmeentnahme aus dem betriebswarmen IsolierÖl 8 im Hochspannungsgerät ist am unteren geräteseitigen äußeren Ende des Innenleiters 4 ein aus Rippen bestehender Wärmekollektor 19 angebracht, der die aufgenommene Wärme über das zentrale Übergangsstück 20 auf den unteren Teil des Innenleiters 4 überträgt. Die Außenkontur des Wärmekollektors 19 ist derart verkleidet, daß sie zugleich auch als Abschirmelektrode 21 für die Ableitungen dienen kann.
Claims (9)
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DD201217B1 (de) | 1986-05-21 |
EP0078366A3 (de) | 1986-10-22 |
DD201217A1 (de) | 1983-07-06 |
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Inventor name: BROEDNER, GERHARD Inventor name: PFEIFFER, GUENTER, DR. Inventor name: REICH, WERNER, DR. Inventor name: LIEBSCHER, KLAUS Inventor name: GROSE, ALBERT Inventor name: ZUERICH, WOLFGANG Inventor name: VOSS, JOACHIM |