EP0600233A1 - Leadthrough with special electrode supports in particular for high voltage - Google Patents
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- EP0600233A1 EP0600233A1 EP93117563A EP93117563A EP0600233A1 EP 0600233 A1 EP0600233 A1 EP 0600233A1 EP 93117563 A EP93117563 A EP 93117563A EP 93117563 A EP93117563 A EP 93117563A EP 0600233 A1 EP0600233 A1 EP 0600233A1
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- bushing
- field control
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- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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- H01F38/20—Instruments transformers
- H01F38/22—Instruments transformers for single phase ac
- H01F38/28—Current transformers
- H01F38/30—Constructions
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- H—ELECTRICITY
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- H01B17/00—Insulators or insulating bodies characterised by their form
- H01B17/26—Lead-in insulators; Lead-through insulators
- H01B17/28—Capacitor type
Definitions
- the invention relates to an implementation, in particular for high voltages, for connecting an electrical device insulated with gas, such as e.g. a transformer, a choke coil, a transducer, a capacitor or a switchgear, with a connection point lying in atmospheric air, with at least one tubular field control electrode within a gas-filled coupling insulator.
- gas such as e.g. a transformer, a choke coil, a transducer, a capacitor or a switchgear
- a cylindrical control capacitor consisting of a plurality of control electrodes encloses a cylindrical conductor.
- the capacitor is attached to a flange with its lowermost electrode in such a way that it forms a first chamber in its interior, which is filled with sulfur hexafluoride (SF6) under high pressure as the insulating gas.
- SF6 sulfur hexafluoride
- Outside the condenser is a second chamber filled with the same gas under low pressure.
- This known gas-insulated bushing therefore has an explosion-proof structure in which the porcelain union insulator is not directly subjected to the high pressure, as long as the seal between the electrodes of the capacitor and the perforated disks electrically insulating the individual electrodes withstand the excess pressure of the gas.
- control electrodes are gripped at both ends by ring-shaped terminating electrodes and attached directly to each other by means of conical perforated discs made of cast resin, so that a cone lengthening the creepage distance is created and no creeping discharges occur due to the existing potential differences.
- a disadvantage of the known implementation is that complicated brackets for the control electrodes are necessary to avoid creeping discharges. Since the distance between the high-voltage electrode and the control electrode is bridged by insulating materials, the rules for pure gas insulation no longer exist in the space of the bushing which is exposed to high field strength, and relatively large distances between the electrodes are required.
- DE 28 00 208 describes a "ceramic envelope insulator with compressed gas filling, in particular for electrical systems and devices".
- This envelope insulator has in its interior a gas-permeable envelope which essentially contains the compressed gas filling, by means of which damage to the surroundings is to be avoided if the porcelain envelope bursts.
- the envelope insulator is attached to a plate in a gas-tight manner and encloses a control electrode also attached there, through which a conductor rod enters a housing below the plate.
- the conductor bar also emerges at the upper end of the envelope insulator through another plate.
- DE 11 98 888 discloses a "high-voltage bushing" in which a current conductor is guided through an insulating hollow body filled with gaseous or liquid insulating agent and the field distribution is influenced by an electrode which is conductively connected to a grounded socket and surrounds the bushing conductor in the insulating body in a ring.
- the two-part insulating hollow body, together with metal pipes, is flanged to the grounded socket.
- the arrangement of these pairs of ring electrodes and the shape of the insulating hollow body is said to have a favorable influence on the stress in the axial direction.
- DE 37 40 86 describes an "electrical bushing insulator" in which electrodes are designed as metal coatings on insulating bodies. Furthermore, DE 22 05 035 also discloses the application of a conductive coating to the surface of cylindrical insulating parts in order to form electrodes in this way.
- the geometrical shape and the position of the control electrodes is chosen so that the potential distribution on the surface of the bushing should be approximately linear.
- the disadvantage here is that the ring disks in this arrangement are not in a field-poor area, so that there is no pure gas insulation in the highly stressed area. Since the washers are also connected with (metallic) screws, which are used to fasten the jacket parts to one another, the potential of the corresponding control electrode is drawn to that of the insulator surface, so that it is exposed to increased stress.
- the invention has for its object to provide a implementation of the type mentioned, which has significantly improved operational reliability, in particular dielectric strength, even with small dimensions.
- the at least one field control electrode is formed by conductive sections on an end facing the potential-carrying area of the implementation of at least one insulating tube and the at least one insulating tube is arranged coaxially around at least one implementation conductor and by at least one holder is held on one side at its end on the earth potential side outside the area exposed to high field strength.
- the brackets of the insulating tubes are each preferably formed by an insulating washer.
- Each holder can be formed by two spaced-apart individual holders.
- brackets are designed as flat disks made of insulating material and preferably have a few openings, this results in a shape that is favorable in terms of production technology, which saves material and thus costs.
- the openings allow drying and impregnation in the space between the insulating washers.
- the insulating tubes are preferably held with the brackets on a support tube coaxially surrounding the lead-through conductor.
- the control electrodes can be attached particularly precisely.
- the concentric insulating tubes can be attached to each other by spacer rings be, but this generally results in larger position tolerances, since manufacturing tolerances add up.
- the insulating tubes are longer than the control electrodes, and preferably the insulating tube with the larger diameter (first insulating tube) is longer than the tube with the smaller diameter (second insulating tube).
- the distance between the equipotential lines can be influenced favorably if the control electrodes are provided with a bead-shaped end.
- the field control electrode preferably serves as an intermediate potential control electrode.
- 1 denotes a transducer, the upper housing head 2 of which is designed with a cover 3 as a cast aluminum housing and which has the potential of a current conductor 4 during operation.
- the current conductor 4 is enclosed in the interior of the housing head 2 by the core of the transducer 1, the core shield of which is identified by 11.
- a current-carrying connection is made from the coil of the transducer 1 by means of the bushing according to the invention to an external location lying in atmospheric air, ie to a termination box 5 which is mounted on a base 9 lying at earth potential.
- the potential difference between the housing head 2 and the base 9, which is at earth potential, is bridged by a coupling insulator 6, which thus together with the housing head 2, the housing cover 3 and the base 9 forms a gas-tight space which is advantageously filled with sulfur hexafluoride (SF6) as the insulating gas is and can also be under pressure to increase the insulation effect.
- SF6 sulfur hexafluoride
- the housing head 2 is continued down into the region of the union insulator 6 with a high-voltage electrode 20, the bead-shaped end of which is designated by 22.
- a first field control electrode 23 is arranged concentrically with the high-voltage electrode 20, the upper end of which is identified by 21 and the lower end is identified by 24.
- the ends 21, 24 are also bulged to avoid local increases in field strength.
- the first field control electrode 23 is designed as a conductive layer on a first insulating tube 25 made of insulating material, which is only held on one side in an almost potential-free space at its lower end by two first insulating disks 14, 14 'on a support tube 7 surrounding the lead-through conductor.
- the first insulating disks 14, 14 ' are firmly connected to the first insulating tube 25.
- These insulating washers are axially fixed on the support tube 7 by conical fastening rings 12 which engage in corresponding recesses in the first insulating washers 14, 14 '.
- the support tube 7 is fixed to the base 9 by a fastening part 8.
- the first field control electrode 23 partially enveloping the first insulating tube 25 is fastened at the lower end to the support tube 7 by means of the first insulating disks 14, 14 '. Therefore, even with changing temperatures, the first insulating tube 25 can freely expand upwards.
- the positioning of the first field control electrode 23 thus takes place outside of the area with high field strength on the high-voltage electrode 20. For this area with particularly high field strengths, there is therefore pure gas insulation.
- Openings 15 are provided in the first insulating disks 14, 14 ', which enable easier drying and impregnation of the space between the insulating disks.
- the high-voltage transducer according to FIG. 2 has a second field control electrode 33, the upper end of which is identified by reference number 31, while the lower end is designated by reference number 34.
- the second field control electrode 33 is applied as a metallically conductive layer to a second insulating tube 35.
- the second insulating tube 35 like the first insulating tube 25, is fastened on the support tube 7 by means of second insulating disks 16, 16 'at its lower end. Since the lower second insulating disk 16 ′ of the second field control electrode 33 located further inside and the upper first insulating disk 14 of the first field control electrode 23 located further outside, the two insulating pipes are axially fixed by only two conical fastening rings 12.
- the insulating tubes 25, 35 are telescopically inserted into one another, so that the first insulating tube 25 for the first field control electrode 23 with the larger diameter is longer than the second insulating tube 35 for the second field control electrode 33 with the smaller diameter.
- the inner second insulating tube 35 extends in the axial direction to the lower end of the first insulating tube 25.
- the first insulating disks 14, 14 ' serve as common holders for both insulating tubes, the conical fastening rings 12 in turn serve to axially fix the insulating washers.
- control electrodes can also be provided.
- the diameter and the length of the union insulator which is preferably made of glass fiber reinforced plastic, can be reduced further, or if the same remains the same Dimensions can be implemented for higher voltage ranges.
- Figure 4 shows a fourth embodiment of the invention.
- the design according to FIG. 4 is a voltage converter.
- a support tube 7 is provided, which can contain a lead-through conductor and is surrounded by the first insulating tube 25.
- the field control electrode 23 is applied to the end of the insulating tube facing the potential-carrying area, the potential-side end of which is designated by 21 and the end of which is remote from the potential is designated by 24.
- the insulating tube is also arranged coaxially around the support tube 7 and is held on the support tube 7 by insulating washers 14, 14 '(holder) at its end on the earth potential side.
- two fastening rings 12 serve to axially fix the insulating washers.
- the high-voltage electrode 20 is arranged coaxially with the field control electrode 23. The end of the bushing on the earth potential side is closed with the base 9.
- a plurality of insulating tubes with field control electrodes can in turn be arranged concentrically, as is shown in FIG. 2.
- the designs according to the invention have particularly great advantages over the known bushings.
- Through the Construction according to the invention provides a bushing with gas insulation which avoids the disadvantages of mixed insulation, in particular the risk of creeping discharges on spacer insulators. The operational reliability of this implementation is therefore advantageously increased.
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Durchführung, insbesondere für hohe Spannungen, zur Verbindung eines mit Gas isolierten elektrischen Gerätes, wie Transformator, Drosselspule, Meßwandler, Kondensator oder einer Schaltanlage, mit einer in atmosphärischer Luft liegenden Anschlußstelle (5), wobei die Durchführung zur Steuerung des elektrischen Feldes zwischen einer mit hoher Spannung beaufschlagten Hochspannungselektrode (20) und einem auf Erdpotential liegenden Flansch eine oder mehrere rohrförmige Feldsteuerelektrode(n) (23,33) enthält und mit einem Überwurfisolator (6) versehen ist, der mit Gas gefüllt ist, wobei die Feldsteuerelektroden einseitig an ihrem erdpotentialseitigen Ende im annähernd potentialfreien Bereich mindestens eine Halterung (14,16) aufweisen. <IMAGE>The invention relates to an implementation, in particular for high voltages, for connecting an electrical device insulated with gas, such as a transformer, inductor, measuring transducer, capacitor or a switchgear, with a connection point (5) lying in atmospheric air, the implementation for controlling the electrical Field between a high-voltage high-voltage electrode (20) and a grounded flange contains one or more tubular field control electrode (s) (23, 33) and is provided with a coupling insulator (6) which is filled with gas, the field control electrodes have at least one holder (14, 16) on one side at its earth potential-side end in the almost potential-free area. <IMAGE>
Description
Die Erfindung betrifft eine Durchführung, insbesondere für hohe Spannungen, zur Verbindung eines mit Gas isolierten elektrischen Gerätes, wie z.B. eines Transformators, einer Drosselspule, eines Meßwandlers, eines Kondensators oder einer Schaltanlage, mit einer in atmosphärischer Luft liegenden Anschlußstelle, mit mindestens einer rohrförmigen Feldsteuerelektrode innerhalb eines gasgefüllten Überwurfisolators.The invention relates to an implementation, in particular for high voltages, for connecting an electrical device insulated with gas, such as e.g. a transformer, a choke coil, a transducer, a capacitor or a switchgear, with a connection point lying in atmospheric air, with at least one tubular field control electrode within a gas-filled coupling insulator.
Eine derartige Durchführung ist beispielsweise aus der DE-PS 36 16 243 bekannt. Bei dieser bekannten Durchführung umschließt ein aus mehreren Steuerelektroden bestehender zylindrischer Steuerkondensator einen zylindrischen Leiter. Der Kondensator ist mit seiner untersten Elektrode derart an einem Flansch befestigt, daß er in seinem Inneren eine erste Kammer bildet, die mit Schwefelhexafluorid (SF₆) unter hohem Druck als Isoliergas gefüllt ist. Außerhalb des Kondensators befindet sich eine zweite Kammer, die mit gleichem Gas unter niedrigem Druck gefüllt ist. Diese bekannte gasisolierte Durchführung besitzt daher einen explosionssicheren Aufbau, bei dem der aus Porzellan bestehende Überwurfisolator nicht unmittelbar mit dem hohen Druck beaufschlagt ist, solange die Dichtung zwischen den Elektroden des Kondensators und den die einzelnen Elektroden gegeneinander elektrisch isolierenden Lochscheiben dem Überdruck des Gases standhalten.Such an implementation is known for example from DE-PS 36 16 243. In this known implementation, a cylindrical control capacitor consisting of a plurality of control electrodes encloses a cylindrical conductor. The capacitor is attached to a flange with its lowermost electrode in such a way that it forms a first chamber in its interior, which is filled with sulfur hexafluoride (SF₆) under high pressure as the insulating gas. Outside the condenser is a second chamber filled with the same gas under low pressure. This known gas-insulated bushing therefore has an explosion-proof structure in which the porcelain union insulator is not directly subjected to the high pressure, as long as the seal between the electrodes of the capacitor and the perforated disks electrically insulating the individual electrodes withstand the excess pressure of the gas.
Die Steuerelektroden sind an beiden Enden durch ringförmige Abschlußelektroden gefaßt und mittels kegeliger Lochscheiben aus Gießharz jeweils direkt aufeinander befestigt, damit ein den Kriechweg verlängernder Konus entsteht und durch die vorhandenen Potentialunterschiede keine Kriechentladungen entstehen.The control electrodes are gripped at both ends by ring-shaped terminating electrodes and attached directly to each other by means of conical perforated discs made of cast resin, so that a cone lengthening the creepage distance is created and no creeping discharges occur due to the existing potential differences.
Nachteilig an der bekannten Durchführung ist, daß zur Vermeidung von Kriechentladungen komplizierte Halterungen der Steuerelektroden notwendig sind. Da der Abstand zwischen Hochspannungselektrode und Steuerelektrode durch Isoliermaterialien überbrückt wird, liegen im mit hoher Feldstärke belasteten Raum der Durchführung nicht mehr die Gesetzmäßigkeiten für eine reine Gasisolierung vor und es sind verhältnismäßig große Abstände zwischen den Elektroden erforderlich.A disadvantage of the known implementation is that complicated brackets for the control electrodes are necessary to avoid creeping discharges. Since the distance between the high-voltage electrode and the control electrode is bridged by insulating materials, the rules for pure gas insulation no longer exist in the space of the bushing which is exposed to high field strength, and relatively large distances between the electrodes are required.
In der DE 28 00 208 wird ein "Keramischer Hüllisolator mit Druckgasfüllung, insbesondere für elektrische Anlagen und Geräte" beschrieben. Dieser Hüllisolator weist in seinem Inneren eine die Druckgasfüllung im wesentlichen enthaltende gasdurchlässige Hülle auf, durch die bei einem Bersten der Porzellanhülle Schäden in der Umgebung vermieden werden sollen. Der Hüllisolator ist gasdicht an einer Platte befestigt und umschließt eine ebenfalls dort befestigte Steuerelektrode, durch die ein Leiterstab in ein Gehäuse unterhalb der Platte eintritt. Der Leiterstab tritt ferner am oberen Ende des Hüllisolators durch eine weitere Platte ins Freie.DE 28 00 208 describes a "ceramic envelope insulator with compressed gas filling, in particular for electrical systems and devices". This envelope insulator has in its interior a gas-permeable envelope which essentially contains the compressed gas filling, by means of which damage to the surroundings is to be avoided if the porcelain envelope bursts. The envelope insulator is attached to a plate in a gas-tight manner and encloses a control electrode also attached there, through which a conductor rod enters a housing below the plate. The conductor bar also emerges at the upper end of the envelope insulator through another plate.
In der DE 11 98 888 ist eine "Hochspannungsdurchführung" offenbart, bei der ein Stromleiter durch einen mit gasförmigem oder flüssigem Isoliermittel gefüllten Isolierhohlkörper geführt und die Feldverteilung durch eine mit einer geerdeten Fassung leitend verbundene, den Durchführungsleiter im Isolierkörper ringförmig umgebende Elektrode beeinflußt ist. Der aus zwei Teilen bestehende Isolierhohlkörper ist, zusammen mit Metallrohren, mit der geerdeten Fassung verflanscht. An den Enden der Metallrohre befinden sich jeweils erste Ringelektroden, denen die mit dem Durchführungsleiter leitend verbundenen zweiten Ringelektroden gegenüberliegen. Durch die Anordnung dieser Ringelektrodenpaare und die Formgebung des Isolierhohlkörpers soll die Spannungsbeanspruchung in axialer Richtung günstig beeinflußt werden.DE 11 98 888 discloses a "high-voltage bushing" in which a current conductor is guided through an insulating hollow body filled with gaseous or liquid insulating agent and the field distribution is influenced by an electrode which is conductively connected to a grounded socket and surrounds the bushing conductor in the insulating body in a ring. The two-part insulating hollow body, together with metal pipes, is flanged to the grounded socket. At the ends of the metal tubes there are first ring electrodes, which are opposed by the second ring electrodes conductively connected to the feed-through conductor. The arrangement of these pairs of ring electrodes and the shape of the insulating hollow body is said to have a favorable influence on the stress in the axial direction.
In der DE 37 40 86 wird ein "Elektrischer Durchführungsisolator" beschrieben, bei dem Elektroden als Metallbelegung auf Isolierkörpern ausgeführt sind. Weiterhin ist auch in der DE 22 05 035 das Aufbringen eines leitenden Belages auf die Oberfläche von zylindrischen Isolierteilen offenbart, um auf diese Weise Elektroden zu bilden.DE 37 40 86 describes an "electrical bushing insulator" in which electrodes are designed as metal coatings on insulating bodies. Furthermore, DE 22 05 035 also discloses the application of a conductive coating to the surface of cylindrical insulating parts in order to form electrodes in this way.
In der DE 18 00 667 ist schließlich eine "Freiluft-Durchführung mit Druckgasfüllung für Höchstspannung" beschrieben, die einen mehrteiligen, keramischen Mantel mit Steuerelektroden aufweist, welche mittels zwischen benachbarten Teilen des Mantels (Hüllisolator) gasdicht eingeklemmten Ringscheiben gehaltert sind. Die Steuerelektroden sind dabei konzentrisch um einen rohrförmigen Leiter angeordnet.DE 18 00 667 finally describes an "open-air bushing with compressed gas filling for maximum voltage", which has a multi-part, ceramic jacket with control electrodes which are held in a gas-tight manner by means of annular disks clamped between adjacent parts of the jacket (envelope insulator). The control electrodes are arranged concentrically around a tubular conductor.
Die geometrische Form und die Lage der Steuerelektroden ist so gewählt, daß die Potentialverteilung an der Oberfläche der Durchführung annähernd linear sein soll.The geometrical shape and the position of the control electrodes is chosen so that the potential distribution on the surface of the bushing should be approximately linear.
Nachteilig hierbei ist jedoch, daß die Ringscheiben bei dieser Anordnung nicht in einem feldarmen Bereich liegen, so daß keine reine Gasisolation im hochbeanspruchten Bereich vorliegt. Da die Ringscheiben ferner mit (metallischen) Schrauben, welche zur Befestigung der Mantelteile aneinander dienen, verbunden sind, wird das Potential der entsprechenden Steuerelektrode auf das der Isolator-Oberfläche gezogen, so daß diese einer erhöhten Beanspruchung ausgesetzt ist.The disadvantage here, however, is that the ring disks in this arrangement are not in a field-poor area, so that there is no pure gas insulation in the highly stressed area. Since the washers are also connected with (metallic) screws, which are used to fasten the jacket parts to one another, the potential of the corresponding control electrode is drawn to that of the insulator surface, so that it is exposed to increased stress.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Durchführung der eingangs genannten Art anzugeben, die auch bei geringen Abmessungen eine wesentlich verbesserte Betriebssicherheit, insbesondere Durchschlagsfestigkeit aufweist.The invention has for its object to provide a implementation of the type mentioned, which has significantly improved operational reliability, in particular dielectric strength, even with small dimensions.
Diese Aufgabe wird bei einer Durchführung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die mindestens eine Feldsteuerelektrode durch leitende Abschnitte auf einem dem potentialführenden Bereich der Durchführung zugewandten Ende von mindestens einem Isolierrohr gebildet ist und das mindestens ein Isolierrohr koaxial um mindestens einen Durchführungsleiter angeordnet ist und durch mindestens eine Halterung an seinem erdpotentialseitigen Ende außerhalb des mit hoher Feldstärke belasteten Bereichs einseitig gehalten wird.This object is achieved in a implementation of the type mentioned in that the at least one field control electrode is formed by conductive sections on an end facing the potential-carrying area of the implementation of at least one insulating tube and the at least one insulating tube is arranged coaxially around at least one implementation conductor and by at least one holder is held on one side at its end on the earth potential side outside the area exposed to high field strength.
Hierdurch ist eine Durchführung verwirklicht, die den Gesetzen der Gasisolierung entspricht und deshalb besonders betriebssicher ist. Ein besonderer Vorteil dieser Lösung besteht darin, daß bei Temperaturschwankungen die Feldsteuerelektroden ihre Länge frei ändern können, ohne daß es zu mechanischen Spannungen oder zu Reibungseffekten zwischen den Elektroden kommt. Dadurch, daß die Halterungen im annähernd potentialfreien Bereich angeordnet sind, besteht keine Gefahr von Kriechentladungen.This results in an implementation that complies with the laws of gas insulation and is therefore particularly reliable. A particular advantage of this solution is that the field control electrodes can change their length freely in the event of temperature fluctuations, without mechanical stresses or friction effects between the electrodes. Because the brackets are arranged in an almost potential-free area, there is no risk of creeping discharges.
Die Halterungen der Isolierrohre sind jeweils vorzugsweise durch eine Isolierscheibe gebildet. Jede Halterung kann dabei durch zwei voneinander beabstandete, einzelne Halter gebildet sein.The brackets of the insulating tubes are each preferably formed by an insulating washer. Each holder can be formed by two spaced-apart individual holders.
Wenn die Halterungen als flache Scheiben aus Isoliermaterial ausgebildet sind und vorzugsweise einige Öffnungen aufweisen, ergibt dies eine fertigungstechnisch günstige Form, die Material und damit Kosten spart. Die Öffnungen ermöglichen eine Trocknung und Imprägnierung im Raum zwischen den Isolierscheiben.If the brackets are designed as flat disks made of insulating material and preferably have a few openings, this results in a shape that is favorable in terms of production technology, which saves material and thus costs. The openings allow drying and impregnation in the space between the insulating washers.
Die Isolierrohre sind vorzugsweise mit den Halterungen an einem den Durchführungsleiter koaxial umgebenden Tragerohr gehaltert.The insulating tubes are preferably held with the brackets on a support tube coaxially surrounding the lead-through conductor.
Dadurch, daß die Isolierrohre mittels der Halterungen auf dem zentral angeordneten Tragerohr gehaltert sind, lassen sich die Steuerelektroden besonders lagegenau befestigen. Alternativ können auch die konzentrischen Isolierrohre durch Abstandsringe aufeinander befestigt sein, was jedoch grundsätzlich größere Lagetoleranzen ergibt, da sich Fertigungstoleranzen aufaddieren.Because the insulating tubes are held by means of the brackets on the centrally arranged support tube, the control electrodes can be attached particularly precisely. Alternatively, the concentric insulating tubes can be attached to each other by spacer rings be, but this generally results in larger position tolerances, since manufacturing tolerances add up.
Eine günstige Bauweise ergibt sich, wenn die Isolierrohre länger als die Steuerelektroden ausgebildet sind, und vorzugsweise das Isolierrohr mit dem größeren Durchmesser (erstes Isolierrohr) länger ist als das Rohr mit dem kleineren Durchmesser (zweites Isolierrohr).A favorable construction results if the insulating tubes are longer than the control electrodes, and preferably the insulating tube with the larger diameter (first insulating tube) is longer than the tube with the smaller diameter (second insulating tube).
Dadurch, daß an den Halterungen jeweils ein konischer, an dem Tragrohr fixierter Befestigungsring vorgesehen ist, der in eine entsprechende Öffnung der jeweiligen Halterung eingreift, wird eine Fixierung der Isolierrohre in Axialrichtung bewirkt, wobei sich die Steuerelektroden sehr einfach montieren lassen.Characterized in that a conical, fixed to the support tube mounting ring is provided on the brackets, which engages in a corresponding opening of the respective bracket, causes a fixation of the insulating tubes in the axial direction, wherein the control electrodes can be installed very easily.
Der Abstand der Äquipotentiallinien läßt sich günstig beeinflussen, wenn die Steuerelektroden mit einem wulstförmigen Ende versehen sind.The distance between the equipotential lines can be influenced favorably if the control electrodes are provided with a bead-shaped end.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Konstruktion machen sich besonders deutlich bemerkbar, wenn die maximale Betriebsspannung 250 kV oder mehr beträgt.The advantages of the construction according to the invention are particularly noticeable when the maximum operating voltage is 250 kV or more.
Die Feldsteuerelektrode dient vorzugsweise als Zwischenpotential-Steuerelektrode.The field control electrode preferably serves as an intermediate potential control electrode.
Weitere vorteilhafte Anwendungen und Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen 11 bis 14 beschrieben.Further advantageous applications and refinements are described in
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten den Zeichnungen zu entnehmen sind. Die Zeichnungen zeigen im einzelnen:
- Fig. 1
- eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Durchführung in einer teilweise angeschnittenen Gehäuseansicht eines Stromwandlers für Hochspannung mit einer Steuerelektrode;
- Fig. 2
- eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Durchführung in einer teilweise angeschnittenen Gehäuseansicht eines Stromwandlers mit zwei Steuerelektroden;
- Fig. 3
- eine Darstellung des unteren Abschnittes einer dritten Ausführungsform der Erfindung und
- Fig. 4
- eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Durchführung.
- Fig. 1
- a first embodiment of the implementation according to the invention in a partially cut housing view of a current transformer for high voltage with a control electrode;
- Fig. 2
- a second embodiment of the implementation according to the invention in a partially cut housing view of a current transformer with two control electrodes;
- Fig. 3
- a representation of the lower portion of a third embodiment of the invention and
- Fig. 4
- a fourth embodiment of the implementation according to the invention.
In Figur 1 bezeichnet 1 einen Meßwandler, dessen oberer Gehäusekopf 2 mit Deckel 3 als Aluminiumgußgehäuse ausgeführt ist und der im Betrieb das Potential eines Stromleiters 4 aufweist.In FIG. 1, 1 denotes a transducer, the
Der Stromleiter 4 wird im Inneren des Gehäusekopfes 2 vom Kern des Meßwandlers 1 umschlossen, dessen Kernabschirmung mit 11 gekennzeichnet ist. Von der Spule des Meßwandlers 1 wird eine stromführende Verbindung mittels der erfindungsgemäßen Durchführung zu einer in atmosphärischer Luft liegenden Außenstelle, d.h. zu einem Abschlußkasten 5 geschaffen, der an einem auf Erdpotential liegenden Sockel 9 montiert ist. Der Potentialunterschied zwischen dem Gehäusekopf 2 und dem auf Erdpotential liegenden Sockel 9 wird von einem Überwurfisolator 6 überbrückt, der somit zusammen mit dem Gehäusekopf 2, dem Gehäusedeckel 3 und dem Sockel 9 einen gasdichten Raum bildet, der vorteilhaft mit Schwefelhexafluorid (SF₆) als Isoliergas gefüllt ist und zur Erhöhung der Isolationswirkung auch unter Druck stehen kann.The
Der Gehäusekopf 2 ist nach unten in den Bereich des Überwurfisolators 6 mit einer Hochspannungselektrode 20 weitergeführt, deren wulstförmiges Ende mit 22 bezeichnet ist. Konzentrisch zu der Hochspannungselektrode 20 ist eine erste Feldsteuerelektrode 23 angeordnet, deren oberes Ende mit 21 und deren unteres Ende mit 24 gekennzeichnet ist. Die Enden 21, 24 sind ebenfalls wulstförmig ausgeführt, um lokale Feldstärkeerhöhungen zu vermeiden.The
Die erste Feldsteuerelektrode 23 ist als leitende Schicht auf einem aus Isoliermaterial bestehenden ersten Isolierrohr 25 ausgebildet, das nur an seinem unteren Ende von zwei ersten Isolierscheiben 14,14' auf einem den Durchführungsleiter umgebenden Tragerohr 7 im annähernd potentialfreien Raum einseitig gehaltert ist. Durch den Abstand der beiden ersten Isolierscheiben 14,14' ergibt sich eine mechanisch große Einspannlänge, die eine entsprechend robuste Halterung des ersten Isolierrohres 25 ergibt. Die ersten Isolierscheiben 14,14' sind fest mit dem ersten Isolierrohr 25 verbunden. Axial sind diese Isolierscheiben auf dem Tragerohr 7 durch konische Befestigungsringe 12 festgelegt, die in entsprechende Ausnehmungen der ersten Isolierscheiben 14,14' eingreifen. Erdpotentialseitig ist das Tragerohr 7 am Sockel 9 durch ein Befestigungsteil 8 fixiert. Somit ist die das erste Isolierrohr 25 teilweise umhüllende erste Feldsteuerelektrode 23 am unteren Ende mittels der ersten Isolierscheiben 14,14' auf dem Tragerohr 7 befestigt. Auch bei wechselnden Temperaturen kann deshalb das erste Isolierrohr 25 sich frei nach oben ausdehnen. Die Positionierung der ersten Feldsteuerelektrode 23 erfolgt somit außerhalb des mit hoher Feldstärke belasteten Bereichs an der Hochspannungselektrode 20. Für diesen Bereich mit besonders hohen Feldstärken liegt somit eine reine Gasisolation vor.The first
In den ersten Isolierscheiben 14,14' sind Öffnungen 15 vorgesehen, die eine leichtere Trocknung und Imprägnierung des Raumes zwischen den Isolierscheiben ermöglichen.
In Figur 2 sind gleichartige Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Im Unterschied zu der Ausführung gemäß Figur 1 weist der Hochspannungsmeßwandler gemäß Figur 2 eine zweite Feldsteuerelektrode 33 auf, deren oberes Ende die Bezugsziffer 31 trägt, während das untere Ende mit Bezugsziffer 34 bezeichnet ist. Die zweite Feldsteuerelektrode 33 ist als metallisch leitende Schicht auf ein zweites Isolierrohr 35 aufgebracht. Das zweite Isolierrohr 35 ist wie das erste Isolierrohr 25, auf dem Tragerohr 7 mittels zweiter Isolierscheiben 16,16' an seinem unteren Ende befestigt. Da die untere zweite Isolierscheibe 16' der weiter innen liegenden zweiten Feldsteuerelektrode 33 und die obere erste Isolierscheibe 14 der weiter außen liegenden ersten Feldsteuerelektrode 23 direkt aneinanderstoßen, erfolgt die axiale Fixierung beider Isolierrohre durch nur zwei konische Befestigungsringe 12.In FIG. 2, parts of the same type are provided with the same reference symbols. In contrast to the embodiment according to FIG. 1, the high-voltage transducer according to FIG. 2 has a second
Im dargestellten Fall sind die Isolierrohre 25, 35 teleskopartig ineinandergesteckt, so daß das erste Isolierrohr 25 für die erste Feldsteuerelektrode 23 mit dem größeren Durchmesser länger ausgebildet ist als das zweite Isolierrohr 35 für die zweite Feldsteuerelektrode 33 mit dem kleineren Durchmesser.In the illustrated case, the insulating
Bei der in Figur 3 gezeigten dritten Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich das innere zweite Isolierrohr 35 in Axialrichtung bis zum unteren Ende des ersten Isolierrohres 25. In diesem Fall dienen die ersten Isolierscheiben 14, 14' als gemeinsame Halterungen für beide Isolierrohre, wobei die konischen Befestigungsringe 12 wiederum zur axialen Festlegung der Isolierscheiben dienen.In the third embodiment of the invention shown in FIG. 3, the inner second insulating
Selbstverständlich können auch weitere Steuerelektroden vorgesehen werden. Durch Erhöhung der Anzahl der Steuerelektroden kann der Durchmesser und die Länge des Überwurfisolators, der vorzugsweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff gefertigt ist, weiter verringert werden, bzw. bei gleichbleibenden Abmessungen können Durchführungen für höhere Spannungsbereiche verwirklicht werden.Of course, other control electrodes can also be provided. By increasing the number of control electrodes, the diameter and the length of the union insulator, which is preferably made of glass fiber reinforced plastic, can be reduced further, or if the same remains the same Dimensions can be implemented for higher voltage ranges.
Figur 4 zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfindung. Im Gegensatz zu den Ausführungen gemäß den Figuren 1-3, die jeweils Stromwandler darstellen, ist die Ausführung gemaß Figur 4 ein Spannungswandler. Auch bei dieser Ausführung ist ein Tragerohr 7 vorgesehen, welches einen Durchführungsleiter enthalten kann und von dem ersten Isolierrohr 25 umgeben ist. Auf dem dem potential führenden Bereich zugewandten Ende des Isolierrohres ist die Feldsteuerelektrode 23 aufgebracht, deren potentialseitiges Ende mit 21 und deren dem potential abgewandten Ende mit 24 bezeichnet ist. Das Isolierrohr ist ferner koaxial um das Tragerohr 7 angeordnet und wird durch Isolierscheiben 14, 14' (Halterung) an seinem erdpotentialseitigen Ende an dem Tragerohr 7 gehalten. Zur axialen Fixierung der Isolierscheiben dienen wiederum zwei Befestigungsringe 12. Auch bei dieser Ausführungsform ist die Hochspannungselektrode 20 koaxial zu der Feldsteuerelektrode 23 angeordnet. Das erdpotentialseitige Ende der Durchführung ist mit dem Sockel 9 abgeschlossen.Figure 4 shows a fourth embodiment of the invention. In contrast to the designs according to FIGS. 1-3, which each represent current transformers, the design according to FIG. 4 is a voltage converter. In this embodiment too, a
Auch bei dieser Ausführungsform können wiederum mehrere Isolierrohre mit Feldsteuerelektroden konzentrisch angeordnet sein, so wie des in Figur 2 dargestellt ist.In this embodiment too, a plurality of insulating tubes with field control electrodes can in turn be arranged concentrically, as is shown in FIG. 2.
Die erfindungsgemäßen Bauformen weisen für Spannungsbereiche über 250 kV, vorzugsweise über 400 kV, besonders große Vorteile gegenüber den bekannten Durchführungen auf. Durch die erfindungsgemäße Konstruktion wird eine Durchführung mit einer Gasisolierung geschaffen, die die Nachteile der Mischisolierung vermeidet, insbesondere die Gefahr von Kriechentladungen an Abstandsisolatoren. Die Betriebssicherheit dieser Durchführung ist also vorteilhaft erhöht.For voltage ranges above 250 kV, preferably above 400 kV, the designs according to the invention have particularly great advantages over the known bushings. Through the Construction according to the invention provides a bushing with gas insulation which avoids the disadvantages of mixed insulation, in particular the risk of creeping discharges on spacer insulators. The operational reliability of this implementation is therefore advantageously increased.
Die Beschreibung der Erfindung erfolgte mit Bezug auf die in den Figuren dargestellten Stromwandler. Die Erfindung ist in entsprechender Weise jedoch auch bei Spannungswandlern anwendbar.The description of the invention was made with reference to the current transformers shown in the figures. However, the invention can also be used in a corresponding manner for voltage converters.
- 11
- MeßwandlerTransducer
- 22nd
- GehäusekopfHousing head
- 33rd
- GehäusedeckelHousing cover
- 44th
- StromleiterConductor
- 55
- AnschlußkastenJunction box
- 66
- ÜberwurfisolatorUnion insulator
- 77
- TragerohrSupport tube
- 88th
- BefestigungsteilFastener
- 99
- Sockelbase
- 1010th
- 1111
- KernabschirmungCore shielding
- 1212th
- BefestigungsringeMounting rings
- 1313
- 14,14'14.14 '
- erste Isolierscheibenfirst insulating washers
- 1515
- Öffnungenopenings
- 16,16'16.16 '
- zweite Isolierscheibensecond insulating washers
- 1717th
- 1818th
- 1919th
- 2020th
- HochspannungselektrodeHigh voltage electrode
- 2121
- Ende der ersten FeldsteuerelektrodeEnd of the first field control electrode
- 2222
- Ende der HochspannungselektrodeEnd of the high voltage electrode
- 2323
- erste Feldsteuerelektrodefirst field control electrode
- 2424th
- Ende der ersten FeldsteuerelektrodeEnd of the first field control electrode
- 2525th
- erstes Isolierrohrfirst insulating tube
- 2626
- 2727
- 2828
- 2929
- 3030th
- 3131
- Ende der zweiten FeldsteuerelektrodeEnd of the second field control electrode
- 3232
- 3333
- zweite Feldsteuerelektrodesecond field control electrode
- 3434
- Ende der zweiten FeldsteuerelektrodeEnd of the second field control electrode
- 3535
- zweites Isolierrohrsecond insulating tube
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