EP1060480B1 - Durchführung für eine hohe elektrische spannung - Google Patents

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EP1060480B1
EP1060480B1 EP99913086A EP99913086A EP1060480B1 EP 1060480 B1 EP1060480 B1 EP 1060480B1 EP 99913086 A EP99913086 A EP 99913086A EP 99913086 A EP99913086 A EP 99913086A EP 1060480 B1 EP1060480 B1 EP 1060480B1
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EP
European Patent Office
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bushing
combination
film
layer
housing
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EP99913086A
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English (en)
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EP1060480A1 (de
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Norbert Koch
Günter TROJAN
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HSP Hochspannungsgeraete Porz GmbH
Original Assignee
HSP Hochspannungsgeraete Porz GmbH
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/26Lead-in insulators; Lead-through insulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/26Lead-in insulators; Lead-through insulators
    • H01B17/28Capacitor type

Definitions

  • the invention relates to an implementation for a high electrical voltage with a housing that has a flange for Attachment to an opening, wherein by the Housing a central conductor is electrically insulated, being concentric around the central conductor in the housing spaced apart conductive inserts are arranged, a dielectric is provided between the inserts.
  • a central conductor is electrically insulated, being concentric around the central conductor in the housing spaced apart conductive inserts are arranged, a dielectric is provided between the inserts.
  • Such an implementation is usually used to manage the Tension through a wall of an enclosure.
  • An electrical capacitor is known from US-A-2,935,668, which is a dielectric formed from a polymer film, which is supported by a so-called fibrous matrix, having. Through targeted exposure to heat on the dielectric can fuse the fibrous matrix and the polymer film be that the molten polymer of the polymer film is the fibrous matrix slightly impregnated on the common contact surface.
  • DE-A-44 47 571 A1 describes a dielectric of a capacitor known in which a between the capacitor surfaces oil-soaked combination of paper and plastic insert provided is. Such a dielectric is also called a mixed dielectric designated. Such dielectrics are also made JP-A-52/64654 A, JP-A-55/151322 A and from "Research Disclosure", September 1983, No. 23325.
  • the invention has for its object to carry out to indicate a high electrical voltage that is simple and is time-saving to manufacture.
  • the combination advantageously has only a small proportion of water because it is made of plastics contain only very small amounts of water. This low water content in the combination can be special can be removed easily and quickly since water is added Plastic materials are essentially surface-bound is. With cellulose fibers, however, the water is in the material tied itself so that it only dehumidifies very slowly can be.
  • the in the manufacture of the invention The necessary dehumidification time can be carried out if necessary be reduced to one tenth of the original time.
  • the Combination can also be used because of its electrical effect Dielectric are referred to.
  • the plastic is polypropylene or polyester, Polycarbonate, polyimide, polyvinylidene fluoride (PVDF) or polystyrene is used. So the combination points very good electrical properties, while at the same time also good processability due to the respective material properties of the plastic.
  • Gas or oil is preferably used as the insulating medium. This insulation are available as standard, tried and tested in practice and therefore allow easy manufacture of the Execution.
  • the combination of film and nonwoven advantageously has one Thickness between 20 and 150 ⁇ m. These thicknesses have become Try proved to be particularly cheap, being good electrical Properties with good processability were achieved.
  • the film and the flow can be a common structural unit in the Form the meaning of a sandwich structure. So that's the manufacture performing very high for a high voltage.
  • the unit is also for a folding arrangement, e.g. a folding capacitor, can be used.
  • the two layers the assembly can also be glued or welded together his.
  • the inserts are preferably made of aluminum. In order to is a lightweight structure, with a very good workability is given. It also serves as an insulating agent with advantage gas or oil.
  • the conductive inserts and the combination are advantageously wrapped around the central conductor.
  • a so-called winding arrangement is formed, which can be produced particularly easily using known winding techniques.
  • This winding arrangement has a first and a second conductive insert in winding technology in a housing, one or more foils and a nonwoven made of plastic being provided as a dielectric between the inserts, and the housing being filled with an insulating agent.
  • the winding arrangement is characterized by short throughput and drying times in production as well as good electrical properties.
  • FIG. 1 shows an implementation 1 in a highly simplified form in a sectional view along its longitudinal axis.
  • the Bushing 1 is a high-voltage bushing in capacitor design executed and has a housing 3, which means a flange 4 in an opening of a not shown Wall can be attached.
  • the central manager should 7, on which a high voltage, e.g. of tens of thousands to hundreds of thousands of volts, is carried through the wall without rollover.
  • the Housing 3 is according to the prior art, e.g. with a Porcelain body or a body made of a composite material, if necessary provided with silicone shades.
  • bushing 1 has a capacitor arrangement in its housing 3 5, which is used for potential control.
  • the Capacitor arrangement 5 is principally made of conductive deposits 9 formed concentrically around the central conductor 7 in Winding technology are arranged. This makes implementation 1 regarding the electrical that is developing in it Field distribution almost rotationally symmetrical. Between the inserts 9 there is not one here for spacing shown in more detail, especially as a dielectric trained, combination 11 wrapped in Figure 2 is shown and explained in more detail.
  • the housing 3 can be a gas, e.g. SF6, an oil or other insulating material suitable for high voltage, have in its interior, with which the capacitor arrangement 5 is enforced.
  • a gas e.g. SF6, an oil or other insulating material suitable for high voltage
  • this is Construction of the capacitor arrangement 5 also for a high-voltage capacitor usable, with the corresponding electrical connections to the inserts 9 are provided would.
  • FIG. 2 shows the basic structure of the special capacitor arrangement 5 with the combination serving as dielectric 11, which serve between two electrodes 9a, 9b Deposits 9a, 9b is arranged.
  • the as capacitor areas acting inserts 9a, 9b are made of a capacitor film conductive material, especially a metal, e.g. an aluminum foil.
  • a conductive coated plastic e.g. a graphite-coated or aluminum-coated Polypropylene plastic, conceivable.
  • the combination 11 comprises at least two layers.
  • the first layer is a film or sheet 13 made of plastic educated.
  • the plastic is preferably used Polypropylene plastic or a polyester plastic for use.
  • the thickness is about 5 to 20 microns. In attempts thicknesses of 6, 12 and 18 ⁇ m were tested, for example.
  • the second layer is a fleece 15 made of plastic.
  • this has the task of producing a total thickness of the combination 11 and, on the other hand, of serving as a receiving space or penetration medium (for example in the sense of a wick) for the insulating agent, for example gas, in particular SF 6 , or oil. It therefore has a certain porosity. For example, it can also be formed by fibers.
  • the total thickness of the combination 11 should be less than Be 300 microns, the fleece 15 dimensioned in this way in its thickness is that it is the balance between the total thickness and the thickness of the film 13 forms.
  • a fleece with a thickness of 80 ⁇ m was successfully used for use.
  • the total thickness of the combination 11 is dimensioned such that that in terms of insulation ability at least in one comparable oil-soaked paper layer according to the state of the Technology corresponds.
  • the total thickness can be compared to that State of the art can of course also be lower.
  • the capacitor arrangement 5 shown is preferably a winding arrangement executed. But there are also other processing methods e.g. Folding, or pressing a winding arrangement conceivable.
  • the capacitor arrangement 5 can also be used for formation serve a high voltage capacitor.
  • Preferred application of the details according to the invention are gas or oil-filled Capacitors or bushings in high voltage technology given.

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  • Insulators (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Durchführung für eine hohe elektrische Spannung mit einem Gehäuse, das einen Flansch zur Befestigung an einer Öffnung aufweist, wobei durch das Gehäuse ein zentraler Leiter elektrisch isoliert geführt ist, wobei im Gehäuse konzentrisch um den zentralen Leiter voneinander beabstandete, leitende Einlagen angeordnet sind, wobei zwischen den Einlagen ein Dielektrikum vorgesehen ist. Solch eine Durchführung dient in der Regel zur Führung der Spannung durch eine Wand eines Gehäuses.
Eine solche Durchführung ist aus der US-A- 4,500,745 bekannt. Die dort beschriebene Durchführung weist als Dielektrikum Papier auf. Entlang der Durchführung betrachtet ist ein Teil des Papiers mit Gießharz getränkt, der verbleibende Teil ist mit Isolieröl durchsetzt.
Aus der US-A- 2,935,668 ist ein elektrischer Kondensator bekannt, der ein Dielektrikum, gebildet aus einem Polymerfilm, der von einer sogenannten faserigen Matrix getragen wird, aufweist. Durch gezielte Hitzeeinwirkung auf das Dielektrikum können die faserige Matrix und der Polymerfilm so verschmolzen sein, daß das geschmolzene Polymer des Polymerfilms die faserige Matrix an der gemeinsamen Kontaktfläche leicht imprägniert.
Aus der DE-A- 44 47 571 A1 ist ein Dielektrikum eines Kondensators bekannt, bei dem zwischen den Kondensatorflächen eine ölgetränkte Kombination aus Papier und Kunststoffeinlage vorgesehen ist. Ein derartiges Dielektrikum wird auch als Mischdielektrikum bezeichnet. Derartige Dielektrika sind auch aus der JP-A-52/64654 A, JP-A-55/151322 A und aus "Research Disclosure", September 1983, Nr. 23325, bekannt.
Die Verwendung von Papier im Dielektrikum eines Kondensators ist schon seit Jahrzehnten bekannt, wobei Papier als ein zuverlässiger Werkstoff gilt. Bei der Verwendung von Papier in großen Kondensatoren oder Durchführungen, z.B. in Hochspannungskondensatoren oder in Hochspannungskondensatordurchführungen, besteht das Problem, daß Papier einen relativ hohen Anteil Wasser enthält. Um diesen zu beseitigen, muss die gesamte Anordnung unter Umständen mehrere Wochen unter Vakuum und unter Wärmeeinwirkung entfeuchtet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Durchführung für eine hohe elektrische Spannung anzugeben, die einfach und zeitsparend herstellbar ist.
Die Lösung der Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit einer Durchführung der erstgenannten Art, bei der erfindungsgemäß das Dielektrikum mit einer Kombination, umfassend mindestens eine Lage Folie und eine Lage Vlies, gebildet ist,
  • wobei die Kombination, gebildet aus einer Lage Folie und einer Lage Vlies, eine Dicke zwischen 20 und 300 µm aufweist,
  • wobei die Folie und das Vlies jeweils aus Kunststoff ausgebildet sind, und
  • wobei das Gehäuse mit einem Isoliermittel gefüllt ist, das die Kombination durchsetzt.
Die Kombination weist vorteilhaft nur einen geringen Wasseranteil auf, da sie aus Kunststoffen.gebildet ist, die üblicherweise nur sehr geringe Wassermengen enthalten. Dieser geringe Wasseranteil in der Kombination kann besonders einfach und schnell entfernt werden, da Wasser bei Kunststoffwerkstoffen im wesentlichen oberflächengebunden ist. Bei Zellulosefasern hingegen ist das Wasser im Werkstoff selber gebunden, so daß diese nur sehr langsam entfeuchtet werden können. Die bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Durchführung nötige Entfeuchtungszeit kann gegebenenfalls auf ein Zehntel der ursprünglichen Zeit reduziert werden. Die Kombination kann aufgrund ihrer elektrischen Wirkung auch als Dielektrikum bezeichnet werden.
Es ist günstig, wenn als Kunststoff Polypropylen oder Polyester, Polycarbonat, Polyimid, Polyvinylidenflourid (PVDF) oder Polystyrol verwendet ist. Damit weist die Kombination sehr gute elektrische Eigenschaften auf, wobei gleichzeitig auch eine gute Verarbeitbarkeit aufgrund der jeweiligen Materialeigenschaften des Kunststoffes auf.
Als Isoliermittel dient bevorzugt Gas oder Öl. Diese Isoliermittel sind standardmäßig verfügbar, in der Praxis erprobt und erlauben daher eine einfache Herstellung der Durchführung.
Mit Vorteil weist die Kombination aus Folie und Vlies eine Dicke zwischen 20 und 150 um, auf. Diese Dicken haben sich in Versuchen als besonders günstig erwiesen, wobei gute elektrische Eigenschaften bei guter Verarbeitbarkeit erzielt wurden.
Die Folie und das Fließ können eine gemeinsame Baueinheit im Sinne eines Sandwichaufbaus bilden. Damit ist die Herstellung der Durchführung für eine hohe elektrische Spannung sehr einfach. Die Baueinheit ist im übrigen auch für eine Faltanordnung, z.B. einen Faltkondensator, einsetzbar. Die beiden Lagen der Baueinheit können auch miteinander verklebt oder verschweißt sein.
Die Einlagen sind bevorzugt aus Aluminium gefertigt. Damit ist ein Aufbau mit geringem Gewicht gegeben, wobei eine sehr gute Verarbeitbarkeit gegeben ist. Auch hier dient als Isoliermittel mit Vorteil Gas oder Öl.
Mit Vorteil sind die leitenden Einlagen und die Kombination jeweils um den zentralen Leiter gewickelt. Durch das Wickeln der leitenden Einlagen und der Kombination wird eine sogenannte Wickelanordnung gebildet, die besonders einfach mit bekannten Wickeltechniken herstellbar ist. Diese Wickelanordnung weist in einem Gehäuse eine erste und eine zweite leitende Einlage in Wickeltechnik auf, wobei zwischen den Einlagen als Dielektrikum eine oder mehrere Folien und ein Vlies aus Kunststoff vorgesehen sind, und wobei das Gehäuse mit einem Isoliermittel gefüllt ist.
Die Wickelanordnung zeichnet sich durch kurze Durchlauf- und Trockenzeiten in der Herstellung sowie durch gute elektrische Eigenschaften aus.
Wesentlich für die vorliegende Erfindung ist, daß bei der Kombination von Werkstoffen ausgegangen wird, die nur einen geringen Wassergehalt aufweisen und über ein hohes Speichervolumen für ein Isoliermittel verfügen. Durch Vorgabe und Auswahl der Oberflächenrauhigkeit der Folie, ggf. auch der Oberflächenrauhigkeit der leitenden Einlagen, kann die Durchdringung der Kombination durch das Isoliermittel weiter optimiert werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, weitere Vorteile und Details werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
  • FIG 1 eine Durchführung in einer Prinzipdarstellung und
  • FIG 2 Detail A aus Figur 1.
  • Figur 1 zeigt in stark vereinfachter Form eine Durchführung 1 in einer Schnittdarstellung entlang ihrer Längsachse. Die Durchführung 1 ist als Hochspannungsdurchführung in Kondensatorbauweise ausgeführt und weist ein Gehäuse 3 auf, das mittels eines Flansches 4 in einer Öffnung einer nicht näher gezeigten Wand befestigbar ist. Dabei soll der zentrale Leiter 7, an welchem eine hohe elektrische Spannung, z.B. von einigen zehntausend bis zu mehreren hunderttausend Volt, anliegt, überschlagsfrei durch die Wand geführt werden. Das Gehäuse 3 ist nach dem Stand der Technik, z.B. mit einem Porzellankörper oder einem Körper aus einem Verbundwerkstoff, ggf. mit Silikonschirmen versehen, ausgeführt.
    Dazu weist die Durchführung 1 in ihrem Gehäuse 3 eine Kondensatoranordnung 5 auf, die zur Potentialsteuerung dient. Die Kondensatoranordnung 5 ist prinzipiell von leitenden Einlagen 9 gebildet, die konzentrisch um den zentralen Leiter 7 in Wickeltechnik angeordnet sind. Dadurch ist die Durchführung 1 bezüglich der sich in ihr ausbildenen elektrischen Feldverteilung nahezu rotationssymmetrisch ausgeführt. Zwischen den Einlagen 9 ist zur Beabstandung eine hier nicht näher dargestellte, insbesondere als Dielektrikum ausgebildete, Kombination 11 eingewickelt, die in Figur 2 näher dargestellt und erläutert ist.
    Das Gehäuse 3 kann als Isoliermittel 10 ein Gas, z.B. SF6, ein Öl oder einen sonstigen für Hochspannung geeigneten Isolierstoff, in seinem Inneren aufweisen, mit dem auch die Kondensatoranordnung 5 durchsetzt ist. Prinzipiell ist dieser Aufbau der Kondensatoranordnung 5 auch für einen Hochspannungskondensator verwendbar, wobei dazu die entsprechenden elektrischen Anschlüsse an den Einlagen 9 vorgesehen werden müßten.
    Im folgenden wird näher auf die leitenden Einlagen in Detail A aus Figur 1 eingegangen, das in Figur 2 stark vergrößert dargestellt ist.
    Figur 2 zeigt den prinzipiellen Aufbau der speziellen Kondensatoranordnung 5 mit der als Dielektrikum dienenden Kombination 11, die zwischen zwei als Elektroden 9a, 9b dienenden Einlagen 9a, 9b angeordnet ist. Die als Kondensatorflächen wirkenden Einlagen 9a, 9b sind als Kondensatorfolien aus einem leitenden Material, insbesondere von einem Metall, z.B. einer Aluminiumfolie, ausgebildet. In speziellen Fällen ist auch die Verwendung von einem leitend beschichteten Kunststoff, z.B. ein graphitbeschichteter oder aluminiumbeschichteter Polypropylen-Kunststoff, denkbar.
    Die Kombination 11 umfaßt vorliegend zumindest zwei Schichten. Die erste Schicht ist als Film oder Folie 13 aus Kunststoff ausgebildet. Als Kunststoff kommt dabei bevorzugt ein Polypropylen-Kunststoff oder ein Polyester-Kunststoff zur Anwendung. Die Dicke beträgt dabei etwa 5 bis 20 µm. In Versuchen wurden beispielsweise Dicken von 6, 12 und 18 µm erprobt.
    Die zweite Schicht ist ein Vlies 15 aus Kunststoff. Dieses hat zum einen die Aufgabe, eine Gesamtdicke der Kombination 11 herzustellen und andererseits als Aufnahmeraum oder Durchdringungsmedium (z.B. im Sinne eines Dochtes) für das Isoliermittel, z.B. Gas, insbesondere SF6, oder Öl zu dienen. Es weist daher eine gewisse Porösität auf. Es kann beispielsweise auch von Fasern gebildet sein.
    Die Gesamtdicke der Kombination 11 sollte dabei kleiner als 300 µm sein, wobei das Vlies 15 in seiner Dicke derart bemessen ist, daß es den Ausgleich zwischen der Gesamtdicke und der Dicke der Folie 13 bildet. Bei einem speziellen Versuch kam beispielsweise ein Vlies mit einer Dicke von 80 µm erfolgreich zum Einsatz.
    Die Gesamtdicke der Kombination 11 ist dabei derart bemessen, daß sie im Hinblick auf Isolierfähigkeit zumindest in einer vergleichbaren ölgetränkten Papierschicht nach dem Stand der Technik entspricht. Die Gesamtdicke kann dabei gegenüber dem Stand der Technik selbstverständlich auch geringer sein.
    Die gezeigte Kondensatoranordnung 5 wird bevorzugt als Wikkelanordnung ausgeführt. Es sind aber auch andere Verarbeitungsmethoden, z.B. Falten, oder Pressen einer Wickelanordnung denkbar. Die Kondensatoranordnung 5 kann auch zur Bildung eines Hochspannungskondensators dienen. Bevorzugte Anwendung der erfindungsgemäßen Details sind bei gas- oder ölgefüllten Kondensatoren oder Durchführungen in der Hochspannungstechnik gegeben.

    Claims (7)

    1. Durchführung (1) für eine hohe elektrische Spannung mit einem Gehäuse (3), das einen Flansch (4) zur Befestigung an einer Öffnung aufweist,
      wobei durch das Gehäuse (3) ein zentraler Leiter (7) elektrisch isoliert geführt ist,
      wobei im Gehäuse (3) konzentrisch um den zentralen Leiter (7) voneinander beabstandete, leitende Einlagen (9a; 9b) angeordnet sind,
      wobei zwischen den Einlagen (9a, 9b) ein Dielektrikum vorgesehen ist,
         dadurch gekennzeichnet, dass
      das Dielektrikum mit einer Kombination (11), umfassend mindestens eine Lage Folie (13) und eine Lage Vlies (15), gebildet ist,
      wobei die Kombination (11), gebildet aus einer Lage Folie (13) und einer Lage Vlies (15), eine Dicke zwischen 20 und 300 µm aufweist,
      wobei die Folie (13) und das Vlies (15) jeweils aus Kunststoff sind, und
      wobei das Gehäuse (3) mit einem Isoliermittel (10) gefüllt ist, das die Kombination (11) durchsetzt.
    2. Durchführung (1) nach Anspruch 1, wobei als Kunststoff Polypropylen oder Polyester vorgesehen ist.
    3. Durchführung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei als Isoliermittel (10) Gas oder Öl vorgesehen ist.
    4. Durchführung (1) nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Kombination (11) mit einer Lage Folie (13) und einer Lage Vlies (15) eine Dicke von 20 und 150 µm aufweist.
    5. Durchführung (1) nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Folie (13) und das Vlies (15) eine gemeinsame Baueinheit im Sinne eines Sandwichaufbaus bilden.
    6. Durchführung (1) nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Einlagen (9, 9a, 9b) aus Aluminium gefertigt sind.
    7. Durchführung (1) nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die leitenden Einlagen (9a, 9b) und die Kombination (11) jeweils um den zentralen Leiter (7) gewickelt sind.
    EP99913086A 1998-03-05 1999-02-24 Durchführung für eine hohe elektrische spannung Expired - Lifetime EP1060480B1 (de)

    Applications Claiming Priority (3)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    DE19809569 1998-03-05
    DE19809569 1998-03-05
    PCT/DE1999/000502 WO1999045550A1 (de) 1998-03-05 1999-02-24 Durchführung für eine hohe elektrische spannung

    Publications (2)

    Publication Number Publication Date
    EP1060480A1 EP1060480A1 (de) 2000-12-20
    EP1060480B1 true EP1060480B1 (de) 2002-09-18

    Family

    ID=7859899

    Family Applications (1)

    Application Number Title Priority Date Filing Date
    EP99913086A Expired - Lifetime EP1060480B1 (de) 1998-03-05 1999-02-24 Durchführung für eine hohe elektrische spannung

    Country Status (4)

    Country Link
    US (1) US6452109B1 (de)
    EP (1) EP1060480B1 (de)
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