EP1133775A1 - Hochspannungs-durchführung - Google Patents

Hochspannungs-durchführung

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Publication number
EP1133775A1
EP1133775A1 EP99969826A EP99969826A EP1133775A1 EP 1133775 A1 EP1133775 A1 EP 1133775A1 EP 99969826 A EP99969826 A EP 99969826A EP 99969826 A EP99969826 A EP 99969826A EP 1133775 A1 EP1133775 A1 EP 1133775A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
insulator
voltage
section
shields
flange
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP99969826A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Helmut Frielingsdorf
Gunnar Tolksdorf
Martin Eiselt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HOCHSPANNUNGSGERAETE PORZ GmbH
Siemens AG
Original Assignee
HOCHSPANNUNGSGERAETE PORZ GmbH
Siemens AG
Hochspannungsgerate Porz GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HOCHSPANNUNGSGERAETE PORZ GmbH, Siemens AG, Hochspannungsgerate Porz GmbH filed Critical HOCHSPANNUNGSGERAETE PORZ GmbH
Publication of EP1133775A1 publication Critical patent/EP1133775A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • 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 a high-voltage bushing with a high-voltage conductor in an insulator provided with insulator shields, which has a flange at one end through which the high-voltage conductor is passed, an insulation medium being provided between the flange and the high-voltage conductor.
  • Such a high-voltage bushing is known from US Pat. No. 2,099,666.
  • This high-voltage bushing has two tubular, porcelain insulators, which are on different end faces of an annular
  • a high-voltage conductor is guided axially through the insulators and the flange.
  • Each of the insulators has insulator screens arranged regularly over its respective length. However, the number of insulator screens per unit length is different for the two insulators.
  • An insulation medium is provided in the interior of the insulator, and there are also tubular insulation barriers (not shown in more detail), each of which coaxially surrounds the high-voltage conductor.
  • the invention has for its object to provide a high-voltage bushing of the type mentioned, which is characterized by a relatively high dielectric strength.
  • the object is achieved in a high-voltage implementation of the type mentioned in that a shield electrode is arranged between the high-voltage conductor and the insulator, which extends from the flange in the axial direction over part of the length of the insulator, and that the insulator in one first section, which is adjacent to the free end of the shield electrode, has a higher number of insulator shields per unit length than in a second section adjoining the first section. If necessary, more than two sections are also conceivable, two of which can have the same insulator shield density.
  • the shield electrode in the region of the flange makes the electrical field strength distribution in the axial direction more uniform, so that there the likelihood of an electrical flashover is reduced.
  • the increased electrical longitudinal stress of the insulator in the region of the free end of the shield electrode facing away from the flange is taken into account in that the higher number of insulator shields per unit length results in a higher dielectric strength in the longitudinal direction.
  • the number of insulator screens per unit length in the first area is preferably approximately twice as high as in the second area. In this way, there is a regular arrangement of the insulator shields within the sections, each of which has defined electrical properties.
  • the insulator shields preferably alternately have a first or a second diameter in the first region, the first diameter being larger than the second diameter.
  • intermediate shields with a smaller diameter are arranged between insulator shields of the same diameter.
  • the insulator screens with the larger shield most diameter - thus protect - the insulator screens with the smaller second diameter largely against dirt and rain, so that a reduction in electrical strength due to dirt and / or moisture on the surface of the insulator screens is avoided.
  • the distance between the insulator shields with the larger diameter corresponds approximately to the distance between the insulator shields in the second section.
  • SF6 is an insulating gas that is particularly effective in the high-voltage range, which further reduces the likelihood of a flashover.
  • Outdoor bushing in high voltage technology Applications of the invention are also in medium-voltage systems or in high-voltage transformers, e.g. as transformer implementation possible.
  • the insulator shields are preferably made of a silicone material.
  • the silicone material has the advantage over a porcelain design that the insulator shields can be manufactured individually or for partial areas. The insulator can therefore be manufactured in pieces.
  • the insulator preferably has an insulator body on which the insulator shields are arranged and which is made of porcelain or a composite material, in particular a glass fiber-reinforced cast resin.
  • the length of the insulator body can be dimensioned according to the specification, and the required number and type of insulator shields can be arranged on the insulator body depending on the requirement.
  • the production of the implementation itself is simplified. An embodiment of the invention, further advantages and details are explained below with reference to the drawing.
  • the single figure shows a high-voltage bushing 1 in longitudinal section, which has a high-voltage conductor 5 which is guided through an insulator 3 provided with insulator shields 19.
  • the high-voltage conductor 7 has the connection ends 9a and 9b at the end.
  • an electrical component for. B. a high-voltage switchgear or a transformer
  • a flange 5 is provided.
  • the insulator 3 is closed gas-tight with a cover 11.
  • the high-voltage bushing 1 has a shield electrode 15 which extends from the flange 5 in the axial direction over part of the length of the insulator 3.
  • the shield electrode 15 is electrically connected to the flange 5 and serves to roughly control the electrical field to control the possibly very high field strengths between the flange 5 or the insulator 3 and the high-voltage conductor 7.
  • the shielding electrode 15 is the electrical field present during operation in particular in the area of the flange 5. So there is the probability of an electrical one
  • the insulator 3 in section A which is adjacent to the free end 17 of the shield electrode 15 and in which the increased longitudinal stress occurs, has a higher number of insulator shields 19 with respect to the same length than in the adjacent section B.
  • the Section A has a higher insulator shield density than Section B.
  • the number of insulator screens 19 in the first section A is about twice as high as the number in the second section B.
  • the insulator screens 19 are arranged in the first section A at a distance from one another that is approximately half as large as that of the insulator screens 19 in the second Section B.
  • an insulator shield 21 is inserted between each two adjacent insulator shields 19, the dimensions of which correspond approximately to those of the second section B, so that they are arranged alternately.
  • the insulator shields 21 have a diameter that is smaller than the diameter of the insulator shields 19.
  • the insulator screens 19 shield - ie protect - the insulator screens 21 largely against dirt and moisture. A reduction in the insulation strength due to contamination or moisture on the outside of the insulator 3 is thus avoided.
  • the insulator 3 is preferably designed as a composite insulator.
  • the insulator shields 19, 21 are designed as silicone shields (ie made of a silicone material), which are arranged on an insulator body 23.
  • the insulator body 23 is made of a composite material, in particular a glass fiber reinforced cast resin.
  • bushing 1 according to the figure shows an area A, which is enclosed by areas B and C, which have the same insulator shield densities.
  • the areas are each adapted to the respective electrical requirements with regard to the field strength load and provided with appropriate shielding equipment.

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  • Power Engineering (AREA)
  • Insulators (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochspannungs-Durchführung (1) mit einem Hochspannungsleiter (7) in einem mit Isolatorschirmen (19) versehenen Isolator (3), der an einem Ende einen Flansch (5) aufweist. Zwischen dem Hochspannungsleiter (7) und dem Isolator (3) ist eine Schirmelektrode (15) vorgesehen, die sich in axialer Richtung vom Flansch (5) über einen Teil der Länge des Isolators (3) erstreckt. Der Isolator (3) weist in einem ersten Abschnitt (A), der dem freien Ende (17) der Schirmelektrode (S) benachbart ist, eine höhere Anzahl an Isolatorschirmen (19) pro Längeneinheit auf als in einem an dem ersten Abschnitt (A) angrenzenden zweiten Abschnitt (B).

Description

Beschreibung
Hochspannungs-Durchführung
Die Erfindung betrifft eine Hochspannungs-Durchführung mit einem Hochspannungsleiter in einem mit Isolatorschirmen versehenen Isolator, der an einem Ende einen Flansch aufweist, durch den der Hochspannungsleiter hindurchgeführt ist, wobei zwischen dem Flansch und dem Hochspannungsleiter ein Isolati- onsmedium vorgesehen ist.
Aus der US-Patentschrift 2,099,666 ist eine solche Hochspannungs-Durchführung bekannt. Diese Hochspannungs-Durchführung weist zwei rohrförmige, aus Porzellan bestehende Isolatoren auf, die an verschiedenen Stirnseiten eines ringförmigen
Flanschs aus Metall befestigt sind. Axial durch die Isolatoren und den Flansch ist ein Hochspannungsleiter geführt. Jeder der Isolatoren weist über seine jeweilige Länge regelmäßig angeordnete Isolatorschirme auf. Dabei ist allerdings die Anzahl der Isolatorschirme pro Längeneinheit bei den beiden Isolatoren unterschiedlich. Im Innern des Isolators ist ein Isolationsmedium vorgesehen, und es sind dort zusätzlich nicht näher dargestellte, rohrförmige Isolations-Barrieren angeordnet, die jeweils den Hochspannungsleiter koaxial umge- ben.
Im Betrieb kann es bei derartigen Hochspannungsdurchführungen im Bereich des Flansches aufgrund des Potentialunterschiedes zwischen dem Flansch und dem Hochspannungsleiter zu einer ge- fährlich starken Konzentration des elektrischen Feldes kommen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochspannungs- durchführung der eingangs genannten Art anzugeben, die sich durch eine relativ hohe elektrische Durchschlagfestigkeit auszeichnet . Die Aufgabe wird bei einer Hochspannungs-Durchführung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem Hochspannungsleiter und dem Isolator eine Schirmelektrode angeordnet ist, die sich vom Flansch in axialer Richtung über einen Teil der Länge des Isolator erstreckt, und daß der Isolator in einem ersten Abschnitt, der dem freien Ende der Schirmelektrode benachbart ist, eine höhere Anzahl an Isolatorschirmen pro Längeneinheit aufweist als in einem an den ersten Abschnitt angrenzenden zweiten Abschnitt . Gegebenenfalls sind auch mehr als zwei Abschnitte denkbar, von denen zwei eine gleiche Isolatorschirmdichte aufweisen können.
Durch die Schirmelektrode ist im Bereich des Flansches eine Vergleichmäßigung der elektrischen Feldstärkeverteilung in axialer Richtung erreicht, so daß dort die Wahrscheinlichkeit eines elektrischen Überschlags verringert ist. Dabei ist der durch die Schirmelektrode hervorgerufenen, erhöhten elektrischen Längsbeanspruchung des Isolators im Bereich des vom Flansch abgewandten, freien Endes der Schirmelektrode dadurch Rechnung getragen, daß dort durch die höhere Anzahl an Isolatorschirmen pro Längeneinheit eine höhere Spannungsfestigkeit in Längsrichtung erreicht ist.
Bevorzugt ist die Anzahl der Isolatorschirme pro Längeneinheit im ersten Bereich etwa doppelt so hoch wie im zweiten Bereich. Auf diese Weise ist innerhalb der Abschnitte eine regelmäßige Anordnung der Isolatorschirme gegeben, die jeweils für sich definierte elektrische Eigenschaften aufwei- sen.
Bevorzugt weisen die Isolatorschirme im ersten Bereich wechselweise einen ersten bzw. zweiten Durchmesser auf, wobei der erste Durchmesser größer als der zweite Durchmesser ist. Mit anderen Worten: Zwischen Isolatorschirmen gleichen Durchmessers sind jeweils Zwischenschirme mit einem kleineren Durchmesser angeordnet. Die Isolatorschirme mit dem größeren er- sten Durchmesser beschirmen - also schützen - die Isolatorschirme mit dem kleineren zweiten Durchmesser weitgehend gegen Verschmutzung und Beregnung, so daß eine Verringerung der elektrischen Festigkeit aufgrund von Verschmutzung und/oder Feuchtigkeit auf der Oberfläche der Isolatorschirme vermieden ist. Der Abstand der Isolatorschirme mit dem größeren Durchmesser entspricht dabei etwa dem Abstand der Isolatorschirme im zweiten Abschnitt .
Der Isolator ist innenseitig mit einem Isoliergas, insbesondere SF6, unter Druck gefüllt. SF6 ist ein insbesondere im Hochspannungsbereich wirkungsvolles Isoliergas, durch das die Wahrscheinlichkeit eines Überschlags weiter verringert ist.
Eine spezielle Anwendung ist dabei die sogenannte SF6-
Freiluftdurchführung in der Hochspannungstechnik. Auch sind Anwendungen der Erfindung in Mittelspannungsanlagen oder bei Hochspannungstransformatoren, z.B. als Transformatordurchführung, möglich.
Vorzugsweise sind die Isolatorschirme aus einem Silikonwerkstoff. Der Silikonwerkstoff hat gegenüber einer Ausbildung aus Porzellan den Vorteil, daß die Isolatorschirme einzeln oder für Teilbereiche gefertigt werden können. Der Isolator kann also stückweise hergestellt werden.
Bevorzugt weist der Isolator einen Isolatorkörper auf, auf dem die Isolatorschirme angeordnet sind und der aus Porzellan oder einem Verbundwerkstoff, insbesondere einem glasfaserver- stärktem Gießharz, gefertigt ist.
Bei dieser Ausgestaltung kann die Länge des Isolatorköpers je nach Vorgabe bemessen werden, und es kann je nach Anforderung die erforderliche Anzahl und Art an Isolatorschirmen auf dem Isolatorkörper angeordnet werden. Darüber hinaus ist die Herstellung der Durchführung an sich vereinfacht. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, weitere Vorteile und Details werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt eine Hochspannungs-Durchführung 1 im Längsschnitt, die einen Hochspannungsleiter 5 aufweist, der durch einen mit Isolatorschirmen 19 versehenen Isolator 3 geführt ist. Der Hochspannungsleiter 7 weist endseitig die Anschlußenden 9a und 9b auf. Zur Befestigung der Hochspannungs- Durchführung 1 an einem elektrischen Bauteil, z. B. einer Hochspannungsschaltanlage oder einem Transformator, ist ein Flansch 5 vorgesehen. An dem dem Flansch 5 gegenüberliegenden Ende der Durchführung 1 ist der Isolator 3 mit einem Deckel 11 gasdicht verschlossen.
Die Hochspannungs-Durchführung 1 weist eine sich vom Flansch 5 in axialer Richtung über einen Teil der Länge des Isolators 3 erstreckende Schirmelektrode 15 auf . Die Schirmelektrode 15 ist elektrisch mit dem Flansch 5 verbunden und dient der Grobsteuerung des elektrischen Feldes zur Beherrschung der ggf. sehr hohen Feldstärken zwischen dem Flansch 5 bzw. dem Isolator 3 und dem Hochspannungsleiter 7. Durch die Schirmelektrode 15 ist das im Betrieb anliegende elektrische Feld insbesondere im Bereich des Flansches 5 vergleichmäßigt . Da- durch ist dort die Wahrscheinlichkeit eines elektrischen
Überschlags zwischen dem Flansch 5 und dem Hochspannungsleiter 7 verringert. Gleichzeitig ergibt sich jedoch lokal im Bereich des freien Endes 17 der Schirmelektrode 15 eine höhere elektrische Spannung entlang des Isolators 3, die dort zu einer erhöhten elektrischen Längsbeanspruchung des Isolators 3 führt. Daher weist der Isolator 3 im Abschnitt A, der dem freien Ende 17 der Schirmelektrode 15 benachbart ist und in dem die erhöhte Längsbeanspruchung auftritt, eine höhere Anzahl von Isolatorschirmen 19 bezogen auf die gleiche Länge auf als im angrenzenden Abschnitt B. Mit anderen Worten: Der Abschnitt A weist eine höhere Isolatorschirmdichte als der Abschnitt B auf . Die Anzahl der Isolatorschirme 19 im ersten Abschnitt A ist dabei etwa doppelt so hoch wie die Anzahl im zweiten Abschnitt B. Die Isolatorschirme 19 sind im ersten Abschnitt A in einem Abstand zueinander angeordnet, der etwa halb so groß ist wie der der Isolatorschirme 19 im zweiten Abschnitt B. Insbesondere ist zwischen jeweils zwei benachbarten Isolatorschirmen 19, die in ihren Abmessungen etwa denen des zweiten Abschnitts B entsprechen, jeweils ein Isolatorschirm 21 ein- gefügt, so daß sie wechselweise angeordnet sind. Die Isolatorschirme 21 weisen dabei einen Durchmesser auf, der kleiner als der Durchmesser der Isolatorschirme 19 ist. Die Isolatorschirme 19 beschirmen - also schützen - die Isolatorschirme 21 weitgehend gegen Verschmutzung und Feuchtigkeit. Damit ist eine Verringerung der Isolationsfestigkeit durch Verschmutzung oder Feuchtigkeit an der Außenseite des Isolators 3 vermieden.
Bevorzugt ist der Isolator 3 als Verbundisolator ausgeführt. Die Isolatorschirme 19, 21 sind dabei als Silikonschirme (also aus einem Silikonwerkstoff gefertigt) ausgeführt, die auf einem Isolatorkörper 23 angeordnet sind. Der Isolatorkörper 23 ist dabei aus einem Verbundwerkstoff, insbesondere einem glasfaserverstärkten Gießharz, gefertigt.
Prinzipiell zeigt die Durchführung 1 gemäß der Figur einen Bereich A, der von Bereichen B und C eingeschlossen ist, die gleiche Isolatorschirmdichten aufweisen. Die Bereiche sind dabei jeweils den jeweiligen elektrischen Anforderungen be- züglich der Feldstärkebelastung angepaßt und mit entsprechender Schirmausstattung versehen.

Claims

Patentansprüche
1. Hochspannungs-Durchführung (1) mit einem Hochspannungsleiter (7) in einem mit Isolatorschirmen (19) versehenen Isola- tor (3) , der an einem Ende einen Flansch (5) aufweist, durch den der Hochspannungsleiter (7) hindurchgeführt ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen dem Hochspannungsleiter (7) und dem Isolator (23) eine Schirmelektrode (15) angeordnet ist, die sich vom Flansch (5) in axialer Richtung über einen Teil der Länge des Isolators (23) erstreckt, und daß der Isolator (3) in einem ersten Abschnitt (A) , der dem freien Ende (17) der Schirmelektrode benachbart ist, eine höhere Anzahl an Isolatorschirmen (19) pro Längeneinheit aufweist als in einem an den er- sten Abschnitt (A) angrenzenden zweiten Abschnitt (B) .
2. Hochspannungs-Durchführung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Anzahl von Isolatorschirmen (19,21) pro Längeneinheit im ersten Abschnitt (A) etwa doppelt so hoch wie im zweiten Abschnitt (B) ist.
3. Hochspannungs-Durchführung nach einem der Ansprüche 1, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Isolatorschirme (19,21) im ersten Abschnitt wechselweise einen ersten bzw. einen zweiten Durchmesser aufweisen, wobei der erste Durchmesser größer als der zweite Durchmesser ist.
4. Hochspannungs-Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Isolator (3) endseitig geschlossen und innenseitig mit einem Isoliergas, insbesondere SF6, gefüllt ist.
5. Hochspannungs-Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Isolatorschirme (19,21) aus einem Silikonwerkstoff sind.
6. Hochspannungs-Durchführung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Isolator (3) einen Isolatorkörper (23) aufweist, auf dem die Isolatorschirme (19) angeodnet sind und der aus Porzellan oder einem Verbundwerkstoff, insbesondere einem glasfaserverstärktem Gießharz, gefertigt ist.
EP99969826A 1998-09-28 1999-09-23 Hochspannungs-durchführung Withdrawn EP1133775A1 (de)

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DE1998144409 DE19844409C2 (de) 1998-09-28 1998-09-28 Hochspannungs-Durchführung
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