EP1417689A1 - Hochspannungsdurchführung - Google Patents

Hochspannungsdurchführung

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EP1417689A1
EP1417689A1 EP02742635A EP02742635A EP1417689A1 EP 1417689 A1 EP1417689 A1 EP 1417689A1 EP 02742635 A EP02742635 A EP 02742635A EP 02742635 A EP02742635 A EP 02742635A EP 1417689 A1 EP1417689 A1 EP 1417689A1
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EP
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support body
foot
insulation
feed
bushing
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EP02742635A
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Stefan Gisy
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ABB Schweiz AG
Original Assignee
Micafil AG
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    • 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 is based on a high-voltage bushing according to the preamble of patent claim 1.
  • a high-voltage bushing contains a support body which is designed to be cylindrically symmetrical and can be subjected to high voltage, a feed-through foot which can be grounded, a field-controlling insulating body which is held on the support body and which is held on the feed-through foot, and an outdoor insulation molded onto the insulating body.
  • a high-voltage current conductor is led into the open air through a housing wall that can be grounded from the inside of an apparatus, for example a transformer or a switch.
  • the invention relates to a high-voltage bushing, as described, for example, in FIG. 4 of US Pat. No. 4,123,618 A.
  • the bushing described is designed in the manner of a column and contains a bushing foot which is designed as a mounting flange 25 and which comprises an opening in a grounded housing of an electrical apparatus, in particular a transformer or a high-voltage switch, and can be fastened to the housing.
  • the mounting flange 25 is held on a field-controlling, cylinder-symmetrical insulating body 55.
  • the insulating body 55 is designed as a capacitor bushing and is in turn fastened on the lateral surface of a current conductor 23 which extends along the column axis and can be guided to high voltage potential and which serves as a power connection for the bushing.
  • the field-controlling insulating body is cast in a gap-free manner by an open-air insulation 57 on the basis of an elastic, weather-resistant material.
  • the open-air insulation is molded onto the current conductor 23 from the outer surface of the field-controlling insulating body 55 via an adjoining end face, so that the field-controlling insulating body 55 is completely encased by the open-air insulation.
  • the invention achieves the object of specifying a high-voltage bushing of the type mentioned at the outset, which is distinguished by a simple structure and great operational reliability.
  • an annular section of the outer surface of the support body which is guided in air and extends in the circumferential direction is formed as a sealing surface, and an annular groove which is guided in the circumferential direction and filled with material of the open-air insulation is formed in a further annular section of the outer surface adjoining the sealing surface.
  • the sealing surface serves to support a sealing ring of a casting mold in the manufacture of the high-voltage bushing according to the invention.
  • the outdoor insulation can thus be poured onto the outer surface of the support body in a simple manner during the manufacture of the high-voltage bushing.
  • the edge of the open-air insulation is particularly well fixed and secured against damage if the annular groove on its side facing away from the feed-through foot is only filled up to the flank edge with material of the open-air insulation, so that the lateral surface formed in this way and the subsequent formed as a sealing surface first portion of the lateral surface of the support body merge into each other.
  • Fig. 1 is a side view of a high-voltage bushing according to the invention, partially cut in the direction of an axis, and
  • Fig. 2 is a plan view of an enlarged portion of the high-voltage bushing according to Fig.1 during manufacture.
  • the high-voltage bushing shown in Fig. 1 is designed in the manner of a column and contains a metal support body 2, which is formed cylindrically symmetrically along an axis 1 and can be subjected to high voltage, a metal feed-through foot 3 that can be grounded, and one supported and supported on the feed-through foot 3 with a shoulder 4 the field-controlling insulating body 5 held in the support body 2, which is preferably designed as a capacitor bushing.
  • the support body 2 can be designed as a tube or as a solid bolt. In its design as a tube, it not only carries the insulating body 5, but also serves to receive a high-voltage cable end, which is fastened in an electrically conductive manner with a cable bolt at the upper end of the supporting body. If the support body is designed as a bolt, this bolt can carry the current otherwise flowing in the cable end.
  • the insulating body has an upper, predominantly cylindrical, and a lower, partially conical section.
  • the cylindrical section is arranged in the interior of the outdoor insulation 7 and serves to control the electric field of the current flowing during operation of the bushing in the area of the outdoor insulation 7 and the bushing foot 3.
  • the section, which is partially conical, is in operation with a bushing the feed-through foot 3 electrically connected housing, for example a transformer, arranged and controls the electrical field of the current flowing in the bushing inside the housing.
  • the two ends of the support body 2 are led out of the interior of the bushing.
  • the support body is designed as a tube
  • the cable bolt of the current conductor is inserted through the lower end of the support body 2, cable bolts and current conductor are pulled through the tube and the cable bolt is finally fixed to the upper end of the tube with the aid of a holding device screwed to an external thread 9 ,
  • the upper end region of the support body 2 facing away from the bushing foot is first formed, as is indicated in FIG.
  • This end region is cylindrical and has three annular sections lying one above the other on its lateral surface.
  • An annular groove 10 is formed in the bottom section and the external thread 9 in the top section.
  • the intermediate section is designed as a sealing surface 11.
  • the end region can be manufactured before or after the application of the insulating body 5 to the supporting body 2.
  • the feed-through foot 3 is pulled from above onto the insulating body fastened on the support body 2 and supported on the shoulder 4. Then the lead-through is assembled in a two-part mold arranged. The interior of the casting mold is sealed off on the outside on a sealing surface provided on the feed-through foot 3 and on the sealing surface 11 with the aid of sealing rings in a vacuum and pressure-resistant manner. A part 12 of the mold with a sealing ring 13 can be seen in Fig.2.
  • the open-air insulation formed by the outer surface 6 via the end face 8 of the insulating body 5 onto the end region of the supporting body 2 is achieved. Because the insulation is now molded directly onto the support body, the bushing head provided in the prior art can be dispensed with and at the same time a long creepage distance between the upper end region of the support body 2 and the bushing foot 3 is achieved.
  • the part 12 of the casting mold is expediently designed in such a way that a metal lead-through head otherwise present in the prior art is simulated by the outdoor insulation.
  • the edge of the outdoor insulation 7 facing away from the feedthrough 3 is fixed in a manner fixed against displacement and the interior of the high-voltage bushing is sealed off from the outside.
  • the annular groove 10 is filled on its side facing away from the feed-through foot 3 up to the flank edge 14 with material of the outdoor insulation.
  • the outer surface of the outdoor insulation 7 merges flush into the sealing surface 11.
  • the edge of the outdoor insulation 7 is then not only set particularly well because of the annular groove 10 but at the same time also secured against damage.

Description

BESCHREIBUNG
Hochspannungsdurchführung
TECHNISCHES GEBIET
Bei der Erfindung wird ausgegangen von einer Hochspannungsdurchführung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Eine solche Hochspannungsdurchführung enthält einen zylindersymmetrisch ausgebildeten und mit Hochspannung beaufschlagbaren Tragkörper, einen auf Erdpotential führbaren Durchfuhrungsfuss, einen auf dem Tragkörper gehaltenen, feldsteuernden Isolierkörper, welcher auf dem Durchfuhrungsfuss gehalten ist, und eine an den Isolierkörper angeformte Freiluftisolation. Mit der Durchführung wird ein hochspannungsführender Stromleiter durch eine auf Erdpotential führbare Gehäusewand aus dem Inneren eines Apparates, beispielsweise eines Transformators oder eines Schalters, an Freiluft geführt.
STAND DER TECHNIK
Mit dem Oberbegriff nimmt die Erfindung auf eine Hochspannungsdurchführung Bezug, wie sie beispielsweise in Fig.4 von US 4,123,618 A beschrieben ist. Die beschriebene Durchführung ist nach Art einer Säule ausgebildet und enthält einen als Montageflansch 25 ausgeführten Durchfuhrungsfuss, der eine Öffnung eines geerdeten Gehäuses eines elektrischen Apparates, insbesondere eines Transformators oder eines Hochspannungsschalters, umfassen und an dem Gehäuse befestigt werden kann. Der Montageflansch 25 ist an einem feldsteuernden, zylindersymmetrischen Isolierkörper 55 gehalten. Der Isolierkörper 55 ist als Kondensatordurchführung ausgebildet und ist seinerseits auf der Mantelfläche eines längs der Säulenachse erstreckten und auf Hochspannungspotential führbaren Stromleiters 23 befestigt, welcher als Stromanschluss der Durchführung dient. Der feldsteuernde Isolierkörper ist spaltfrei umgössen von einer Freiluftisolation 57 auf der Basis eines elastischen witterungsbeständigen Materials. Auf der vom Montageflansch 25 abgewandten Seite ist die Freiluftisolation von der Mantelfläche des feldsteuernden Isolierkörpers 55 über eine sich daran anschliessende Stirnfläche auf den Stromleiter 23 aufgeformt, so dass der feldsteuernde Isolierkörper 55 vollständig von der Freiluftisolation umhüllt ist.
Auch bei einer aus US 3,257,501 A bekannten Durchführung wird die Freiluftisolation von der Mantelfläche des feldsteuernden Isolierkörper über dessen Stirnfläche auf den mit Hochspannung beaufschlagbaren Stromleiter geführt.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen definiert ist, löst die Aufgabe, eine Hochspannungsdurchführung der eingangs genannten Art anzugeben, welche sich durch einfachen Aufbau und durch grosse Betriebssicherheit auszeichnet.
Bei der erfindungsgemässen Hochspannungsdurchführung ist ein an Luft geführter und im Umfangsrichtung erstreckter ringförmiger Abschnitt der Mantelfläche des Tragkörpers als Dichtungsfläche ausgebildet und ist in einem an die Dichtungsfläche sich anschliessenden weiteren ringförmigen Abschnitt der Mantelfläche eine in Umfangsrichtung geführte und mit Material der Freiluftisolation gefüllte Ringnut eingeformt. Die Dichtungsfläche dient bei der Herstellung der erfindungsgemässen Hochspannungsdurchführung dem Abstützen eines Dichtungsrings einer Giessform. Die Freiluftisolation kann so bei der Herstellung der Hochspannungsdurchführung in einfacher Weise auf die Mantelfläche des Tragkörpers aufgegossen werden. Durch die in den weiteren ringförmigen Abschnitt der Mantelfläche des Tragkörpers eingeformte und mit Material der Freiluftisolation gefüllte Ringnut wird der Rand der Freiluftisolation verschiebungsfest fixiert und das Innere der Hochspannungsdurchführung nach aussen wirksam abgedichtet.
Der Rand der Freiluftisolation ist dann besonders gut festgesetzt und vor Beschädigungen gesichert, wenn die Ringnut an ihrer vom Durchfuhrungsfuss abgewandte Seite lediglich bis zum Flankenrand mit Material der Freiluftisolation gefüllt ist, so dass die derart gebildete Mantelfläche und der sich anschliessende, als Dichtungsfläche ausgebildete erste Abschnitt der Mantelfläche des Tragkörpers stufenlos ineinander übergehen.
Um einen Kabelbolzen eines in den Tragkörper eingezogenen Stromleiters mit einfachen Mitteln fixieren zu können, empfiehlt es sich, in einen sich an den ersten anschliessenden dritten ringförmigen Abschnitt der Mantelfläche ein Aussengewinde für den Kabelbolzen einzuformen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer in Richtung einer Achse teilweise geschnitten dargestellten Hochspannungsdurchführung nach der Erfindung, und
Fig. 2 eine Aufsicht auf einen vergrössert dargestellten oberen Abschnitt der Hochspannungsdurchführung gemäss Fig.1 während der Fertigung.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
In beiden Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen auch gleichwirkende Teile. Die in Fig. 1 dargestellte Hochspannungsdurchführung ist nach Art einer Säule ausgeführt und enthält einen längs einer Achse 1 zylindersymmetrisch ausgebildeten und mit Hochspannnung beaufschlagbaren metallenen Tragkörper 2, einen auf Erdpotential führbaren metallenen Durchfuhrungsfuss 3 sowie einen mit einer Schulter 4 auf dem Durchfuhrungsfuss 3 abgestützten und auf dem Tragkörper 2 gehaltenen, feldsteuernden Isolierkörper 5, welcher vorzugsweise als Kondensatordurchführung ausgebildet ist. Auf die Mantelfläche 6 des Isolierkörpers 5 ist eine Freiluftisolation 7 aufgebracht, welche auf ihrer vom Durchfuhrungsfuss 3 abgewandten Stirnseite von der Mantelfläche 6 über eine daran anschliessende Stirnfläche 8 des feldsteuernden Isolierkörpers auf den Tragkörper 2 aufgeformt ist. Der Tragkörper 2 kann als Rohr oder aber als massiver Bolzen ausgebildet sein. Bei seiner Ausbildung als Rohr trägt er nicht nur den Isolierkörper 5, sondern dient zugleich auch der Aufnahme eines hochspannungsführenden Kabelendes, welches mit einem Kabelbolzen am oberen Ende des Tragkörpers elektrisch leitend befestigt ist. Ist der Tragkörper als Bolzen ausgebildet, so kann dieser Bolzen den sonst im Kabelende fliessenden Strom führen.
Der Isolierkörper weist einen oberen überwiegend zylinderförmig und einen unteren teilweise konisch ausgebildeten Abschnitt auf. Der zylinderförmige Abschnitt ist im Inneren der Freiluftisolation 7 angeordnet und dient der Steuerung des elektrischen Feldes des bei Betrieb der Durchführung fliessenden Stroms im Bereich der Freiluftisolation 7 und des Durchführungsfusses 3. Der darunter liegende, teilweise konisch ausgeführte Abschnitt ist bei Betrieb der Durchführung in einem mit dem Durchfuhrungsfuss 3 elektrisch leitend verbundenen Gehäuse, beispielsweise eines Transformators, angeordnet und steuert das elektrische Feld des in der Durchführung fliessenden Stroms im Gehäuseinneren. Die beiden Enden des Tragkörpers 2 sind aus dem Inneren der Durchführung herausgeführt. Ist der Tragkörper als Rohr ausgebildet, so wird durch das untere Ende des Tragkörpers 2 der Kabelbolzen des Stromleiters eingeführt, werden Kabelbolzen und Stromleiter durch das Rohr gezogen und wird der Kabelbolzen schliesslich am oberen Ende des Rohrs mit Hilfe einer mit einem Aussengewinde 9 verschraubten Haltevorrichtung fixiert.
Bei der Herstellung der Durchführung wird zunächst der vom Durchfuhrungsfuss abgewandte obere Endbereich des Tragkörpers 2, so wie dies in Fig.2 angegeben ist, ausgebildet. Dieser Endbereich ist zylinderförmig und weist auf seiner Mantelfläche drei übereinanderliegende ringförmige Abschnitte auf. In den untersten Abschnitt ist eine Ringnut 10 und in den obersten das Aussengewinde 9 eingeformt. Der dazwischenliegende Abschnitt ist als Dichtungsfläche 11 ausgeführt. Der Endbereich kann vor oder nach dem Aufbringen des Isolierkörpers 5 auf den Tragkörper 2 gefertigt werden.
Der Durchfuhrungsfuss 3 wird von oben auf den auf dem Tragkörper 2 befestigten Isolierkörper aufgezogen und an der Schulter 4 abgestützt. Sodann wird die solchermassen vormontierte Durchführung in einer zweiteilige Giessform angeordnet. Der Innenraum der Giessform ist an einer am Durchfuhrungsfuss 3 vorgesehenen Dichtungsfläche und an der Dichtungsfläche 11 mit Hilfe von Dichtungsringen nach aussen vakuum- und druckfest abgeschlossen. Ein Teil 12 der Giessform mit einem Dichtungsring 13 ist aus Fig.2 ersichtlich.
Nach Füllen der Form mit einem flüssigen Silikon und Aushärten der Füllmasse wird die von der Mantelfläche 6 über die Stirnseite 8 des Isolierkörpers 5 auf den Endbereich des Tragkörpers 2 geformte Freiluftisolation erreicht. Dadurch, dass die Isolation nun unmittelbar auf den Tragkörper aufgeformt ist, kann der beim Stand der Technik vorgesehene Durchführungskopf entfallen und wird zugleich ein langer Kriechwegs zwischen dem oberen Endbereich des Tragkörpers 2 und dem Durchfuhrungsfuss 3 erzielt.
Zweckmässigerweise ist der Teil 12 der Giessform derart ausgebildet, dass ein beim Stand der Technik sonst vorhandener metallener Durchführungskopf durch die Freiluftisolation nachgebildet wird.
Durch die in der Ringnut 10 vorhandene Vergussmasse wird der vom Durchfuhrungsfuss 3 abgewandte Rand der Freiluftisolation 7 verschiebungsfest fixiert und das Innere der Hochspannungsdurchführung nach aussen abgedichtet.
Die Ringnut 10 ist an ihrer vom Durchfuhrungsfuss 3 abgewandte Seite bis zum Flankenrand 14 mit Material der Freiluftisolation gefüllt ist. Die Mantelfläche der Freiluftisolation 7 geht dabei bündig in die Dichtungsfläche 11 über. Der Rand der Freiluftisolation 7 ist dann wegen der Ringnut 10 nicht nur besonders gut festgesetzt sondern zugleich auch vor Beschädigungen gesichert.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Achse
2 Tragkörper
3 Durchfuhrungsfuss
4 Schulter 5 Isolierkörper
6 Mantelfläche
7 Freiluftisolation
8 Stirnfläche
9 Aussengewinde
10 Ringnut
11 Dichtungsfläche
12 Teil einer Giessform
13 Dichtungsring
14 Flankenrand

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Hochspannungsdurchführung mit einem zylindersymmetrisch ausgebildeten und mit Hochspannung beaufschlagbaren Tragkörper (2), einem auf Erdpotential führbaren Durchfuhrungsfuss (3), einem den Durchfuhrungsfuss (3) tragenden und auf dem Tragkörper (2) gehaltenen, feldsteuernden Isolierkörper (5) und mit einer auf eine Mantelfläche (6) des Isolierkörpers (5) aufgebrachten Freiluftisolation (7), bei dem die Freiluftisolation (7) auf ihrer vom Durchfuhrungsfuss (3) abgewandten Seite von der Mantelfläche (6) über eine daran anschliessende Stirnfläche (8) des feldsteuernden Isolierkörpers (5) auf den Tragkörper (2) aufgeformt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein an Luft geführter und im Umfangsrichtung erstreckter erster ringförmiger Abschnitt der Mantelfläche des Tragkörpers (2) als Dichtungsfläche (11) ausgebildet ist, und dass in einen an den ersten sich anschliessenden zweiten ringförmigen Abschnitt der Mantelfläche eine in Umfangsrichtung geführte und mit Material der Freiluftisolation (7) gefüllte Ringnut (10) eingeformt ist.
2. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnut (10) an ihrer vom Durchfuhrungsfuss (3) abgewandte Seite bis zum Flankenrand mit Material der Freiluftisolation gefüllt ist.
3. Durchführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einen an den ersten anschliessenden dritten ringförmigen Abschnitt der Mantelfläche des Tragkörpers (2) ein Aussengewinde (9) für einen Kabelbolzen eingeformt ist.
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