EP2715743A1 - Elektrische komponente für eine hochspannungsanlage - Google Patents

Elektrische komponente für eine hochspannungsanlage

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EP2715743A1
EP2715743A1 EP12712246.3A EP12712246A EP2715743A1 EP 2715743 A1 EP2715743 A1 EP 2715743A1 EP 12712246 A EP12712246 A EP 12712246A EP 2715743 A1 EP2715743 A1 EP 2715743A1
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EP
European Patent Office
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conductor
control electrode
hood
component according
electrically conductive
Prior art date
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EP12712246.3A
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English (en)
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EP2715743B1 (de
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Ansgar Dais
Urs Kruesi
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ABB Schweiz AG
Original Assignee
ABB Technology AG
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Publication date
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Publication of EP2715743A1 publication Critical patent/EP2715743A1/de
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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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R9/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, e.g. terminal strips or terminal blocks; Terminals or binding posts mounted upon a base or in a case; Bases therefor
    • H01R9/03—Connectors arranged to contact a plurality of the conductors of a multiconductor cable, e.g. tapping connections
    • H01R9/05—Connectors arranged to contact a plurality of the conductors of a multiconductor cable, e.g. tapping connections for coaxial cables
    • 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
    • H01B17/42—Means for obtaining improved distribution of voltage; Protection against arc discharges
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/24—Means for preventing discharge to non-current-carrying parts, e.g. using corona ring

Definitions

  • the present invention relates to an electrical component for a high-voltage installation, comprising in coaxial arrangement:
  • a rigid insulator attached to the conductor and comprising the conductor, comprising a solid polymer composition formed by curing a preformed, flowable polymer composition
  • Such an electrical component connects after installation in the high-voltage system, a conductor of a first part of the system, with a solid, liquid or gaseous insulating against an insulating receiving
  • Encapsulation is electrically insulated, with a conductor of a second part of the
  • This conductor is typically electrically isolated by the surrounding air, but may also be insulated with another insulating means contained in an enclosure receiving the conductor. Is the electrical component as a barrier insulator of a gas-insulated, metal-enclosed
  • Switchgear designed so separates such a partition insulator two insulating gas-filled spaces of the system from each other and connects two provided in the two rooms high-voltage current conductor together.
  • Rooms of the high voltage system is an electrical field during operation of the system exposed, which acts between the high-voltage conductors and the encapsulation resp. the electrically connected to the enclosure and therefore held substantially at ground mounting flange.
  • the electrical component therefore has a control electrode which is guided in a cylindrically symmetrical manner about this current connection, which dielectrically shields this connection and makes the electric field uniform.
  • An electrical component of the type mentioned at the outset is described, for example, in EP 1 284 484 B1, EP 1 417 689 B1, EP 1 771 866 B1 and WO 2009/053147 A1.
  • the described implementation is intended for installation in a generally metallic housing of a high voltage electrical apparatus, for example in a transformer housing.
  • This implementation contains in a coaxial arrangement a lengthwise axis extending on high voltage potential conductor, a fixed to the conductor and the conductor comprising a rigid insulating body and attached to the insulating body outside, on Erdpotial feasible
  • the mounting flange separates a lying in air and above the mounting flange
  • Section of the capacitor winding of a portion of the capacitor winding which is located below the mounting flange and after installation of the
  • Control electrode is used for the homogenization of the electric field at the aforementioned junction to the conductor of the high voltage apparatus.
  • the shielding can be integrated into a porcelain insulator as shown in EP 1 284 484 B1 and EP 1 771 689 B1 or can be made of silicone and can be mounted on one be attached to fiber reinforced plastic pipe. However, it can also - as described in EP 1 417 689 B1 and WO 2009/053147 A1 - be applied directly to the outer surface of the capacitor winding accommodating insulator between the mounting flange and a power connection of the leadthrough.
  • WO 2004/001783 A1 discloses a molded plastic part
  • the invention as indicated in the claims, has the object to provide an electrical component of the type mentioned, which is easy to manufacture and at the same time characterized by a high level of operational reliability.
  • an electrical component for a high voltage installation having in coaxial arrangement a current-carrying high voltage potential conductor along an axis and a rigid insulator attached to the conductor and comprising the conductor, containing a solid polymer mass obtained by curing a preformed one , Flowable polymer composition is formed, a mounted on the insulating body outside, at ground potential feasible mounting flange and an electrically conductive connected to the conductor and attached to one end of the conductor, hood-shaped control electrode, the electric field between the conductor and the mounting flange during operation of the system controls.
  • control electrode is not detachable with the
  • control electrode is formed elastically deformable and has a hood made of an elastomeric plastic and at least on the outwardly facing surface of the hood, a coating of a cured, electrically conductive or electrically non-conductive paint is applied.
  • control electrode of both alternative solutions can be produced with little effort and integrated into the electrical component. It will be like that
  • Control electrode by co-preforming and curing of the flowable polymer composition, typically in a mold made.
  • control electrode can give way to an undesired mechanical load, such as a shock. It is thus an unintentional and possibly not directly visible damage to the control electrode, such as during transport or during assembly, during operation or during maintenance of the electrical component, largely avoided. Therefore, the control electrode of the second alternative solution increases the reliability of the electrical component according to the invention.
  • the non-detachable connection may be embodied as an embedding, in which an end of the conductor carrying the control electrode is embedded in the hood produced by glazing.
  • the elastomeric plastic may be electrically conductive and contain at least one filler having electrically conductive particles.
  • the elastomeric plastic but also electrically non-conductive and the coating be electrically conductive.
  • the elastomeric plastic may contain silicone or EPDM.
  • control electrode can be releasably connected to the conductor and can be designed with advantage as a snap or screw connection.
  • the hood may be non-detachably connected to the conductor and may advantageously be embodied as an adhesive bond or as an embedding, in which an end of the conductor carrying the control electrode is embedded in the hood produced by glazing or shrinking.
  • the hood and a shield applied to the insulator may together contain an electrically nonconductive, elastomeric plastic which, when finished, hardens one into a mold
  • Capacitor coil to be embedded with each other electrically isolated
  • Capacitor pads in the radial direction by a wound around the axis insulating or by several guided around the axis of a layer
  • thread-wound winding body are held at a distance from each other.
  • the electrical component may be a passage of the high-voltage system or a barrier insulator of a gas-insulated and metal-enclosed high-voltage system.
  • FIG. 1 shows a plan view of an axis A along an extended embodiment
  • a trained as a passage electrical component according to the invention which is shown partially cut to the right of the axis, 2 shows an enlargement of a portion of the electrical component according to FIG.
  • FIG. 3 shows a part of a second embodiment of the electrical component according to the invention shown in FIG. 2, FIG.
  • FIG. 4 shows a part of a third embodiment of the electrical component according to the invention shown in FIG. 2, and FIG.
  • FIG. 5 shows a part of an embodiment along the axis A of the embodiment of a formed as a barrier insulator electrical component according to the invention shown in Figures 2 to 4.
  • FIGS. 1 and 2 designate like-acting parts.
  • the implementation shown in FIGS. 1 and 2 comprises, in a coaxial arrangement, the following parts: a current conductor 10 guided along the axis A and having a first one
  • Power connection serving lower end 12 a fixed to the conductor 10 and the conductor comprising rigid insulating body 20, a fixed to the insulating body 20 and held by the insulating body at a distance from the conductor 10 mounting flange 30, which during installation of the
  • Conductor 10 electrically conductively connected flange 1 1 a extends.
  • the current conductor 10 which is generally designed as a tube or a round rod, can with its lower end 12 with one end in the aforementioned
  • the insulating body 20 surrounding typically made of porcelain or a weather-resistant plastic, such as based on silicone, EPDM or cycloaliphatic epoxy, existing shield 60 serves as weather and radiation protection.
  • the capacitor winding 40 has electrically isolated from each other
  • Capacitor pads 41 which are held in the radial direction at a distance from each other.
  • the insulating gap is achieved by a wound in the form of a spiral insulating 42, which typically consists of paper and / or plastic, or by a plurality of guided around the axis A layers of a thread wound package.
  • the capacitor winding 40 serves to control an electric field which is formed during operation of the bushing between the then at high voltage potential located conductor 10 and then located on the potential of the metal housing mounting flange 30.
  • Condenser coils 40 are embedded in a generally filler-containing solid polymer mass 21, which is typically an epoxy filled with a mineral powder.
  • the control electrode 50 has a hood 51 made of plastic. From Fig.2 it can be seen that at least on the up, down and out facing, so at least on the entire outer surface of the hood 51, a coating 52 is applied from a cured lacquer.
  • the control electrode 50 is at the potential of the current conductor 10. This can be done by a the hood 51 forming, electrically conductive
  • Plastic for example by means of electrically conductive particles, such as graphite, metal or metal oxide powder, filled polymer can be achieved.
  • this can also be achieved in that the cured coating forming the coating 52 is electrically conductive, regardless of whether the hood 51 is made of an electrically conductive or an electrically non-conductive plastic.
  • the coating 52 of the electrically conductive or electrically non-conductive lacquer smoothes unavoidable surface roughness of the hood 51. It is thus achieved a particularly fine control of the occurring during operation of the high voltage system electrically conductive field, which between the
  • the metal housing electrically connected to this flange acts.
  • the coating 52 is formed by the hardened conductive ink, electrically conductive particles of the paint located at high-voltage potential are embedded in the polymeric matrix, and even then the unwanted leakage of electrons is considerably reduced.
  • the hood is mounted in axial symmetry arrangement at the lower end of the conductor 10 and shields with its downwardly open, spherically curved wall from a current conductor connection, arranged with the current conductor 10 with its lower end 12 to the end of the aforementioned, in a insulator-filled metal housing Conductor of the electrical apparatus is electrically connected.
  • control electrode 50 is non-detachably connected to the current conductor 10.
  • the non-detachable connection is embodied as an embedding, in which the end 12 of the current conductor 10 carrying the control electrode 50 is embedded in the hood 51 made by glazing.
  • the hood 51 is formed of an elastomeric plastic. The hood 51 can then by entering a flowable starting material in a
  • a hood 51 and possibly also a shield 60 is simultaneously formed in the casting mold reached from the elastomeric plastic.
  • the shield 60 is then poured directly (not shown in Figure 1) on the rigid insulating body 20.
  • the flowable starting material comprises a plastic containing electrically conductive particles
  • the hood 51 can be used as a control electrode 50 after applying a coating 52 of a cured, electrically non-conductive paint on the outwardly facing surface of the hood.
  • the hood 51 and the shielding have been formed together in a casting mold, then the hood 51 is to be provided with a coating 52 of a hardened, electrically conductive lacquer, at least on the outwardly facing surface.
  • a coating 52 of a hardened, electrically conductive lacquer at least on the outwardly facing surface.
  • the control electrode 50 can deform elastically. Damage to the
  • Suitable elastomers are, above all, silicone and EPDM, but also elastomeric thermoplastics, such as thermoplastic
  • the hood 51 may also be formed in a mold forming the rigid insulating body 20 and the hood 51, if appropriate also the shielding 60, into which, as described for example in WO 2009/053147 A1, a casting conductor 10 and the capacitor winding 40 are contained Winding body arranged and impregnated under vacuum with the flowable polymer composition. Subsequently, the flowable polymer composition in the casting mold to form the solid polymer mass 21 and thus also to form the rigid insulating body 20 and the dimensionally stable hood 51, optionally also the shield 60, cured. In the thus formed, the conductor 10, the
  • Insulating body 20, the capacitor winding 40, the hood 51 and optionally also the shield 60 containing molded body is machined a seat for the mounting flange 30 and is applied at least on the outer surface of the hood 51 of the coating 52, such as with the aid of Leitlacks.
  • connection between the lower end of the conductor 12 and the control electrode 50 is detachably formed.
  • the releasable connection is as
  • control electrode 50 has a thread 54 which is screwed onto a mating thread 14 which in the End 12 of the conductor is formed.
  • the releasable connection can also be designed as a snap connection.
  • the control electrode 50 has an annular inner edge 53 which snaps when sliding the separately manufactured control electrode 50 in an annular groove 13 which is formed in the lower end 12 of the conductor.
  • a guided conductor of the high voltage system such as by plugging, are electrically connected.
  • a further control electrode can also be arranged at the right end, not shown, of the lead-out conductor 20, which is not shown.
  • the control electrode 50 is connected to the conductor 10 by being snapped on, that is releasably. But it can also be connected in a non-detachable manner with the conductor 10.
  • the hood 51 is then manufactured during the casting of the intended for the production of the insulating body 20 flowable polymer composition.
  • the solid polymer mass 21 of the hood 51 then embeds the end 12 of the conductor 10 to form the non-releasable connection.
  • Control electrode 50 only at the lower resp. left 12 or at the top resp. be attached to the right end 1 1 of the conductor 1 1, or may be attached to each of the two ends 1 1, 12 each have a control electrode.

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Abstract

Die elektrische Komponente ist für eine Hochspannungsanlage bestimmt. Sie weist in koaxialer Anordnung einen längs einer Achse (A) erstreckten, auf Hochspannungspotential führbaren Stromleiter (10) auf sowie einen am Stromleiter (10) befestigten und den Stromleiter umfassenden starren Isolierkörper (20), einen am Isolierkörper (20) befestigten, auf Erdpotential führbaren Montageflansch (30) und eine elektrisch leitend mit dem Stromleiter (10) verbundene und an einem Ende (12) des Stromleiters (10) befestigte, haubenförmig ausgebildete Steuerelektrode (50). Der Isolierkörper (20) enthält eine feste Polymermasse (21), die durch Aushärten einer vorgeformten, fliessfähigen Polymermasse gebildet ist. Bei Betrieb der Anlage steuert die Steuerelektrode (50) das elektrische Feld zwischen dem Stromleiter (10) und dem Montageflansch (30). Um die elektrische Komponente in einfacher Weise fertigen zu können und um die Betriebssicherheit der Komponente zu erhöhen, ist die Steuerelektrode (50) nichtlösbar mit dem Stromleiter (10) verbunden und weist eine beim Vorformen und Härten der fliessfähigen Polymermasse gebildete, formbeständige und zumindest aussen mit einem Leitlack (52) überzogene Haube (51) aus der festen Polymermasse (21) auf oder ist die Steuerelektrode (50) elastisch verformbar ausgebildet und weist eine mit einem leitenden oder nichtleitenden Lack (52) überzogene Haube (51) aus einem elastomeren Kunststoff auf.

Description

Elektrische Komponente für eine Hochspannungsanlage
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Komponente für eine Hochspannungsanlage, enthaltend in koaxialer Anordnung:
einen längs einer Achse erstreckten, auf Hochspannungspotential führbaren Stromleiter,
einen am Stromleiter befestigten und den Stromleiter umfassenden starren Isolierkörper, enthaltend eine feste Polymermasse, die durch Aushärten einer vorgeformten, fliessfähigen Polymermasse gebildet ist,
einen am Isolierkörper aussen befestigten, auf Erdpotial führbaren
Montageflansch, und
eine elektrisch leitend mit dem Stromleiter verbundene und an einem Ende des Stromleiters befestigte, haubenförmig ausgebildete Steuerelektrode, die bei Betrieb der Anlage das elektrische Feld zwischen dem Stromleiter und dem Montageflansch steuert.
Ist eine solche elektrische Komponente als Hochspannungsdurchführung ausgeführt, so verbindet sie nach Einbau in die Hochspannungsanlage einen Stromleiter eines ersten Teils der Anlage, der mit einem festen, flüssigen oder gasförmigen Isoliermittel gegenüber einer das Isoliermittel aufnehmenden
Kapselung elektrisch isoliert ist, mit einem Stromleiter eines zweiten Teils der
Anlage. Dieser Stromleiter ist typischerweise durch die umgebende Luft elektrisch isoliert, kann aber auch mit einem anderen Isoliermittel isoliert sein, welches in einer den Stromleiter aufnehmenden Kapselung enthalten ist. Ist die elektrische Komponente als Schottungsisolator einer gasisolierten, metallgekapselten
Schaltanlage ausgebildet, so trennt ein solcher Schottungsisolator zwei isoliergasgefüllte Räume der Anlage voneinander und verbindet zwei in den beiden Räumen vorgesehene hochspannungsführende Stromleiter miteinander.
Die mechanische Verbindung zwischen dem Stromleiter der elektrischen
Komponente und den beiden Stromleitern der zu verbindenden Teile resp. Räume der Hochspannungsanlage ist bei Betrieb der Anlage einem elektrischen Feld ausgesetzt, das zwischen den hochspannungsführenden Stromleitern und der Kapselung resp.dem mit der Kapselung elektrisch leitend verbundenen und daher weitgehend auf Erdpotential gehaltenen Montageflansch wirkt. Daher weist die elektrische Komponente eine zylindersymmetrisch um diese Stromverbindung geführte Steuerelektrode auf, die diese Verbindung dielektrisch abschirmt und das elektrische Feld vergleichmässigt.
STAND DER TECHNIK
Eine als Durchführung ausgeführte elektrische Komponente der eingangs genannten Art ist beispielsweise beschrieben in EP 1 284 484 B1 , EP 1 417 689 B1 , EP 1 771 866 B1 und WO 2009/053147 A1 . Die beschriebene Durchführung ist zum Einbau in ein im allgemeinen metallenes Gehäuse eines elektrischen Hochspannungsapparates, beispielsweise in ein Transformatorgehäuse, bestimmt. Diese Durchführung enthält in koaxialer Anordnung einen längs einer Achse erstreckten, auf Hochspannungspotential führbaren Stromleiter, einen am Stromleiter befestigten und den Stromleiter umfassenden starren Isolierkörper und einen am Isolierkörper aussen befestigten, auf Erdpotial führbaren
Montageflansch.
In den Isolator ist ein Kondensatorwickel integriert. Der Montageflansch trennt einen in Luft liegenden und oberhalb des Montageflanschs angeordneten
Abschnitt des Kondensatorwickels von einem Abschnitt des Kondensatorwickels, der unterhalb des Montageflanschs gelegen ist und der nach Einbau der
Durchführung in den Apparat in einem von Luft abweichenden Isoliermittel, typischerweise Öl oder SF6, angeordnet ist. Ein der umgebenden Luft
ausgesetzter Bereich dieser Durchführungen weist jeweils eine als Wetter- und Strahlenschutz wirkende Beschirmung auf, die den oberhalb des Montageflanschs gelegenen Abschnitt des Kondensatorwickels einschliesst. Eine lediglich in EP 1 284 484 B1 dargestellte, am Stromleiter der Durchführung festgesetzte
Steuerelektrode dient der Homogenisierung des elektrischen Feldes an der vorgenannten Verbindungsstelle zum Stromleiter des Hochspannungsapparates. Die Beschirmung kann wie in EP 1 284 484 B1 und EP 1 771 689 B1 gezeigt in einen Porzellanisolator integriert sein oder aus Silikon gefertigt und auf einem faserverstärkten Kunststoffrohr befestigt sein. Sie kann aber auch - wie in EP 1 417 689 B1 und WO 2009/053147 A1 beschrieben - unmittelbar auf die zwischen dem Montageflansch und einem Stromanschluss der Durchführung erstreckte Aussenfläche des den Kondensatorwickel aufnehmenden Isolators aufgebracht sein.
WO 2004/001783 A1 offenbart eine als Kunststoffformteil ausgebildete,
kreisringförmig gestaltete Steuerelektrode, welche mit Hilfe einer Rastverbindung lösbar an einem elektrischen Gerät, wie typischerweise einer Vakuumschaltröhre, befestigt werden kann. Zur Erzielung einer feldbeeinflussenden Wirkung ist der Werkstoff des Kunststoffformteils mit Zusatzstoffen versetzt oder ist die
Oberfläche des Kunststoffformteils mit einer Metallisierung versehen. Angaben über die Fertigung des Kunststoffformteils oder dessen Verformungseigenschaften sind in diesem Stand der Technik nicht dokumentiert.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG Der Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen angegeben ist, liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Komponente der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach zu fertigen ist und sich zugleich durch eine grosse Betriebssicherheit auszeichnet.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird eine elektrische Komponente für eine Hochspannungsanlage bereitgestellt, die in koaxialer Anordnung einen längs einer Achse erstreckten, auf Hochspannungspotential führbaren Stromleiter aufweist sowie einen am Stromleiter befestigten und den Stromleiter umfassenden starren Isolierkörper, enthaltend eine feste Polymermasse, die durch Aushärten einer vorgeformten, fliessfähigen Polymermasse gebildet ist, einen am Isolierkörper aussen befestigten, auf Erdpotential führbaren Montageflansch und eine elektrisch leitend mit dem Stromleiter verbundene und an einem Ende des Stromleiters befestigte, haubenförmig ausgebildete Steuerelektrode, die bei Betrieb der Anlage das elektrische Feld zwischen dem Stromleiter und dem Montageflansch steuert.
In einer ersten Alternativlösung ist die Steuerelektrode nichtlösbar mit dem
Stromleiter verbunden und weist eine beim Vorformen und Härten der
fliessfähigen Polymermasse gebildete formbeständige Haube aus der festen Polymermasse auf und ist zumindest auf der nach aussen weisenden Oberfläche der Haube ein Überzug aus einem gehärteten, elektrisch leitenden Lack
aufgebracht.
In einer zweiten Alternativlösung ist die Steuerelektrode elastisch verformbar ausgebildet ist und weist eine Haube aus einem elastomeren Kunststoff auf und ist zumindest auf der nach aussen weisenden Oberfläche der Haube ein Überzug aus einem gehärteten, elektrisch leitenden oder elektrisch nichtleitenden Lack aufgebracht.
Die Steuerelektrode beider Alternativlösungen lässt sich mit geringem Aufwand herstellen und in die elektrische Komponente integrieren. Es werden so
Herstellung, Montage und Wartung der elektrische Komponente gemäss den beiden Alternativlösungen erheblich vereinfacht. Durch eine auf der Aussenseite der Haube aufgebrachte gehärtete Lackschicht werden bei beiden
Alternativlösungen die dielektrische Festigkeit der Komponente und
dementsprechend auch die Betriebssicherheit erhöht.
Bei der ersten Alternativlösung werden zudem der Isolierkörper und die
Steuerelektrode durch gemeinsames Vorformen und Härten der fliessfähigen Polymermasse, typischerweise in einer Giessform, gefertigt. Diese beiden für das dielektrische Verhalten der Komponente wichtigen Teile weisen daher weitgehend identische Werkstoffeigenschaften auf und tragen so zu einer erhöhen
Betriebssicherheit bei. Bei der zweiten Alternativlösung kann die Steuerelektrode bei einer unerwünschten mechanischen Belastung, etwa einem Stoss, nachgeben. Es wird so eine unbeabsichtigte und gegebenenfalls nicht unmittelbar erkennbare Beschädigung der Steuerelektrode, etwa beim Transport oder bei der Montage, beim Betrieb oder bei der Wartung der elektrischen Komponente, weitgehend vermieden. Daher erhöht die Steuerelektrode der zweiten Alternativlösung die Betriebssicherheit der elektrischen Komponente nach der Erfindung.
Um eine besonders wirtschaftliche Fertigung der Komponente gemäss der ersten Alternativlösung zu ermöglichen, kann die nichtlösbare Verbindung als Einbettung ausgeführt sein, bei der ein die Steuerelektrode tragendes Ende des Stromleiters in die durch Glessen gefertigte Haube eingebettet ist. Bei der Komponente nach der zweiten Alternativlösung kann der elastomere Kunststoff elektrisch leitend sein und mindestens einen elektrisch leitende Partikel aufweisenden Füllstoff enthalten. Bei dieser Komponente kann der elastomere Kunststoff aber auch elektrisch nichtleitend und der Überzug elektrisch leitend sein. In jedem Fall kann der elastomere Kunststoff Silikon oder EPDM enthalten.
Bei der Komponente nach der zweiten Alternativlösung kann die Steuerelektrode lösbar mit dem Stromleiter verbunden sein und kann mit Vorteil als Schnapp- oder Schraubverbindung ausgeführt sein. Alternativ kann die Haube nichtlösbar mit dem Stromleiter verbunden sein und kann mit Vorteil als Klebverbindung ausgeführt sein oder als Einbettung, bei der ein die Steuerelektrode tragendes Ende des Stromleiters in die durch Glessen oder Schrumpfen gefertigte Haube eingebettet ist.
Die Haube und eine auf den Isolierkörper aufgebrachte Beschirmung können gemeinsam einen elektrisch nichtleitenden, elastomeren Kunststoff enthalten, der beim Fertigen der Komponente durch Härten einer in eine Giessform
eingebrachten, fliessfähigen Ausgangsmasse gebildet ist.
Bei beiden Alternativlösungen kann in die feste Polymermasse ein
Kondensatorwickel eingebettet sein mit voneinander elektrisch isolierten
Kondensatorbelägen, die in radialer Richtung durch eine um die Achse gewickelte Isolierfolie oder durch mehrere um die Achse geführte Lagen eines
fadengewickelten Wickel körpers mit Abstand voneinander gehalten sind.
Die elektrische Komponente kann eine Durchführung der Hochspannungsanlage oder ein Schottungsisolator einer gasisoliert und metallgekapselt ausgebildeten Hochspannungsanlage sein. KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Hierbei zeigt:
Fig.1 eine Aufsicht auf eine längs einer Achse A erstreckte Ausführungsform
einer als Durchführung ausgebildeten elektrischen Komponente nach der Erfindung, die rechts der Achse teilweise geschnitten dargestellt ist, Fig.2 eine Vergrösserung eines umrandet dargestellten Teils der elektrischen Komponente nach Fig.1 ,
Fig.3 ein gemäss Fig.2 dargestelltes Teil einer zweiten Ausführungsform der elektrischen Komponente nach der Erfindung,
Fig.4 ein gemäss Fig.2 dargestelltes Teil einer dritten Ausführungsform der elektrischen Komponente nach der Erfindung, und
Fig.5 ein gemäss den Figuren 2 bis 4 dargestelltes Teil einer längs der Achse A erstreckten Ausführungsform einer als Schottungsisolator ausgebildeten elektrischen Komponente nach der Erfindung.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
In allen Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen auch gleichwirkende Teile. Die aus den Figuren 1 und 2 ersichtliche Durchführung enthält in koaxialer Anordnung folgende Teile: einen längs der Achse A geführten Stromleiter 10 mit einem als erster
Stromanschluss dienenden oberen Ende 1 1 und einem als zweiter
Stromanschluss dienenden unteren Ende 12, einen am Stromleiter 10 befestigten und den Stromleiter umfassenden starren Isolierkörper 20, einen am Isolierkörper 20 befestigten und durch den Isolierkörper mit Abstand zum Stromleiter 10 gehaltenen Montageflansch 30, der beim Einbau der
Durchführung in die Hochspannungsanlage mit einem isoliermittelgefüllten Metallgehäuse eines elektrischen Apparates, beispielsweise mit einem
Transformatorgehäuse, verbunden ist,
einen in den Isolierkörper 20 integrierten Kondensatorwickel 40,
eine am unteren Ende 12 des Stromleiters 10 befestigte und mit dem Stromleiter 10 elektrisch leitend verbundene Steuerelektrode 50, und eine den Isolierkörper 20 umfassende Beschirmung 60, die sich in axialer
Richtung vom Montageflansch 30 auf einen mit dem oberen Ende 1 1 des
Stromleiters 10 elektrisch leitend verbundenen Flansch 1 1 a erstreckt.
Der im allgemeinen als Rohr oder als Rundstab ausgebildete Stromleiter 10 kann mit seinem unteren Ende 12 mit einem Ende eines im vorgenannten
isoliermittelgefüllten Metallgehäuse angeordneten Stromleiter elektrisch leitend verbunden werden. Sein oberes Ende 1 1 kann mit einem freiluftisolierten
Hochspannungsleiter elektrisch leitend verbunden werden. Eine dann
erforderliche, den Isolierkörper 20 umgebende, typischerweise aus Porzellan oder einem witterungsbeständigen Kunststoff, etwa auf der Basis von Silicon, EPDM oder cycloaliphatischem Epoxid, bestehende Beschirmung 60 dient hierbei als Wetter- und Strahlenschutz.
Der Kondensatorwickel 40 weist voneinander elektrisch isolierte
Kondensatorbeläge 41 auf, die in radialer Richtung mit Abstand voneinander gehalten sind. Der isolierende Abstand wird durch eine in Form einer Spirale gewickelte Isolierfolie 42 erreicht, welche typischerweise aus Papier und/oder Kunststoff besteht, oder durch mehrere um die Achse A geführte Lagen eines fadengewickelten Wickelkörpers. Der Kondensatorwickel 40 dient der Steuerung eines elektrischen Feldes, welches sich während des Betriebs der Durchführung zwischen dem dann auf Hochspannungspotential befindlichen Stromleiter 10 und dem dann auf dem Potential des Metallgehäuses befindlichen Montageflansch 30 ausbildet. Die Isolierfolie 42 und die Kondensatorbeläge 41 des
Kondensatorwickels 40 sind in eine im allgemeinen Füllstoff enthaltende feste Polymermasse 21 eingebettet, welche typischerweise ein mit einem Mineralpulver gefülltes Epoxid ist.
Die Steuerelektrode 50 weist eine Haube 51 aus Kunststoff auf. Aus Fig.2 ist ersichtlich, dass zumindest auf der nach oben, unten und aussen weisenden, also zumindest auf der gesamten äusseren Oberfläche der Haube 51 ein Überzug 52 aus einem gehärteten Lack aufgebracht ist. Die Steuerelektrode 50 befindet sich auf dem Potential des Stromleiters 10. Dies kann zum einem durch einen die Haube 51 bildenden, elektrisch leitenden
Kunststoff, etwa durch ein mit elektrisch leitenden Partikeln, wie Graphit-, Metall- oder Metalloxidpulver, gefülltes Polymer erreicht werden. Zum anderen kann dies auch dadurch erreicht werden, dass der den Überzug 52 bildende, gehärtete Lack elektrisch leitend ist, unabhängig davon, ob die Haube 51 aus einem elektrisch leitenden oder einem elektrisch nichtleitenden Kunststoff gefertigt ist. Der Überzug 52 aus dem elektrisch leitenden oder elektrisch nichtleitenden Lack glättet nicht zu vermeidende Oberflächenrauhigkeiten der Haube 51 . Es wird so eine besonders feine Steuerung des bei Betrieb der Hochspannungsanlage auftretenden elektrisch leitenden Feldes erreicht, das zwischen der
Steuerelektrode 50 und dem Montageflansch 30 resp. dem mit diesem Flansch elektrisch leitend verbundenen Metallgehäuse wirkt. Zudem weist ein solcher
Überzug eine polymere Matrix auf, die die Oberfläche der Steuerelektrode 50 vor mechanischer Beschädigung, wie Verkratzen, schützt und zugleich den
unerwünschten Austritt von Elektronen aus der Steuerelektrode 50 erheblich reduziert. Wird der Überzug 52 vom gehärteten Leitlack gebildet, so sind auf Hochspannungspotential befindliche, elektrisch leitfähige Partikel des Lacks in die polymere Matrix eingebettet und wird auch dann der unerwünschte Austritt von Elektronen erheblich gemindert.
Die Haube ist in axialsymmetrischer Anordnung am unteren Ende des Stromleiters 10 befestigt und schirmt mit ihrer nach unten offenen, kugelförmig gekrümmten Wand eine Strom leiterverbindung ab, mit der der Stromleiter 10 mit seinem unteren Ende 12 mit dem Ende des vorgenannten, in einem isoliermittelgefüllten Metallgehäuse angeordneten Stromleiters des elektrischen Apparates elektrisch leitend verbunden ist.
Bei der Ausführungsform nach den Figuren 1 und 2 ist die Steuerelektrode 50 nichtlösbar mit dem Stromleiter 10 verbunden. Die nichtlösbare Verbindung ist als Einbettung ausgeführt, bei der das die Steuerelektrode 50 tragende Ende 12 des Stromleiters 10 in die durch Glessen gefertigte Haube 51 eingebettet ist.
Mit Vorteil ist die Haube 51 aus einem elastomeren Kunststoff geformt. Die Haube 51 kann dann durch Eingeben einer fliessfähigen Ausgangsmasse in eine
Giessform, die zugleich auch der Fertigung der Beschirmung dienen kann, vorgeformt werden. In einem nachfolgenden Vernetzungsprozess wird in der Giessform eine Haube 51 und gegebenenfalls zugleich auch eine Beschirmung 60 aus dem elastomeren Kunststoff erreicht. Die Beschirmung 60 ist dann direkt (in Fig.1 nicht dargestellt) auf den starren Isolierkörper 20 aufgegossen. Falls die fliessfähige Ausgangsmasse einen elektrisch leitende Partikel enthaltenden Kunststoff aufweist, kann die Haube 51 nach Auftragen eines Überzugs 52 aus einem gehärteten, elektrisch nichtleitenden Lack auf die nach aussen weisende Fläche der Haube als Steuerelektrode 50 verwendet werden. Sind die Haube 51 und die Beschirmung gemeinsam in einer Giessform gebildet worden, dann ist die Haube 51 zumindest auf der nach aussen weisenden Oberfläche mit einem Überzug 52 aus einem gehärteten, elektrisch leitenden Lack zu versehen. Bei einer unerwünschten mechanischen Belastung, etwa bei einem Stoss, kann sich die Steuerelektrode 50 elastisch verformen. Eine Beschädigung der
Steuerelektrode beim Transport oder bei der Montage der Komponente kann so weitgehend vermieden werden. Geeignete Elastomere sind vor allem Silikon und EPDM, aber auch elastomere Thermoplaste, wie etwa thermoplastisches
Polyurethan.
Die Haube 51 kann aber auch in einer den starren Isolierkörper 20 und die Haube 51 , gegebenenfalls zugleich auch die Beschirmung 60, formenden Giessform gebildet werden, in welche wie etwa in WO 2009/053147 A1 beschrieben, ein den Stromleiter 10 und den Kondensatorwickel 40 enthaltender Wickelkörper angeordnet und unter Vakuum mit der fliessfähigen Polymermasse imprägniert wird. Nachfolgend wird die fliessfähige Polymermasse in der Giessform unter Bildung der festen Polymermasse 21 und damit auch unter Bildung des starren Isolierkörpers 20 und der formbeständigen Haube 51 , gegebenenfalls auch der Beschirmung 60, gehärtet. In den so gebildeten, den Stromleiter 10, den
Isolierkörper 20, den Kondensatorwickel 40, die Haube 51 und gegebenenfalls auch die Beschirmung 60 enthaltenden Formkörper wird spanabhebend ein Sitz für den Montageflansch 30 eingeformt und wird zumindest auf die Aussenfläche der Haube 51 der Überzug 52, etwa mit Hilfe des Leitlacks, aufgebracht.
Bei den Ausführungsformen nach den Figuren 3 und 4 ist die Verbindung zwischen dem unteren Ende des Stromleiters 12 und Steuerelektrode 50 lösbar ausgebildet. Wie in Fig.3 dargestellt, ist die lösbare Verbindung als
Schraubverbindung ausgeführt. Ersichtlich weist dann die Steuerelektrode 50 ein Gewinde 54 auf, welches auf ein Gegengewinde 14 aufgeschraubt ist, das in das Ende 12 des Stromleiters eingeformt ist. Wie in Fig.4 dargestellt, kann die lösbare Verbindung auch als Schnappverbindung ausgeführt sein. Ersichtlich weist dann die Steuerelektrode 50 einen ringförmig ausgebildeten Innenrand 53 auf, der beim Aufschieben der separat gefertigten Steuerelektrode 50 in eine Ringnut 13 einschnappt, die in das untere Ende 12 des Stromleiters eingeformt ist.
Aus Fig.5 ist ersichtlich, dass bei Ausbildung der elektrischen Komponente als Schottungsisolator einer gasisolierten, metallgekapselten Hochspannungsanlage der Stromleiter 10 analog den vorstehend beschriebenen Durchführungen im Isolierkörper 20 befestigt und mit Hilfe des Montageflansches 30 in die nicht dargestellte Metallkapselung eingesetzt und so in einem definierten Abstand zur Kapselung gehalten ist. Die Steuerelektrode 50 ist am linken Ende 12 des durch den scheibenförmig ausgebildeten Isolierkörper 20 geführten Stromleiters 10 befestigt. An diesem Ende kann der Stromleiter 10 mit einem in der
Metallkapselung angeordneten, entlang der Achse A geführten Stromleiter der Hochspannungsanlage, etwa durch Stecken, elektrisch leitend verbunden werden. In entsprechender Weise kann auch am nicht dargestellten rechten Ende des aus der Scheibe 20 herausgeführten Stromleiters 10 eine weitere Steuerelektrode angeordnet sein. Ersichtlich ist die Steuerelektrode 50 durch Aufschnappen, also lösbar, mit dem Stromleiter 10 verbunden. Sie kann aber auch in nichtlösbarer Weise mit dem Stromleiter 10 verbunden sein. Die Haube 51 wird dann beim Vergiessen der zur Fertigung des Isolierkörpers 20 vorgesehenen fliessfähigen Polymermasse gefertigt. Die feste Polymermasse 21 der Haube 51 bettet dann das Ende 12 des Stromleiters 10 unter Bildung der nichtlösbaren Verbindung ein.
Je nach Anforderungsprofil der elektrischen Komponente kann die
Steuerelektrode 50 lediglich am unteren resp. linken 12 oder am oberen resp. rechten Ende 1 1 des Stromleiters 1 1 angebracht sein, oder kann an jedem der beiden Enden 1 1 , 12 jeweils eine Steuerelektrode befestigt sein. BEZUGSZEICHENLISTE
Stromleiter
, 12 Enden des Stromleitersa Flansch
Ringnut
Gegengewinde
Isolierkörper
gehärtete feste Polymermasse
Montageflansch
Kondensatorwickel
Kondensatorbeläge
Isolierfolie
Steuerelektrode
Haube
Überzug
Innenrand
Gewinde
Beschirmung
Achse

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Elektrische Komponente für eine Hochspannungsanlage, enthaltend in
koaxialer Anordnung:
einen längs einer Achse (A) erstreckten, auf Hochspannungspotential führbaren Stromleiter (10),
einen am Stromleiter (10) befestigten und den Stromleiter umfassenden starren Isolierkörper (20), enthaltend eine feste Polymermasse (21 ), die durch Aushärten einer vorgeformten, fliessfähigen Polymermasse gebildet ist,
einen am Isolierkörper (20) aussen befestigten, auf Erdpotential führbaren
Montageflansch (30) und
eine elektrisch leitend mit dem Stromleiter (10) verbundene und an einem Ende (12) des Stromleiters (10) befestigte, haubenförmig ausgebildete Steuerelektrode (50), die bei Betrieb der Anlage das elektrische Feld zwischen dem Stromleiter (10) und dem Montageflansch (30) steuert, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektrode (50) nichtlösbar mit dem Stromleiter (10) verbunden ist und eine beim Vorformen und Härten der fliessfähigen Polymermasse gebildete formbeständige Haube (51 ) aus der starren Polymermasse (21 ) aufweist, und dass zumindest auf der nach aussen weisenden Oberfläche der Haube (51 ) ein Überzug (52) aus einem gehärteten, elektrisch leitenden Lack aufgebracht ist.
2. Komponente nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
nichtlösbare Verbindung als Einbettung ausgeführt ist, bei der ein die
Steuerelektrode (50) tragendes Ende (12) des Stromleiters (10) in die durch Glessen gefertigte Haube (51 ) eingebettet ist.
3. Elektrische Komponente für eine Hochspannungsanlage, enthaltend in
koaxialer Anordnung:
einen längs einer Achse (A) erstreckten, auf Hochspannungspotential führbaren Stromleiter (10),
einen am Stromleiter (10) befestigten und den Stromleiter umfassenden starren Isolierkörper (20), enthaltend eine feste Polymermasse (21 ), die durch Aushärten einer vorgeformten, fliessfähigen Polymermasse gebildet ist,
einen am Isolierkörper (20) aussen befestigten, auf Erdpotential führbaren Montageflansch (30) und
eine elektrisch leitend mit dem Stromleiter (10) verbundene und an einem Ende (12) des Stromleiters (10) befestigte, haubenförmig ausgebildete Steuerelektrode (50), die bei Betrieb der Anlage das elektrische Feld zwischen dem Stromleiter (10) und dem Montageflansch (30) steuert, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektrode (50) elastisch verformbar ausgebildet ist und eine Haube (51 ) aus einem elastomeren Kunststoff aufweist, und dass zumindest auf der nach aussen weisenden Oberfläche der Haube (51 ) ein Überzug (52) aus einem gehärteten, elektrisch leitenden oder elektrisch nichtleitenden Lack aufgebracht ist.
4. Komponente nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der
elastomere Kunststoff elektrisch leitend ist und mindestens einen elektrisch leitende Partikeln aufweisenden Füllstoff enthält.
5. Komponente nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der
elastomere Kunststoff elektrisch nichtleitend und der Überzug elektrisch leitend ist.
6. Komponente nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der elastomere Kunststoff Silikon oder EPDM enthält.
7. Komponente nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektrode (50) lösbar mit dem Stromleiter (10) verbunden ist.
8. Komponente nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die lösbare Verbindung als Schnapp- oder Schraubverbindung ausgeführt ist.
9. Komponente nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Haube (51 ) nichtlösbar mit dem Stromleiter (50) verbunden ist.
10. Komponente nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die
nichtlösbare Verbindung als Klebverbindung ausgeführt ist oder als
Einbettung, bei der ein die Steuerelektrode (50) tragendes Ende (12) des Stromleiters (10) in die durch Glessen oder Schrumpfen gefertigte Haube (51 ) eingebettet ist.
1 1 . Komponente nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Haube (51 ) und eine auf den Isolierkörper (20) aufgebrachte Beschirmung (60) gemeinsam einen elektrisch nichtleitenden elastomeren Kunststoff enthalten, der beim Fertigen der Komponente durch Härten einer in eine Giessform eingebrachten, fliessfähigen Ausgangsmasse gebildet ist.
12. Komponente nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in die gehärtete, feste Polymermasse (21 ) des Isolierkörpers (20) ein Kondensatorwickel (40) eingebettet ist mit voneinander elektrisch isolierten Kondensatorbelägen (41 ), die in radialer Richtung durch eine um die Achse (A) gewickelte Isolierfolie (42) oder durch mehrere um die Achse (A) geführte Lagen eines fadengewickelten Wickel körpers mit Abstand voneinander gehalten sind.
13. Komponente nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente eine Durchführung oder ein Schottungsisolator der Hochspannungsanlage ist.
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