EP3185251B1 - Hochspannungsdurchführung mit spannungsteilerabgriff und herstellungsverfahren für eine hochspannungsdurchführung mit spannungsteilerabgriff - Google Patents

Hochspannungsdurchführung mit spannungsteilerabgriff und herstellungsverfahren für eine hochspannungsdurchführung mit spannungsteilerabgriff Download PDF

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EP3185251B1
EP3185251B1 EP16205630.3A EP16205630A EP3185251B1 EP 3185251 B1 EP3185251 B1 EP 3185251B1 EP 16205630 A EP16205630 A EP 16205630A EP 3185251 B1 EP3185251 B1 EP 3185251B1
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EP
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voltage
contact means
bushing
voltage divider
voltage bushing
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Engelbert Engels
Christian Paul
Tim Schnitzler
Joachim Titze
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Siemens Energy Global GmbH and Co KG
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Siemens 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
    • H01B17/005—Insulators structurally associated with built-in electrical equipment
    • 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 measurement connection recess, on which a voltage divider tap with a contact means is arranged, and a manufacturing method for its manufacture.
  • High-voltage bushings from Siemens from the SETFt24 series, known from the brochure "SETFt24-800kV, RIP transformer outdoor bushing” or the EKTG series, known from the brochure “EKTG 72.5-800kV, RIP transformer - are used for high-voltage devices such as a transformer. Gas feedthrough ". These high voltage bushings are used e.g. to safely introduce a high voltage from an overhead line through the housing into a transformer.
  • a high-voltage bushing for transformers is known from the brochure "Transformer bushings series SETFta-SETFtc, ETFa-ETFc, assembly, operating and maintenance instructions", marked as operating instructions BALSETFta / 04d.
  • Page 2 shows a bushing with a flange for attachment to the transformer, in the immediate vicinity of which a measuring connection can be provided.
  • a voltage divider connection can be used on the measuring connection according to page 18, so that a lower voltage can be provided for a measuring device during operation of the high-voltage bushing by means of a connected voltage divider.
  • the measuring device can use the lower voltage to draw conclusions about the high voltage present in the bushing.
  • JP S62 120 235 U and the JP S61 364 3 U are from the JP S62 120 235 U and the JP S61 364 3 U. known, the known devices each comprising an area with insulating material.
  • a voltage divider tap corresponding to the specifications of the IEEE STD C57.19.01-2000 standard is often required in the bushing.
  • the voltage divider tap should withstand a test voltage of 20kV.
  • Information on the external shape of the tap, which is specified in the standard, must also be observed. For example, according to Figure 1 "Bushing voltage tap dimensions" a contact pin have a diameter of 7.95mm +/- 0.08mm. The internal design of the voltage divider tap remains at the discretion of the manufacturer.
  • An area is between the contact means and the measurement connection recess poured an insulating material. This is an advantage because the insulation is ensured in a simple manner and without additional aids such as protective gas.
  • the measuring connection recess is made through a hole with a diameter of approximately 30 mm in the outer wall of the high-voltage bushing.
  • the insulating material contains silicone at least in part. This is an advantage because silicone has the necessary dielectric strength, is inexpensive and has a long shelf life.
  • the contact means is soldered to a conductor in the high-voltage bushing.
  • the conductor can for example be designed as a film in the so-called active part. This is advantageous because good electrical contact is made possible and the voltage measurement can be carried out accurately.
  • the voltage divider tap is suitable for a test voltage of 20 kV. This is an advantage because it enables the high-voltage bushing to be tested in accordance with the IEEE STD C57.19.01-2000 standard.
  • the external dimensions of the voltage divider tap correspond to the requirements of the IEEE STD C57.19.01-2000 standard. This is advantageous because it ensures interoperability with products from numerous manufacturers.
  • the contact means is a stranded wire, in particular a cable with a cable insulation made of silicone. This is an advantage because such cables are common and inexpensive.
  • a strand i.S.d. Invention is e.g. a metallic conductor that can be flexible.
  • a version as an insulated cable is particularly preferred.
  • a candle with a brass insert and insulation made of cast resin is placed on the contact means. This is an advantage because in this way the contact means is sufficiently electrically insulated outside the area encapsulated with silicone.
  • the brass insert is soldered to the contact means. This is an advantage because the brass insert can be used to form an electrical contact with standardized dimensions for connecting a voltage divider.
  • the object of the invention is to specify a manufacturing method for a high-voltage bushing with a voltage divider tap, from which a test voltage of 20 kV can be tapped with a comparatively low design effort.
  • the invention solves this problem by the manufacturing method with the features of claim 7.
  • FIG. 1 A high-voltage bushing of the type EKTG, article number 313524 from HSP Hochhardserra GmbH, is shown with a flange area 2 for attachment to a transformer and a voltage divider tap 3.
  • a test extension 4 is placed on the voltage divider tap 3.
  • Figure 2 shows a cross section through the high-voltage bushing 1 with a voltage divider tap 3 according to Figure 1 .
  • the high-voltage bushing 1 there is a measurement connection recess, through which a strand 7 is passed as a contact means, the strand 7 in the high-voltage bushing 1 making electrical contact with a conductor 6.
  • the wire 7 and the conductor 6 are soldered.
  • a cable, which is insulated with a silicone jacket 8, is used as the strand 7.
  • the space between the strand 7 and the high-voltage bushing 1 is completely filled with silicone 5.
  • Over the strand 7 is a so-called candle with a brass insert 12 and insulation made of cast resin 9 is placed in the area outside the measuring connection recess.
  • the wire 7 and the brass insert 12 are soldered.
  • the voltage divider tap 3 is fastened to the high-voltage bushing 1 with a holding means 10.
  • the candle is protected by a housing 13 at its end remote from the high-voltage bushing.
  • FIG. 3 Various steps of a manufacturing process are shown.
  • the flange area 2 of a high-voltage bushing is shown, into which a measuring connection recess 14 has already been made by means of a bore.
  • the measuring connection recess 14 extends to the first layer of an electrical conductor 6 in the high-voltage bushing.
  • a solder bump 15 is placed on the conductor 6 at the bottom of the measuring connection recess 14.
  • Figure 4 shows a stripped cable that in Figure 5 was soldered to the solder bump. Silicone 5 is mixed with a wooden stick; the processing time is approx. 30 min., according to the manufacturer's data sheet.
  • Figure 8 shows how, after the silicone has hardened, a candle with a brass insert 12 and insulation made of casting resin 9 is placed on the strand.
  • the wire and the brass insert 12 are soldered, the soldering point preferably being arranged at the end of the brass insert 12 in the area of the stripped wire.
  • the candle is at her from the high voltage bushing more distant end protected by a housing 13.

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  • Insulating Bodies (AREA)
  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Hochspannungsdurchführung mit einer Meßanschlussaussparung, an der ein Spannungsteilerabgriff mit einem Kontaktmittel angeordnet ist, sowie ein Herstellungsverfahren zu deren Herstellung.
  • Bei Hochspannungsgeräten wie beispielsweise einem Transformator kommen Hochspannungsdurchführungen von Siemens der Baureihe SETFt24 zum Einsatz, bekannt aus der Broschüre "SETFt24-800kV, RIP Transformator-Freiluftdurchführung" oder der Baureihe EKTG, bekannt aus der Broschüre "EKTG 72,5-800kV, RIP Transformator-Gas-Durchführung". Diese Hochspannungsdurchführungen dienen z.B. dazu, eine Hochspannung aus einer Freileitung sicher durch das Gehäuse in einen Transformator einzuführen.
  • Eine Hochspannungsdurchführung für Transformatoren ist bekannt aus der Broschüre "Transformatordurchführungen Baureihen SETFta-SETFtc, ETFa-ETFc, Montage- Betriebs- und Wartungsvorschriften", gekennzeichnet als Betriebsanleitung BALSETFta/04d. Seite 2 zeigt eine Durchführung mit einer Flanschscheibe für eine Befestigung am Transformator, in deren unmittelbarer Nähe ein Messanschluss vorgesehen sein kann. Am Messanschluss kann gemäß Seite 18 ein Spannungsteileranschluss verwendet werden, damit im Betrieb der Hochspannungsdurchführung mittels eines angeschlossenen Spannungsteilers eine niedrigere Spannung für ein Messgerät bereit gestellt werden kann. Das Messgerät kann aus der niedrigeren Spannung auf die anliegende Hochspannung in der Durchführung zurückschließen.
  • Weitere Vorrichtungen dieser Art sind aus der JP S62 120 235 U und der JP S61 364 3 U bekannt, wobei die bekannten Vorrichtungen jeweils einen Bereich mit Isolierstoff umfassen.
  • Bisherige Lösungen für Spannungsteilerabgriffe, wie sie z.B. für die oben genannten Siemens Transformatoren eingesetzt werden, verwenden eine mechanische Feder, die einen Kontaktstift durch die Meßanschlussaussparung auf einen Leiter in der Hochspannungsdurchführung drückt. Der Leiter ist als eine Folie im sogenannten Aktivteil der Hochspannungsdurchführung ausgeführt. Ein bekannter Spannungsteileranschluss dieser Bauart ist der CSA Typ A gemäß tech. Spezifikation 327881 der HSP Hochspannungsgeräte GmbH.
  • Für den Einsatz in den USA wird häufig ein den Vorgaben der Norm IEEE STD C57.19.01-2000 entsprechender Spannungsteilerabgriff in der Durchführung gefordert. Entsprechend der Norm sollte der Spannungsteilerabgriff einer Prüfspannung von 20kV stand halten. Außerdem sind Angaben zur äußeren Form des Abgriffs einzuhalten, die in der Norm spezifiziert werden. So muss z.B. gemäß Figur 1 "Bushing voltage tap dimensions" ein Kontaktstift einen Durchmesser von 7,95mm +/- 0,08 mm aufweisen. Die innere Ausgestaltung des Spannungsteilerabgriffs bleibt im Ermessen des Herstellers.
  • Um die vergleichsweise hohe Prüfspannung von 20kV verwenden zu können, werden bei bisherigen Spannungsteilerabgriffen zusätzliche Schutzmaßnahmen ergriffen: beispielsweise wird mit einem Schutzgas oder einem Isolieröl eine Isolierung sicher gestellt. Dies ist jedoch mit zusätzlichem konstruktivem Aufwand verbunden, was die Kosten der Hochspannungsdurchführung erhöht. Außerdem kann Schutzgas entweichen, was besondere Vorkehrungen bei Montage, Wartung und Entsorgung der Vorrichtung erfordert.
  • Es stellt sich an die Erfindung die Aufgabe, eine Hochspannungsdurchführung mit einer Meßanschlussaussparung anzugeben, an der ein Spannungsteilerabgriff mit einem Kontaktmittel angeordnet ist, bei der mit einem vergleichsweise geringen konstruktivem Aufwand eine Prüfspannung von 20kV abgegriffen werden kann.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Hochspannungsdurchführung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Hochspannungsdurchführung sind in den Ansprüchen 2 bis 6 wiedergegeben.
  • Ein Bereich ist zwischen dem Kontaktmittel und der Meßanschlussaussparung mit einem Isolierstoff ausgegossen. Dies ist ein Vorteil, weil so auf einfache Weise und ohne weitere Hilfsmittel wie z.B. Schutzgas die Isolierung sichergestellt wird.
  • Typischerweise wird die Meßanschlussaussparung durch eine Bohrung mit ca. 30 mm Durchmesser in die Außenwand der Hochspannungsdurchführung eingebracht.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochspannungsdurchführung beinhaltet der Isolierstoff zumindest anteilig Silikon. Dies ist ein Vorteil, weil Silikon die nötige elektrische Durchschlagsfestigkeit aufweist, kostengünstig und lange haltbar ist.
  • Erfindungsgemäß ist das Kontaktmittel mit einem Leiter in der Hochspannungsdurchführung verlötet. Der Leiter kann beispielsweise als eine Folie im sogenannten Aktivteil ausgeführt sein. Dies ist vorteilhaft, weil so ein guter elektrischer Kontakt ermöglicht wird und die Spannungsmessung akkurat erfolgen kann.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochspannungsdurchführung ist der Spannungsteilerabgriff für eine Prüfspannung von 20kV geeignet. Dies ist ein Vorteil, weil so gemäß der Norm IEEE STD C57.19.01-2000 eine Prüfung der Hochspannungsdurchführung möglich ist.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochspannungsdurchführung entsprechen die äußeren Abmessungen des Spannungsteilerabgriffs den Vorgaben der Norm IEEE STD C57.19.01-2000. Dies ist vorteilhaft, weil so eine Interoperabiltät mit Produkten zahlreicher Hersteller sicher gestellt ist.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochspannungsdurchführung ist das Kontaktmittel als eine Litze, insbesondere als Kabel mit einer Kabelisolierung aus Silikon, ausgebildet. Dies ist ein Vorteil, weil solche Kabel weit verbreitet und kostengünstig sind.
  • Eine Litze i.S.d. Erfindung ist z.B. ein metallischer Leiter, der biegsam sein kann. Besonders bevorzugt wird eine Ausführung als isoliertes Kabel.
  • Erfindungsgemäß ist auf das Kontaktmittel eine Kerze mit Messingeinsatz und Isolierung aus Gießharz aufgesetzt. Dies ist ein Vorteil, weil das Kontaktmittel auf diese Weise auch außerhalb des mit Silikon vergossenen Bereichs ausreichend stark elektrisch isoliert wird.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochspannungsdurchführung ist der Messingeinsatz mit dem Kontaktmittel verlötet. Dies ist ein Vorteil, weil so mittels des Messingeinsatzes ein elektrischer Kontakt mit genormten Abmessungen zum Anschluss eines Spannungsteilers ausgebildet werden kann.
  • Ferner stellt sich an die Erfindung die Aufgabe, ein Herstellungsverfahren für eine Hochspannungsdurchführung mit Spannungsteilerabgriff anzugeben, aus der mit einem vergleichsweise geringen konstruktivem Aufwand eine Prüfspannung von 20kV abgegriffen werden kann.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe durch das Herstellungsverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7.
  • Es ergeben sich für das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren und seine bevorzugten Ausführungsformen gemäß der Ansprüche 8 bis 12 sinngemäß die gleichen Vorteile wie eingangs für die erfindungsgemäße Hochspannungsdurchführung erläutert. Zur besseren Erläuterung der Erfindung werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung in den nachfolgenden Figuren dargestellt.
  • Es zeigen
    • Figur 1
    eine Hochspannungsdurchführung mit einem Spannungsteilerabgriff, und
    Figur 2
    in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch die Hochspannungsdurchführung mit einem Spannungsteilerabgriff gemäß Figur 1, und
    Figuren 3-8
    einzelne Schritte eines Herstellungsverfahrens für eine Hochspannungsdurchführung mit Spannungsteilerabgriff.
  • In der Figur 1 ist eine Hochspannungsdurchführung des Typs EKTG, Artikelnummer 313524 der HSP Hochspannungsgeräte GmbH, mit einem Flanschbereich 2 zur Befestigung an einem Transformator und einem Spannungsteilerabgriff 3 dargestellt. Zum Anschluss eines Messgeräts ist eine Prüfverlängerung 4 auf den Spannungsteilerabgriff 3 aufgesetzt.
  • Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch die Hochspannungsdurchführung 1 mit einem Spannungsteilerabgriff 3 gemäß Figur 1. In der Hochspannungsdurchführung 1 ist eine Meßanschlussaussparung vorhanden, durch die eine Litze 7 als Kontaktmittel hindurchgeführt ist, wobei die Litze 7 in der Hochspannungsdurchführung 1 einen Leiter 6 elektrisch kontaktiert. Die Litze 7 und der Leiter 6 sind verlötet. Als Litze 7 kommt ein Kabel, das mit einem Silikonmantel 8 isoliert ist, zum Einsatz. Im Bereich der Meßanschlussaussparung ist der Zwischenraum zwischen der Litze 7 und der Hochspannungsdurchführung 1 vollständig mit Silikon 5 ausgegossen. Über die Litze 7 ist im Bereich ausserhalb der Meßanschlussaussparung eine so genannte Kerze mit einem Messingeinsatz 12 und einer Isolierung aus Gießharz 9 aufgesetzt ist. Im oberen Bereich der Kerze sind zwei kugelförmige Strukturen erkennbar, die der Feldsteuerung dienen. Die Litze 7 und der Messingeinsatz 12 sind verlötet. Der Spannungsteilerabgriff 3 ist mit einem Haltemittel 10 auf der Hochspannungsdurchführung 1 befestigt. Die Kerze ist an ihrem von der Hochspannungsdurchführung entfernteren Ende von einem Gehäuse 13 geschützt.
  • In den Figuren 3 bis 8 sind verschiedene Schritte eines Herstellungsverfahrens abgebildet. In Figur 3 ist der Flanschbereich 2 einer Hochspannungsdurchführung gezeigt, in den bereits mittels einer Bohrung eine Meßanschlussaussparung 14 eingebracht wurde. Die Meßanschlussaussparung 14 reicht bis zur ersten Schicht eines elektrischen Leiters 6 in der Hochspannungsdurchführung. Eine Lötperle 15 ist am Boden der Meßanschlussaussparung 14 auf den Leiter 6 gesetzt.
  • Figur 4 zeigt ein abisoliertes Kabel, das in Figur 5 an der Lötperle verlötet wurde. Es wird Silikon 5 mit einem Holzstäbchen verrührt; die Verarbeitungszeit beträgt z.B. nach Datenblatt des Herstellers ca. 30 min.
  • In Figur 6 und 7 wird gezeigt, wie das Silikon mittels einer Einwegpipette 20 bis zum Rand der Meßanschlussbohrung eingefüllt wird. Die Bohrung muss dabei waagerecht liegen und es darf kein Silikon auslaufen. Während der Aushärtezeit von ca. 24 Stunden muss das Kabel senkrecht in der Mitte der Bohrung gehalten werden, was z.B. durch ein Ausrichtungswerkzeug oder durch Einsatz einer sogenannten Kerze erreicht werden kann.
  • Figur 8 zeigt, wie nach Aushärten des Silikons auf die Litze eine Kerze mit einem Messingeinsatz 12 und einer Isolierung aus Gießharz 9 aufgesetzt ist. Die Litze und der Messingeinsatz 12 sind verlötet, wobei die Lötstelle bevorzugt am Ende des Messingeinsatzes 12 im Bereich der abisolierten Litze angeordnet ist. Die Kerze ist an ihrem von der Hochspannungsdurchführung entfernteren Ende von einem Gehäuse 13 geschützt.

Claims (12)

  1. Hochspannungsdurchführung (1) mit einer Meßanschlussaussparung (14), an der ein Spannungsteilerabgriff (3) mit einem Kontaktmittel (7) angeordnet ist, wobei ein Bereich zwischen dem Kontaktmittel (7) und der Meßanschlussaussparung (14) mit einem Isolierstoff (5) ausgegossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktmittel (7) mit einem Leiter (6) in der Hochspannungsdurchführung (1) verlötet ist, wobei auf das Kontaktmittel (7) eine Kerze mit Messingeinsatz (12) und Isolierung aus Gießharz (9) aufgesetzt ist.
  2. Hochspannungsdurchführung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierstoff (5) zumindest anteilig Silikon beinhaltet.
  3. Hochspannungsdurchführung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsteilerabgriff (3) für eine Prüfspannung von 20kV geeignet ist.
  4. Hochspannungsdurchführung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Abmessungen des Spannungsteilerabgriffs (3) den Vorgaben der Norm IEEE STD C57.19.01-2000 entsprechen.
  5. Hochspannungsdurchführung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktmittel (7) als eine Litze, insbesondere als Kabel mit einer Kabelisolierung (8) aus Silikon, ausgebildet ist.
  6. Hochspannungsdurchführung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Messingeinsatz (12) mit dem Kontaktmittel (7) verlötet ist.
  7. Herstellungsverfahren für eine Hochspannungsdurchführung (1) mit Spannungsteilerabgriff (3), mit den Schritten:
    - Anlöten eines Kontaktmittels (7) in einer Meßanschlussaussparung (14) einer Hochspannungsdurchführung (1),
    - Ausgießen eines Bereichs zwischen dem Kontaktmittel (7) und der Meßanschlussaussparung (14) mit einem Isolierstoff (5),
    wobei das Kontaktmittel (7) mit einem Leiter (6) in der Hochspannungsdurchführung (1) verlötet wird, und auf das Kontaktmittel (7) eine Kerze mit Messingeinsatz (12) und Isolierung (9) aus Gießharz aufgesetzt wird.
  8. Herstellungsverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Isolierstoff (5) zumindest anteilig Silikon verwendet wird.
  9. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsteilerabgriff (3) für eine Prüfspannung von 20kV geeignet ist.
  10. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Abmessungen des Spannungsteilerabgriffs (3) den Vorgaben der Norm IEEE STD C57.19.01-2000 entsprechend ausgebildet werden.
  11. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktmittel (7) als eine Litze, insbesondere als Kabel mit einer Kabelisolierung (8) aus Silikon, ausgebildet wird.
  12. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Messingeinsatz (12) mit dem Kontaktmittel (7) verlötet wird.
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