EP3639282B1 - Steckbare hochspannungsdurchführung und elektrisches gerät mit steckbarer hochspannungsdurchführung - Google Patents

Steckbare hochspannungsdurchführung und elektrisches gerät mit steckbarer hochspannungsdurchführung Download PDF

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EP3639282B1
EP3639282B1 EP17739963.1A EP17739963A EP3639282B1 EP 3639282 B1 EP3639282 B1 EP 3639282B1 EP 17739963 A EP17739963 A EP 17739963A EP 3639282 B1 EP3639282 B1 EP 3639282B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
voltage bushing
section
voltage
housing
plug
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.)
Active
Application number
EP17739963.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3639282A1 (de
Inventor
Achim Langens
Tim Schnitzler
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.)
HSP Hochspannungsgeraete GmbH
Original Assignee
HSP Hochspannungsgeraete GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by HSP Hochspannungsgeraete GmbH filed Critical HSP Hochspannungsgeraete GmbH
Publication of EP3639282A1 publication Critical patent/EP3639282A1/de
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Publication of EP3639282B1 publication Critical patent/EP3639282B1/de
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/02—Casings
    • H01F27/04—Leading of conductors or axles through casings, e.g. for tap-changing arrangements
    • 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 pluggable high-voltage bushing with an inner conductor which extends in a longitudinal direction between a high-voltage connection and a plug-in section of the high-voltage bushing, wherein the plug-in section is designed for inserting the high-voltage bushing into a device connection part of an electrical device, and with an insulating body which encloses the inner conductor.
  • such a high-voltage bushing has the task of isolating the inner conductor of the high-voltage bushing, which is at a high-voltage potential when the high-voltage bushing is in operation, from an environment at earth potential, for example a wall of a high-voltage system.
  • the inner conductor is passed through the insulating body.
  • the plug-in section of the high-voltage bushing and the device connection part are designed in such a way that a reliable electrical contact can be established between the inner conductor of the high-voltage bushing and the device connection part, whereby the device connection part can be connected to further Elements of the electrical device, such as an active part of the electrical device arranged inside the housing, are electrically connected.
  • the connection at the contact surfaces between the device connection part and the plug section is sufficiently dielectrically strengthened so that operation at high voltage level is possible.
  • insulating layers made of paper are usually wrapped around the inner conductor.
  • the object of the invention is to provide a pluggable high-voltage bushing of the type mentioned at the beginning, which has an increased dielectric strength.
  • the textile fabric in the insulating body in addition to or instead of paper.
  • One advantage of the invention is that the textile fabric can prevent or at least reduce the penetration of moisture into the insulating body of the high-voltage bushing. This can improve the electrical properties such as the dielectric strength of the high-voltage bushing.
  • a textile fabric is understood in the sense of the invention as a flat structure, such as a woven fabric, braided fabric or nonwoven fabric.
  • the textile fabric preferably has a water-repellent carrier material so that moisture cannot penetrate the textile fabric. Moisture would lead to a reduction in the dielectric strength.
  • the carrier material is preferably initially designed as a flexible winding layer that is wound around the inner conductor during the manufacture of the high-voltage bushing. The winding is then dipped in liquid resin, which then hardens.
  • the textile fabric is a nonwoven fabric.
  • the nonwoven fabric can, for example, be composed of or comprise fibers or filaments of any length, in particular of a finite length. It is also conceivable that the nonwoven fabric comprises so-called continuous filaments. Continuous filaments are fibers of unlimited length.
  • the nonwoven fabric is a synthetic plastic nonwoven fabric.
  • a plastic nonwoven fabric is characterized by plastic fibers that form the nonwoven material.
  • the insulating body comprises capacitive control inserts which are separated from one another by insulating layers, the insulating layers comprising the nonwoven fabric, and the control inserts being arranged concentrically around the inner conductor and extending into the plug-in section.
  • the capacitive control inserts serve for capacitive field control of the electrical field of the high-voltage bushing during its operation.
  • the control inserts extend into the plug-in section of the high-voltage bushing. In this way, the electrical field can also be effectively controlled in the plug-in area, so that the sensitive area of the connection between the device connection part and the high-voltage bushing has improved electrical properties.
  • the insulating layers made of nonwoven fabric replace the insulating layers made of paper known from the prior art.
  • control inserts have more uniform surfaces than when paper is used. Uniform surfaces of the control inserts result in improved field control due to reduced field increases on the control inserts. This results in a further improvement in the electrical properties of the high-voltage bushing. This advantage is particularly important for pluggable high-voltage bushings because uniform field control in the plug-in section of the high-voltage bushing is particularly important in order to provide the necessary dielectric strength in this limited installation space.
  • the nonwoven fabric comprises a synthetic polymer.
  • the synthetic polymer can be, for example, a polyester, particularly preferably polyethylene terephthalate (PET). Synthetic polymers are apolar and thus moisture-repellent.
  • a radial distance between the control inserts is between 1 mm and 3 mm, particularly preferably between 1.5 mm and 2.5 mm.
  • a variation in the distance is suitably less than 0.5 mm, preferably less than 0.2 mm, particularly preferably less than 0.1 mm.
  • This provides an advantageously smooth surface of the control inserts.
  • the smoothness of the control inserts is influenced in the manufacturing process by a suitable setting of the winding tension when winding up the insulating layers and the control inserts.
  • the insulating body comprises a cured resin.
  • the high-voltage bushing can be During the manufacturing process, for example after winding up the insulating layers, the insulating body is impregnated with a hardenable resin. After the resin has hardened, an insulating body with improved insulation can be obtained.
  • the insulating body is in the form of a compact block, so that main insulation with a gas is not necessary.
  • the high-voltage bushing preferably extends longitudinally over a length of 2 m to 30 m, particularly preferably between 6 m and 10 m. This means that the high-voltage bushing can also be used in particular for operating voltages of more than 500 kV.
  • the inner conductor can be designed as a waveguide or solid conductor.
  • the inner conductor can be made of copper or aluminum, for example.
  • the inner conductor preferably has an outer diameter of at least 5 cm. This means that the high-voltage bushing can also be used with operating currents of more than 2 kA.
  • the plug-in section has an outer coating made of a flexible insulating coating material.
  • the outer coating can, for example, extend to part of the outer surface of the plug-in section, preferably to the part that is in contact with it when the high-voltage bushing is inserted into the device connection part.
  • the coating allows particularly good dielectric strengthening of the joint that is created when it is inserted.
  • the coating preferably comprises silicone.
  • the high-voltage bushing further comprises a fastening flange for fastening the high-voltage bushing to a housing of the electrical device.
  • the invention further relates to an electrical device with a fluid-tight housing and a high-voltage feedthrough.
  • Such a device is from the previously mentioned EN 10 2007 022 641 A1 known.
  • the object of the invention is to provide such a device which has an increased dielectric strength.
  • the high-voltage bushing is a high-voltage bushing according to patent claim 1, wherein a device connection part is provided for receiving and contacting the high-voltage bushing.
  • a receiving section extends from the fastening section of the device connection part into the interior of the housing, wherein the receiving section is made of an insulating material that provides the necessary insulation between the a contact piece at a high-voltage potential and the housing of the electrical device, for example a transformer, which is at an earth potential.
  • the receiving section and the plug-in section are designed to complement each other in shape, so that with the help of the weight of the high-voltage bushing, the plug-in section is pressed firmly against the inner wall of the receiving section in order to ensure sufficient electrical dielectric strength between the high-voltage bushing and the device connection part.
  • the contact part is connected to a winding, for example a winding of a transformer, via a winding connection line extending inside the housing.
  • a winding for example a winding of a transformer
  • the inner conductor of the high-voltage bushing rests against the contact part, so that the high-voltage connection of the high-voltage bushing is connected to a winding of the electrical device via the winding connection line.
  • Figure 1 a partial section of a pluggable high-voltage bushing 1 is shown.
  • the high-voltage bushing is shown in the illustration of the Figure 1 plugged into a device connection part 2 of an electrical high-voltage device in the form of a transformer 3.
  • the device connection part 2 is attached to a housing wall 4.
  • the housing wall 4 is part of a transformer housing of the transformer 3, which is filled with an insulating agent, for example insulating oil.
  • the attachment of the device connection part to the housing is designed to be insulating agent-tight, so that the insulating agent cannot escape from the housing.
  • the device connection part 2 comprises a conductive connection part 14 for establishing an electrical connection between the high-voltage bushing 1 and a winding of the transformer 3 (not shown in the figure), which is arranged inside the housing filled with insulating oil.
  • a gap 12 between the plug section 9 of the high-voltage bushing 1 and the device connection part 2 is filled with a silicone material which dielectrically solidifies the gap 12.
  • a bolt (not visible in the figure) is held as a contact part which, when the high-voltage bushing 25, 26 or 27 is inserted into the respective device connection part 29, is in conductive contact with an inner conductor extending through the respective high-voltage bushing 25-27.
  • the said bolt extends into the interior of the housing 21, i.e. into its oil chamber, where it is in contact with a winding connection line, which thus electrically connects the device connection part 29 to the respective high-voltage or low-voltage winding of the transformer 20.
  • Each device connection part 29 also has a receiving section 36 which consists of an electrically non-conductive material.
  • the receiving section 36 tapers towards a closed end 37.
  • the wall of the receiving section 36 is penetrated by a bolt-shaped contact part 38.
  • the contact part 38 is connected to a winding connection line 40 and a shielding cap 41 as a shield.
  • the winding connection line 40 is also equipped with a current sensor in the form of a current transformer 42 ( Figure 4 ).
  • the current transformer 42 is thus permanently installed in the housing and serves to detect an electrical current flowing via the winding connection line 40 to or from the respective winding.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Insulators (AREA)
  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine steckbare Hochspannungsdurchführung mit einem Innenleiter, der sich in einer Längsrichtung zwischen einem Hochspannungsanschluss und einem Steckabschnitt der Hochspannungsdurchführung erstreckt, wobei der Steckabschnitt zum Einstecken der Hochspannungsdurchführung in ein Geräteanschlussteil eines elektrischen Gerätes eingerichtet ist, sowie mit einem Isolierkörper, der den Innenleiter umschließt.
  • Im Allgemeinen hat eine solche Hochspannungsdurchführung die Aufgabe, den im Betrieb der Hochspannungsdurchführung auf einem Hochspannungspotential liegenden Innenleiter der Hochspannungsdurchführung von einer auf Erdpotential befindlichen Umgebung, beispielsweise einer Wandung einer Hochspannungsanlage, zu isolieren. Dazu ist der Innenleiter durch den Isolierkörper hindurchgeführt.
  • Eine Hochspannungsdurchführung der eingangs genannten Art ist aus der DE 10 2007 022 641 A1 bekannt. Dort ist ein Transformator offenbart, dessen Gehäuse ein Geräteanschlussteil aufweist, in das eine Hochspannungsdurchführung zum Anschluss des Transformators an ein Hochspannungsnetz einsteckbar ist. Durch die Verwendung einer derartigen steckbaren Hochspannungsdurchführung ist es möglich, den Transformator mit der Hochspannungsdurchführung mit einem relativ geringen Montageaufwand aufzubauen und in Betrieb zu nehmen.
  • Der Steckabschnitt der Hochspannungsdurchführung und das Geräteanschlussteil sind derart ausgestaltet, dass ein zuverlässiger elektrischer Kontakt zwischen dem Innenleiter der Hochspannungsdurchführung und dem Geräteanschlussteil herstellbar ist, wobei das Geräteanschlussteil mit weiteren Elementen des elektrischen Gerätes, wie beispielsweise einem innerhalb des Gehäuses angeordneten Aktivteil des elektrischen Gerätes, elektrisch verbunden ist. Zugleich ist die Verbindung an den Kontaktflächen zwischen dem Geräteanschlussteil und dem Steckabschnitt dielektrisch ausreichend verfestigt, so dass ein Betrieb auf Hochspannungsniveau ermöglicht ist.
  • Zur Herstellung des Isolierkörpers werden üblicherweise Isolierlagen aus Papier um den Innenleiter gewickelt.
  • Eine weitere steckbare Durchführung ist aus der EP 2 431 982 A1 bekannt.
  • Die Verwendung eines Kunststoff-Vliesstoffes ist in der WO 2010/086248 A1 beschrieben.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, die steckbare Hochspannungsdurchführung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine erhöhte Spannungsfestigkeit aufweist.
  • Die Aufgabe wird mit einer Hochspannungsdurchführung gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, neben oder anstelle von Papier das textile Flächengebilde im Isolierkörper zu verwenden. Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das textile Flächengebilde ein Eindringen von Feuchtigkeit in den Isolierkörper der Hochspannungsdurchführung verhindern oder zumindest vermindern kann. Dadurch können die elektrischen Eigenschaften wie Spannungsfestigkeit der Hochspannungsdurchführung verbessert werden. Ein textiles Flächengebilde wird im Sinne der Erfindung als ein flächenförmiges Gebilde verstanden, wie beispielsweise ein Gewebe, Geflechte oder ein Vliesstoff.
  • Bevorzugt weist das textile Flächengebilde ein wasserabweisendes Trägermaterial auf, so dass das Eindringen von Feuchtigkeit in das textile Flächengebilde verhindert ist. Feuchtigkeit würde zu einer Herabsetzung der Spannungsfestigkeit führen. Das Trägermaterial ist bevorzugt zunächst als flexible Wicklungslage ausgestaltet, die bei der Herstellung der Hochspannungsdurchführung um den Innenleiter gewickelt wird. Anschließend wird der Wickel in flüssiges Harz getaucht, das anschließend aushärtet.
  • Erfindungsgemäß ist das textile Flächengebilde ein Vliesstoff. Der Vliesstoff kann beispielsweise aus Fasern oder Filamenten einer beliebigen, insbesondere endlichen Länge zusammengesetzt sein bzw. diese umfassen. Es ist auch denkbar, dass der Vliesstoff sogenannte Endlosfilamente umfasst. Als Endlosfilamente werden dabei Fasern unbegrenzter Länge bezeichnet. Der Vliessstoff ist ein synthetischer Kunststoff-Vliesstoff. Ein Kunststoff-Vliesstoff zeichnet sich dabei durch Kunststofffasern aus, die das Vliesmaterial ausbilden.
  • Gemäß der Erfindung umfasst der Isolierkörper kapazitive Steuereinlagen, die voneinander durch Isolierlagen getrennt sind, wobei die Isolierlagen den Vliesstoff umfassen, und wobei die Steuereinlagen konzentrisch um den Innenleiter angeordnet sind und sich in den Steckabschnitt hinein erstrecken. Die kapazitiven Steuereinlagen dienen dabei zur kapazitiven Feldsteuerung des elektrischen Feldes der Hochspannungsdurchführung bei deren Betrieb. Die Steuereinlagen erstrecken sich in den Steckabschnitt der Hochspannungsdurchführung hinein. Auf diese Weise kann das elektrische Feld auch im Steckbereich effektiv gesteuert werden, so dass der sensible Bereich der Verbindung zwischen dem Geräteanschlussteil und der Hochspannungsdurchführung verbesserte elektrische Eigenschaften aufweist. Gemäß dieser Ausführungsform ersetzen die Isolierlagen aus Vliesstoff die aus dem Stand der Technik bekannten Isolierlagen aus Papier. Eigene Untersuchungen haben ergeben, dass bei Verwendung der Isolierlagen mit dem Vliesstoff die Steuereinlagen gleichmäßigere Oberflächen aufweisen als bei entsprechender Verwendung von Papier. Gleichmäßige Oberflächen der Steuereinlagen ergeben eine verbesserte Feldsteuerung aufgrund verminderter Feldüberhöhungen an den Steuereinlagen. Damit ergibt sich also eine weitere Verbesserung der elektrischen Eigenschaften der Hochspannungsdurchführung. Dieser Vorteil ist bei der steckbaren Hochspannungsdurchführung von besonderer Bedeutung, weil eine gleichmäßige Feldsteuerung im Steckabschnitt der Hochspannungsdurchführung besonders wichtig ist, um die notwendige Spannungsfestigkeit in diesem begrenzten Bauraum bereitzustellen.
  • Erfindungsgemäß weist der Vliesstoff ein synthetisches Polymer auf. Das synthetische Polymer kann beispielsweise ein Polyester, besonders bevorzugt Polyethylenterephthalat (PET), sein. Synthetische Polymere sind apolar und somit feuchtigkeitsabweisend.
  • Gemäß der Erfindung beträgt ein radialer Abstand zwischen den Steuereinlagen zwischen 1 mm und 3 mm, besonders bevorzugt zwischen 1,5 mm und 2,5 mm. Mit dieser Wahl des Abstands kann eine effektive Absteuerung des elektrischen Feldes auch unter Berücksichtigung einer mechanischen Verformung der Isolierlagen aus Vliesstoff im Herstellungsprozess erreicht werden. Geeigneterweise beträgt eine Variation des Abstands weniger als 0,5 mm, bevorzugt weniger als 0,2 mm, besonders bevorzugt weniger als 0,1 mm. Damit ist eine vorteilhaft glatte Oberfläche der Steuereinlagen bereitgestellt. Die Glätte der Steuereinlagen wird im Herstellungsprozess durch eine geeignete Einstellung des Wicklungszuges bei einem Aufwickeln der Isolierlagen und der Steuereinlagen beeinflusst.
  • Bevorzugt umfasst der Isolierkörper ein ausgehärtetes Harz. Beispielsweise kann die Hochspannungsdurchführung während des Herstellungsprozesses, beispielsweise nach einem Aufwickeln der Isolierlagen, mit einem aushärtbaren Harz getränkt werden. Nach dem Aushärten des Harzes kann damit ein verbessert isolierter Isolierkörper erhalten werden. Der Isolierkörper liegt dabei in Form eines kompakten Blocks vor, so dass auf eine Hauptisolation mit einem Gas verzichtet werden kann.
  • Vorzugsweise erstreckt sich die Hochspannungsdurchführung in Längsrichtung über eine Länge von 2 m bis 30 m, besonders bevorzugt zwischen 6 m bis 10 m. Damit kann die Hochspannungsdurchführung insbesondere auch bei Betriebsspannungen von mehr als 500 kV eingesetzt werden. Der Innenleiter kann als Hohlleiter oder Massivleiter ausgebildet sein. Der Innenleiter kann beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium bestehen.
  • Bevorzugt weist der Innenleiter ein Außendurchmesser von mindestens 5 cm auf. Damit kann die Hochspannungsdurchführung auch bei Betriebsströmen von mehr als 2 kA eingesetzt werden.
  • Gemäß der Erfindung weist der Steckabschnitt eine Außenbeschichtung aus einem flexiblen isolierenden Beschichtungsmaterial auf. Die Außenbeschichtung kann sich beispielsweise auf einen Teil der Außenoberfläche des Steckabschnitts erstrecken, bevorzugt auf denjenigen Teil der beim Einstecken der Hochspannungsdurchführung in das Geräteanschlussteil mit ihr in Kontakt steht. Die Beschichtung erlaubt eine besonders gute dielektrische Verfestigung der beim Einstecken entstehenden Fuge. Die Beschichtung umfasst vorzugsweise Silikon.
  • Zweckmäßigerweise umfasst die Hochspannungsdurchführung ferner einen Befestigungsflansch zur Befestigung der Hochspannungsdurchführung an einem Gehäuse des elektrischen Gerätes.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein elektrisches Gerät mit einem fluiddichten Gehäuse und einer Hochspannungsdurchführung.
  • Ein solches Gerät ist aus der bereits zuvor erwähnten DE 10 2007 022 641 A1 bekannt.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein solches Gerät bereitzustellen, das eine erhöhte Spannungsfestigkeit aufweist.
  • Die Aufgabe wird bei einem artgemäßen elektrischen Gerät dadurch gelöst, dass die Hochspannungsdurchführung eine Hochspannungsdurchführung gemäß dem Patentanspruch 1 ist, wobei ein Geräteanschlussteil zur Aufnahme und Kontaktierung der Hochspannungsdurchführung vorgesehen ist.
  • Die Vorteile des erfindungsgemäßen elektrischen Geräts ergeben sich insbesondere aus den zuvor beschriebenen Vorteilen der erfindungsgemäßen Hochspannungsdurchführung.
  • Vorzugsweise ist das Geräteanschlussteil mittels eines Befestigungsabschnitts an dem Gehäuse befestigt, von dem sich ein hohler Aufnahmeabschnitt aus einem elektrisch nicht leitenden Isolierstoff in das Gehäuse hinein erstreckt, wobei an einem geschlossenen verjüngten Endbereich ein metallisches Kontaktteil angeordnet ist, das sich durch den Isolierstoff des Aufnahmeabschnitts hindurch erstreckt oder diesen zum geschlossenen Endbereich hin verlängert. Gemäß dieser Ausführung der Erfindung weist jedes Geräteanschlussteil ein offen liegendes Ende etwa in Höhe eines Gehäusedeckels des Gehäuses des elektrischen Geräts auf, welches das Einstecken des Steckabschnitts der Hochspannungsdurchführung ermöglicht. In Einsteckrichtung erstreckt sich von dem Befestigungsabschnitt des Geräteanschlussteils ein Aufnahmeabschnitt in das Innere des Gehäuses hinein, wobei der Aufnahmeabschnitt aus einem Isolierstoff gefertigt ist, der die notwenige Isolierung zwischen dem im Betrieb auf einem Hochspannungspotenzial liegenden Kontaktstück und dem Gehäuse des elektrischen Gerätes, beispielsweise eines Transformators, bereitstellt, das sich auf einem Erdpotenzial befindet. Um hier die notwendige Spannungsfestigkeit bereitzustellen, sind der Aufnahmeabschnitt und der Steckabschnitt formkomplementär zueinander ausgebildet, so dass unter Zuhilfenahme des Eigengewichts der Hochspannungsdurchführung der Steckabschnitt fest gegen die Innenwandung des Aufnahmeabschnitts gepresst wird, um auf diese Weise eine ausreichende elektrische Spannungsfestigkeit zwischen Hochspannungsdurchführung und Geräteanschlussteil zu gewährleisten.
  • Bevorzugt ist das Kontaktteil über eine sich innerhalb des Gehäuses erstreckende Wicklungsanschlussleitung mit einer Wicklung verbunden, beispielsweise einer Wicklung eines Transformators. Durch das Einstecken der Hochspannungsdurchführung in das Geräteanschlussteil liegt der Innenleiter der Hochspannungsdurchführung am Kontaktteil an, so dass der Hochspannungsanschluss der Hochspannungsdurchführung über die Wicklungsanschlussleitung mit einer Wicklung des elektrischen Gerätes verbunden ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Wicklungsanschlussleitung mit einem Stromsensor, beispielsweise einem Stromwandler, bestückt. Dadurch, dass der Stromsensor innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, muss der Stromsensor nicht mehr aufwändig bei der Montage des elektrischen Gerätes vor Ort in den Leitungsstrang integriert werden. Mit anderen Worten kann das elektrische Gerät gemäß der Erfindung schnell vor Ort in Betrieb genommen werden. Eine aufwändige Montage des Stromsensors ist bei dieser Ausführung vermieden. Zweckmäßigerweise sind Montageöffnungen in dem Gehäuse vorgesehen, um nach Ablassen der Isolierflüssigkeit einen Zugriff auf den oder die Stromsensoren zu ermöglichen.
  • Die Erfindung soll im Folgenden anhand von Figuren 1 bis 4 näher erläutert werden.
    • Figur 1
    zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hochspannungsdurchführung in einer schematischen Querschnittsdarstellung;
    Figur 2
    zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektrischen Gerätes mit einer erfindungsgemäßen Hochspannungsdurchführung in einer schematischen perspektivischen Darstellung;
    Figur 3
    zeigt eine schematische Schnittansicht des Steckabschnitts der Hochspannungsdurchführung und eines Geräteanschlussteils des elektrischen Gerätes der Figur 2;
    Figur 4
    zeigt eine nicht geschnittene Seitenansicht des Geräteanschlussteils mit der Hochspannungsdurchführung der Figuren 2 und 3.
  • Im Einzelnen ist in Figur 1 ein Teilausschnitt einer steckbaren Hochspannungsdurchführung 1 dargestellt. Die Hochspanungsdurchführung ist in der Darstellung der Figur 1 in ein Geräteanschlussteil 2 eines elektrischen Hochspannungsgerätes in Form eines Transformators 3 eingesteckt. Das Geräteanschlussteil 2 ist an einer Gehäusewandung 4 befestigt. Die Gehäusewandung 4 ist Teil eines Transformatorgehäuses des Transformators 3, das mit einem Isoliermittel, beispielsweise Isolieröl, befüllt ist. Die Befestigung des Geräteanschlussteils am Gehäuse ist isoliermitteldicht ausgeführt, so dass das Isoliermittel nicht aus dem Gehäuse austreten kann. Das Geräteanschlussteil 2 umfasst einen leitenden Anschlussteil 14 zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen der Hochspannungsdurchführung 1 und einer figürlich nicht dargestellten Wicklung des Transformators 3, die innerhalb des mit Isolieröl befüllten Gehäuses angeordnet ist.
  • Die Hochspannungsdurchführung 1 umfasst einen Innenleiter 5, der als Hohlleiter aus Aluminium oder Kupfer ausgebildet ist. Der Innenleiter 5 ist von einem Isolierkörper 6 konzentrisch umgeben. Der Isolierkörper 6 umfasst leitende Steuereinlagen 7a-c zur kapazitiven Feldsteuerung, die konzentrisch um den Innenleiter 5 gewickelt sind. Die Steuereinlagen 7a-c sind durch Isolierlagen 8a-b aus einem PET-Vliesstoff voneinander getrennt, die nach dem Aufwickeln auf den Innenleiter 5 in Harz getränkt worden sind. Die Steuereinlagen 7a-c sind in einem radialen Abstand A von 2 mm zueinander angeordnet.
  • Die Hochspannungsdurchführung 1 umfasst ferner einen Steckabschnitt 9 zum Einstecken der Hochspannungsdurchführung 1 in das Geräteanschlussteil 2. Der Steckabschnitt 9 umfasst einen sich konisch verjüngenden Teil des Isolierkörpers 6 sowie einen Anschlussleiterabschnitt, der in Form eines Leiterbolzens 10 mit dem Innenleiter 5 verschweißt ist. An den Leiterbolzen 10 schließt sich ein Kontaktsystem 11 an, das die elektrische Verbindung zwischen der Hochspannungsdurchführung 1 und dem Transformator 3 herstellt.
  • Ein Zwischenraum 12 zwischen dem Steckabschnitt 9 der Hochspannungsdurchführung 1 und dem Geräteanschlussteil 2 ist mit einem Silikonmaterial ausgefüllt, das den Zwischenraum 12 dielektrisch verfestigt.
  • Figur 2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektrischen Geräts, das hier als Transformator 20 ausgeführt ist. Der Transformator 20 weist ein Gehäuse 21 auf, das mit einem Kühlmodul 22, einem Ausdehnungsgefäß 23, einem Hilfsstrommodul 24 sowie Hochspannungsdurchführungen 25-27 bestückt ist. Die genannten Komponenten oder Module sind lösbar miteinander verbunden, können somit einfach demontiert und unabhängig voneinander transportiert werden. Zum Schutz der Hochspannungsdurchführungen 25-27 und dem in dem Gehäuse 21 angeordneten Aktivteil des Transformators 20, also einer mit der Hochspannungsdurchführung 25 oder 26 verbundenen Oberspannungswicklung sowie einer mit der Hochspannungsdurchführung 27 verbundenen Unterspannungswicklung und eines Kerns der Wicklungen dienen Ableiter 28, die innerhalb ihres Ableitergehäuses einen nichtlinearen Widerstand aufweisen, der bei Überspannungen von einem nicht leitenden Zustand in einen leitenden Zustand übergeht und somit die parallel zu ihm geschalteten Bauteile schützt.
  • Die Hochspannungsdurchführungen 25-27 sind wieder als steckbare Hochspannungsdurchführungen ausgeführt und können mit ihrem Steckabschnitt 33 (Figur 3) in passende Geräteanschlussteile 29 des Transformators 20 eingeführt werden. Die Geräteanschlussteile 29 sind rotationssymmetrisch ausgebildet und begrenzen eine zum Gehäusedeckel hin offen liegende Ausnehmung, die formkomplementär zu dem jeweiligen Steckabschnitt der Hochspannungsdurchführung 25-27 ausgebildet ist. Die Geräteanschlussteile 29 sind ferner fluiddicht an dem Gehäuse 21 befestigt, so dass der Innen- oder Ölraum des einphasigen Transformators 20 isoliermitteldicht, also luft- und flüssigkeitsdicht von der Außenatmosphäre abgeschlossen ist. An einem geschlossenen Ende des Geräteanschlussteils 29 ist ein figürlich nicht erkennbarer Bolzen als Kontaktteil gehalten, der wenn die Hochspannungsdurchführung 25, 26 bzw. 27 in das jeweilige Geräteanschlussteil 29 eingeführt ist, in leitendem Kontakt mit einem sich durch die jeweilige Hochspannungsdurchführung 25-27 erstreckenden Innenleiter steht. Der besagte Bolzen erstreckt sich in das Innere des Gehäuses 21, also in dessen Ölraum hinein, wo er in Kontakt mit einer Wicklungsanschlussleitung steht, die somit das Geräteanschlussteil 29 elektrisch mit der jeweiligen Ober- oder Unterspannungswicklung des Transformators 20 verbindet.
  • Zur Montage und Fixierung der Hochspannungsdurchführung 25, 26 oder 27 weisen diese jeweils einen Befestigungsanschluss 30 auf. Von dem Befestigungsanschluss 30 erstreckt sich ein Säulenabschnitt 31 zu einem Hochspannungsanschluss 32, der in dem in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ein Freiluftanschluss ist.
  • Jede Hochspannungsdurchführung 25, 26 oder 27 umfasst einen Isolierkörper 251, durch den sich ein Innenleiter 252 hindurch erstreckt. Der Isolierkörper 251 umfasst leitende, um den Innenleiter 252 konzentrisch angeordnete Steuereinlagen 253a-c. Die Steuereinlagen 253a-c sind durch Isolierlagen aus einem Vliesstoff aus einem synthetischen Kunststoff voneinander getrennt. Nach dem Aufwickeln der Isolierlagen und der Steuereinlagen auf den Innenleiter 252 ist der Isolierkörper 251 in Harz getränkt worden. Einige der Steuereinlagen 253a-c erstrecken sich in den Steckabschnitt 33 der Hochspannungsdurchführung 25 hinein. Es ist hierbei anzumerken, dass die Anzahl der in den Figuren 1 und 3 figürlich dargestellten drei Steuereinlagen lediglich illustrativen Zwecken dient und selbstverständlich nicht auf drei beschränkt ist.
  • Figur 3 zeigt ein Geräteanschlussteil 29 und die Hochspannungsdurchführung 25 in einer geschnittenen Seitenansicht,
    wobei die Hochspannungsdurchführung 25 mit einem Steckabschnitt 33 in das Geräteanschlussteil 29 eingeführt ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die übrigen Hochspannungsdurchführungen 26 und 27 aus Figur 2 zur Hochspannungsdurchführung 26 gleichartig aufgebaut.
  • Es ist erkennbar, dass das Geräteanschlussteil 29 einen Befestigungsabschnitt 34 aufweist, mit dem diese fest auf einem Deckel 35 des Gehäuses 21 montiert ist. Hierzu dienen beispielsweise geeignete Schraubverbindungen. Um das Geräteanschlussteil 29 isoliermitteldicht an dem Gehäuse 21 zu befestigen, sind figürlich nicht dargestellte Dichtmittel vorgesehen.
  • Jedes Geräteanschlussteil 29 weist ferner einen Aufnahmeabschnitt 36 auf, der aus einem elektrisch nichtleitenden Material besteht. Dabei verjüngt sich der Aufnahmeabschnitt 36
    zu einem geschlossenen Ende 37 hin. An dem geschlossenen Ende 37 wird die Wandung des Aufnahmeabschnitts 36 von einem bolzenförmigen Kontaktteil 38 durchragt. An seinem in den Innenraum 39 oder Ölraum des Gehäuses 21 hineinragenden Abschnitt ist das Kontaktteil 38 mit einer Wicklungsanschlussleitung 40 und einer Abschirmkalotte 41 als Abschirmung verbunden. Die Wicklungsanschlussleitung 40 ist ferner mit einem Stromsensor in Form eines Stromwandlers 42 bestückt (Figur 4). Der Stromwandler 42 ist somit fest im Gehäuse installiert und dient zur Erfassung eines über die Wicklungsanschlussleitung 40 zur oder von der jeweiligen Wicklung fließenden elektrischen Stroms.
  • Der Steckabschnitt 33 der Hochspannungsdurchführung 25 erstreckt sich von dem Befestigungsabschnitt 34 in den Aufnahmeabschnitt 36 des Geräteanschlussteils 29 hinein. Dabei ist der Steckabschnitt 33 formkomplementär zum Aufnahmeabschnitt 36 ausgebildet, so dass es zu einem passgenauen Anliegen der beiden Komponenten aneinander kommt und Luft oder sonstige Einschlüsse vermieden werden können.
  • Figur 4 zeigt die Durchführungssteckbuchse 10 in einer ungeschnittenen Seitenansicht. In dieser Ansicht ist die Ausgestaltung des Aufnahmeabschnitts 36 sowie des Stromwandlers
    42 und dessen Lage zu den restlichen Komponenten besonders gut zu erkennen. Im Übrigen gelten die zu Figur 3 gemachten Ausführungen hier entsprechend.

Claims (9)

  1. Steckbare Hochspannungsdurchführung (1) mit
    - einem Innenleiter (5), der sich in einer Längsrichtung zwischen einem Hochspannungsanschluss und einem Steckabschnitt (9) der Hochspannungsdurchführung (1) erstreckt, wobei der Steckabschnitt (9) zum Einstecken der Hochspannungsdurchführung in ein Geräteanschlussteil (2) eines elektrischen Gerätes (3) eingerichtet ist, sowie
    - einem Isolierkörper (6), der den Innenleiter umschließt,
    wobei der Steckabschnitt (9) eine Außenbeschichtung (12) aus einem flexiblen isolierenden Beschichtungsmaterial aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Isolierkörper ein textiles Flächengebilde umfasst, wobei das textile Flächengebilde ein Vliesstoff ist, wobei der Isolierkörper (6) kapazitive Steuereinlagen (7a-c) umfasst, die voneinander durch Isolierlagen (8a, 6) getrennt sind,
    wobei die Isolierlagen (8a, 6) den Vliesstoff umfassen, und wobei die Steuereinlagen (7a-c) konzentrisch um den Innenleiter (5) angeordnet sind und sich in den Steckabschnitt (9) hinein erstrecken, wobei der Vliesstoff ein synthetisches Polymer aufweist, wobei ein radialer Abstand zwischen den Steuereinlagen (7a-c) zwischen 1 mm und 3 mm beträgt.
  2. Hochspannungsdurchführung (1) nach Anspruch 1, wobei die Variation des radialen Abstandes der Steuereinlagen weniger als 0,5mm und insbesondere weniger als 0,2mm beträgt.
  3. Hochspannungsdurchführung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Isolierkörper (6) ein ausgehärtetes Harz umfasst.
  4. Hochspannungsdurchführung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hochspannungsdurchführung (1) sich in Längsrichtung über eine Länge von 6 m bis 30 m erstreckt.
  5. Hochspannungsdurchführung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Innenleiter (5) ein Durchmesser von mindestens 5 cm aufweist.
  6. Elektrisches Gerät (20) mit einem fluiddichten Gehäuse (21) und einer Hochspannungsdurchführung (25) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Geräteanschlussteil (29) zur Aufnahme und Kontaktierung der Hochspannungsdurchführung (25) vorgesehen ist.
  7. Elektrisches Gerät nach Anspruch 6, wobei das Geräteanschlussteil (29) mittels eines Befestigungsabschnitts (34) an dem Gehäuse (21) befestigt ist, von dem sich ein hohler Aufnahmeabschnitt (36) aus einem elektrisch nicht leitenden Isolierstoff in das Gehäuse hinein erstreckt, wobei an einem geschlossenen verjüngten Endbereich ein metallisches Kontaktteil (38) angeordnet ist, das sich durch den Isolierstoff des Aufnahmeabschnitts (36) hindurch erstreckt oder diesen zum geschlossenen Endbereich hin verlängert.
  8. Elektrisches Gerät (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 oder 7, wobei das Kontaktteil (38) über eine sich innerhalb des Gehäuses erstreckende Wicklungsanschlussleitung (40) mit einer Wicklung verbunden ist.
  9. Elektrisches Gerät (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 8, wobei die Wicklungsanschlussleitung (40) mit einem Stromsensor (42) bestückt ist.
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