SE515900C2 - Kraftkondensator och användning och förfarande vid sådan - Google Patents

Description

20 25 30 ring av elektrisk kraft är anordnad på ett visst avstånd fràn marken eller från punkter i omgivningen som elektriskt harjordpotential. Detta avstånd är beroen- de av spänningen hos ledningen. Kondensatorerna är därvid kopplade i serie från den första kondensatorn, vilken är ansluten till ledningen, och nedåt. En andra kondensator som är anordnad vid en motsatt den första kondensatorn belägen ände av kedjan av seriekopplade kondensatorer är ansluten till jordpotential eller till en punkt i det elektriska systemet som har nollpotential (ex. icke-jordade 3-fas - system). Antalet kondensatorer och konstruktionen av dessa bestäms så att den tillåtna spänningen (märkspänningen) över de seriekopplade kondensatorema motsvarar spänningen hos ledningen. Ett flertal kondensatorer är därvid serie- kopplade och anordnade i stativ eller på plattformar som är isolerade från jord- potential. Ett sådant kondensatorbatteri innefattar således ett flertal olika kompo- nenter och är relativt materialkråvande. Det erfordras vidare en relativt robust konstruktion för att stativet/plattformen skall tåla yttre påverkan i form av vind, jordbävning etc. Det erfordras därmed ett omfattande arbete för att bygga upp ett sådant kondensatorbatteri. Detta problem är särskilt uttalat, då kondensatorbatte- riet består av ett stort antal kondensatorer. Kondensatorbatteriet upptar dessutom en relativt stor markyta.

Långa ledningar för växelspänning är induktiva och förbrukar reaktiv ef- fekt. Kondensatorbatterier för så kallad seriekompensering är därför anordnade med inbördes avstånd utmed en sådan ledning för generering av den erfordrade reaktiva effekten. Ett flertal kondensatorer är seriekopplade för kompensering av det induktiva spänningsfallet. Vid ett kondensatorbatteri för seriekompensering tar seriekopplingen av kondensatorer, till skillnad från ett shuntbatteri, vanligtvis en- bart upp en del av spänningen hos ledningen. De i kondensatorbatteriet för serie- kompensering ingående kedjoma av seriekopplade kondensatorer är vidare an- ordnade i serie med ledningen som skall kompenseras.

Ett konventionellt kondensatorbatteri innefattar ett flertal kondensatorer.

En sådan kondensator innefattar i sin tur ett flertal kondensatorelement i form av kondensatorrullar. Kondensatorrullarna är hopplattade och staplade ovanpå var- andra, bildande en stapel på exempelvis 1 m. Ett mycket stort antal dielektrikum- filmer med mellanliggande metallskikt kommer att vara anordnade parallella i sta- pelns höjdled. Då en över stapeln anbringad spänning ökar, kommer stapeln att komprimeras något i höjdled på grund av Coulomb-krafter, som verkar mellan 20 25 30 515 900 3 metallskikten. Vid en sänkning av spänningen kommer av samma orsak stapeln att expandera något i höjdled. Den bildade stapeln har en bestämd mekanisk re- sonansfrekvens, eller egenfrekvens, vilken är relativt låg. Den mekaniska reso- nansfrekvensen hos stapeln förstärks av specifika frekvenser hos strömmen, vil- ket kan resultera i ett kraftigt oljud. En sådan frekvens utgörs av nätfrekvensen, vilken definieras av strömmens grundton och är vanligtvis 50 Hz. Förstärkning av den mekaniska resonansfrekvensen kan emellertid även åstadkommas av över- toner hos strömmen.

Exempel på en kraftkondensator av detta kända slag beskrivs i US 5.475.272. Däri beskrivs således en högspänningskondensator uppbyggd av ett flertal kondensatorelement travade på varandra och placerade i en gemensam behållare. Behållaren är på konventionellt sätt gjord av metall. Dess elektriska ge- nomföringar är gjorda av porslin eller polymer. l skriften beskrivs olika alternativa kopplingar för sammankoppling av kondensatorelementen i serie eller parallellt.

Redogörelse för uppfinningen Vid kända kondensatorer av detta slag är kondensatorelementen impreg- nerade med olja. Oljan är även anordnad att omge kondensatorelementen och således fylla ut utrymmet mellan dessa och behållarens vägg. Oljan är tillfreds- ställande ur isolationssynpunkt, men medför även vissa nackdelar. Skador på behållaren eller bristande tätning kan leda till att olja läcker ut, vilket kan skada kondensatoms funktion och dessutom kontaminera omgivningen. Ändamålet med föreliggande uppfinning är mot denna bakgrund att be- mästra problemet med oljeläckage fràn en kraftkondensator av det aktuella sla- get.

Detta ändamål har ur en första aspekt av uppfinningen ernåtts genom att en kraftkondensator av det i patentkravets 1 ingress angivna slaget innefattar de speciella särdrag som anges i kravets kännetecknande del. lsolationsmedieti I form av en dielektrisk fluid, exempelvis en olja innefattande en gelande kompo- nent. Den dielektriska fluiden kan vara elektriskt isolerande olja till vilken gelande komponenter tillsätts. Det torde i sammanhanget förstås att komponenten kan bestå av en blandning av delkomponenter. Gelen som omger kon- densatorelementen i behållaren ersätter således den olja som normalt används för detta. Därigenom kommer eventuella skador på behållaren ej att få till följd att 10 15 20 25 30 515 900 4 något oljeläckage uppstår, eftersom ingen fri flytande olja är närvarande. Den di- elektriska fluidens gelkonsistens förhindrar droppbildning så att den ej kan läcka ut. Genom att behållaren vidare är utförd i av ett polymermaterial, varvid den i viss mån blir eftergivlig och blir ringa känslig för sprickbildning, medför egenska- per som är betydelsefulla i samverkan med den inneslutna gelen. Materialet kombinerar god isolationsförmåga med andra önskemål såsom hållfasthet, han- terbarhet och kostnad. Med ett utförande enligt uppfinningen åstadkommes dessutom gynnsamma betingelser för att bemästra de problem med värmeled- ning och isolation kring kondensatorlindornas kanter som speciellt uppträder vid en kraftkondensator för högspänning.

Det är i och för sig förut känt att gela en olja som används i elektriska an- ordningar. Sålunda beskrivs i PCT/SE 98/02314 hur en elektrisk anordning som innefattar en elektrisk ledare och ett isolationssystem med en porös, fiberbaserad eller laminerad struktur anordnas. Strukturen impregneras med en dielektrisk vätska som bringas att stelna till en gel. Skriften beskriver bl a en tillämpning för att på det sättet impregnera ett kondensatorelement lindat av metall och plastfo- lie. Ett sålunda impregnerat kondensatorelement eliminerar dock ej problemet med läckage från den olja som omger kondensatorelementen i en behållare. i Detta eftersom den nämnda anordningen beskriver ett gelsystem där oljan är termoreversibel, dvs vid hög temperatur blir den vätskeformig. Skriften befattar sig ej heller med att komma till rätta med den typen av problem.

Ytterligare exempel beskrivs i JP 716 12 68 och JP 103 26 721. Ej heller här är det fråga om kraftkondensatorer för högspänning. JP 103 26 721 visar en kondensator där gelen är avsedd att dämpa mekaniska vibrationer. Syftet är så- ledes helt annorlunda än det enligt föreliggande uppfinning som är fokuserad på uppgiften att undvika att en isolationsfluid läcker ut genom behållaren. JP 103 26 721 visar en kondensator där den ena sidoväggen utgörs av uretan harts. Syftet är att förhindra att elektriskt ledande material tränger ut i det fall kondensatorn skulle gå sönder. Detta genom att undvika sprickor i materialet genom tillsats av ett mer flexibelt material i form av en gel. Även här är det fråga om att gelen är avsedd att åstadkomma mekanisk dämpning.

Vid en föredragen utföringsforrn av den uppfunna kraftkondensatorn är den dielektriska fluidens geltillstånd termostabilt inom hela det temperaturintervall som kan uppträda då kondensatom är i drift. Genom att välja den gelande kom- 10 20 25 30 515 900 S ponenten under beaktande av att geltillståndet bibehàlles även vid förhållandevis hög temperatur ernås en förhöjd säkerhet mot att oljeläckage uppträder.

Enligt en föredragen utföringsform är den dieiektriska fluiden silikonbase- rad, speciellt innefattas den gelande silikonkomponenten silikon. Därmed åstad- kommes en kondensator som är mycket fördelaktig ur bl a miljösynpunkt. Ett gel- system som i stället innehåller komponenter som polyuretan och/eller isocyanater uppvisar ej sådana miljöfördelar. På grund av att dessa vid brand utvecklar giftiga gaser så medför det att man får en riskabel arbetsmiljö vid tillverkning och krav på säker avfallshantering och destruktion. Vid brand i en kondensator med oljor enligt nämnda PCT/SE98/02314 bildas giftiga gaser. Vidare har ett gelsystem med dylika komponenter nackdelen av att dessa sväller mycket och påverkar de metalliserande filmerna negativt. Eftersom ett utförande med metalliserad film, dvs metallbelagd film är fördelaktigt är detta en stor nackdel. Tester har visat att filmerna t o m kan förstöras. Med ett silikonbaserat gelsystem undanröjes dessa nackdelar. Detta är därmed en utföringsform av stor betydelse.

Föreliggande uppfinning är speciellt fördelaktig att tillämpa vid en kraft- kondensator som på känt sätt har kondensatorelement i form av hoprullad film av plast och metall eller en metallbelagd plastñlm, varvid gelen anordnas så att den impregnerar det lindade kondensatorelementet, eventuellt vid dess ändpartier, för att undvika partiella urladdningar. Detta utgör således en föredragen utförings- form av den uppfunna kraftkondensatorn. Alternativt kan en sådan lindning utfö- ras torr.

Vid en alternativ utföringsform av en sådan kraftkondensator är en andra dielektrisk fluid anordnad i utrymmet mellan lindningsvarven, vilken andra fluid är i vätskeform, dvs ej gelad.

Gelen som omsluter kondensatorelementen i behållaren bör uppfylla vis- sa krav. Den skall således uppvisa hög skjuvhållfasthet i gelat tillstånd, god ter- misk ledning, hög elektrisk hållfasthet, vara tillräckligt elektriskt isolerande och va- ra termostabil inom det temperaturområde som uppträder under drift.

Enligt en föredragen utföringsform innefattar den dieiektriska fluiden en elektriskt isolerande olja. Därmed är fluiden av ett slag som i hög grad fönnår uppfylla nämnda krav. Speciellt lämpligt ur. denna aspekt är att oljan innefattar si- likonolja. 10 20 25 30 900 6 515 Enligt en föredragen utföringsforrn av uppfinningen innefattar den gelan- de komponenten silikon, företrädesvis polydimetylsiloxan med åtminstone nâgra vinylsubstituenter dvs vinylsidogrupper.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsform innefattar den gelande kom- ponenten silan-funktionellt tvärbindningsmedel. Vid ett föredraget alternativ inne- fattar detta tvärbindningsmedel silikon, lämpligtvis polydimetylsiloxan, med àt- minstone några silansubstituenter.

Det föredras därvid att mängden silan-funktionellt tvärbindningsmedel är 1 - 80 vikts-%.

Den föredragna gelande komponenten, det föredragna alternativet av denna samt den föredragna halten av denna medför att den dielektriska fluiden får gynnsamma egenskaper avseende de ovan nämnda kraven.

Vid en speciellt föredragen utföringsform innefattar den dielektriska flui- den även metallkomplex, vilket ytterligare bidrar till att tillgodose de ovan upp- ställda kraven. Därvid föredras att inblandningen härav är 2 - 4000 ppm, företrä- desvis 10 - 2000 ppm, vilket visat sig utgöra en lämpligt avpassad mängd.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsform innefattar den dielektriska fluiden silikonvätska av làg molekylvikt, företrädesvis polydimetylsiloxan-vätska. Även i detta fall erhålls en fluid som i gelat tillstånd på ett tillfredsställande sätt uppfyller uppställda krav.

Enligt ytterligare en utföringsfonn av uppfinningen innefattar fluiden en gelbildningsbromsande komponent. Detta medger en väl kontrollerad och utdra- gen gelbildningsprocess som underlättar tillverkningen och som bidrar till åstad- kommande av en god kvalité pà gelens funktion.

En lämplig mängd av den gelbildningsbromsande komponenten är 0,001 - 4 vikts-%. Enligt ytterligare en föredragen utföringsform har den dielektriska fluiden en sammansättning av 1 - 80 vikts-%, företrädesvis 20 - 50 vikts-% silan- funktionellt tvärbindningsmedel, 2 - 4000 ppm, företrädesvis 10 - 2000 ppm me- tallkomplex, 0 - 60 vikts-%, företrädesvis 10 - 50 vikts-% polydimetylsiloxan av làg molekylvikt, 0 - 4 % gelbildningsbromsande medel och resten polydimetylsiloxan med vinylsubstituenter.

Med en sådan sammansättning erhåller fluiden väl lämpade egenskaper för att utgöra isolationsmedium som uppfyller erforderliga krav. 20 25 30 515 900 7 Enligt en alternativ ytterligare föredragen utföringsform innefattar den di- elektriska fluiden en vegetabilisk olja, eventuellt blandad med silikonolja.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsform innefattar den gelande komponen- ten en vegetabilisk olja.

Enligt ytterligare en utföringsforrn av uppfinningen är trycket i gelen vid normal arbetstemperatur minst lika med atmosfärtrycket. Enligt en föredragen utföringsform har vardera kondensatorelement en i huvudsak cirkuIär-cylindrisk form, och behållarens insida har en motsvarande cirkulär-cylindrisk form, så att behållaren nära omsluter vardera kondensatorelement, varvid vardera konden- satorelement är orienterat med axialriktningen sammanfallande med behållarens axialriktning.

Genom att behållarens insida har en cirkulär-cylindrisk form motsvarande kondensatorelementens cylindriska form, så att behållaren nära omsluter konden- satorelementen, erhålls en kondensator som är så kompakt som möjligt och an- passad till en tillverkningsmässigt fördelaktig och elektriskt gynnsam form hos elementen.

Enligt ytterligare en utföringsform är behållaren utförd i ett elektriskt iso- lerande material. Därmed kan isoleringen mellan kondensatorelementen och bie- hàllaren göras enklare, utan risk för genomslag mellan kondensatorelementen och behållaren. Vidare kan kondensatoms elektriska anslutningar göras mycket enkla och erforderlig krypsträcka mellan dessa kan erhållas av behållaren i sig själv. Med förenklingen av isolationen och eliminering av genomföringarna blir kondensatorn även förhållandevis kompakt så att möjligheten till uppbyggnad av kompakta kondensatorbatterier, erbjuds.

Uppfinningen avser ur en andra aspekt användningen av en gelad di- elektrisk fluid för att isolera kondensatorelement anordnade i en behållare. Vid fö- redragna utföringsformer har gelen en sammansättning motsvarande vad som angivits ovan för den uppfunna kraftkondensatorn. Med den uppfunna använd- ningen vinns fördelar av liknande slag som beskrivits ovan avseende den upp- funna kraftkondensatorn.

Ur en tredje aspekt har ändamålet uppnåtts genom det förfarande som anges i patentkravet 23. Medelst detta förfarande erhålls på ett praktiskt sätt en kraftkondensator enligt uppfinningen. 20 25 30 515 9Ü0 8 Enligt en föredragen utföringsform av det uppfunna förfarandet låter man den dielektriska fluiden avgasas innan den förs in i behållaren. Detta medför att kondensatorns funktionssäkerhet ökas, eftersom man därmed undviker Iuftbubb- , lori gelen, i vilka glimning kan uppträda. På lång sikt kan sådan glimning medföra sönderfrätning. Ovan angivna och andra föredragna utföringsforrner av den uppfunna kraftkondensatom, den uppfunna användningen och det uppfunna för- farandet anges i de av kraven 1, 21 respektive 23 beroende kraven.

Kort beskrivning av figurerna Figur 1 är en schematisk perspektiwy av en kondensator enligt en första utföringsform av uppfinningen Figur 2 visar en detalj av figur 1 .

Figur 3 är en graf illustrerande värmeutvecklingen i kondensatorelementet i figur 2.

Figur 4 är ett förstorat radiellt delsnitt genom detaljen i figur 2 _ Figur 4a är ett snitt motsvarande fig. 4, men illustrerande en altemativ utfö- ringsform.

Figur 4b är ett snitt motsvarande figur 4, men illustrerande ytterligare en al- ternativ utföringsform.

Figur 5 är ett längdsnitt genom ett kondensatorelement enligt en alternativ utföringsform.

Figur 6 visar två sammankopplade kondensatorelement enligt figur 5.

Figur 7 är en perspektiwy av en kondensator enligt ytterligare en utfö- ringsform av uppfinningen.

Redogörelse för fördelaktiga utföringsformer av uppfinninqen I figur 1 visas schematiskt utformningen av en kondensator enligt uppfin- ningen. Den består av en yttre behållare 1 av polyeten som omsluter i detta fall fyra stycken kondensatorelement 2a - 2d. Behållaren 1, liksom kondensatorele- menten 2a - 2d är cirkulär-cylindriska. Kondensatorelementen 2a - 2d är serie- kopplade. l vardera ände av kondensatom är en anslutningsterminal 3, 4 anord- nad. Vardera terminal består av ett ledande bleck som är infäst i behàllargodset och sträcker sig genom detta. Mellan kondensatorelementen 2a - 2d och behålla- 10 20 25 30 515 900 9 ren är en gel 10 anordnad. Gelen tjänar som elektrisk isolation och termisk leda- re. l figur 2 visas ett enskilt kondensatorelement. Detta består av metallbe- lagda polymerfilmer hårt hoprullade till en mile. Kondensatorelementet 2 har' ett centralt axiellt genomgående hål 6 som kan användas för kylning av elementet.

Typiska dimensioner för ett sådant kondensatorelement är en diameter på 100 - ' 300 mm, en håldiameter på 20 - 90 mm, företrädesvis minst 30 mm, och en höjd på 50 -800 mm. Ett sådant kondensatorelement är avsett för en spänning på ca 1 - 15 kV. Ett kondensatorelement med en diameter pà exempelvis 200 mm, en håldiameter på 60 mm och en höjd på 150 mm är avsett för en spänning på ca 4 - 10 kV. Med fyra sàdana kopplade i serie, sàsom i figur 1, fås således upp till 40 kV. Med àtta stycken fås 80 kV etc.

I kondensatorelementet 2 uppstår värmeförluster med inre uppvärmning av elementet som följd. Maxtemperaturen är kritisk för den elektriska dimensione- ringen. Högre temperatur framtvingar lägre påkänning som leder till lägre effekt per volymenhet, det vill säga det har en stor inverkan på materialàtgàng och kost- nad. l en cylindrisk volym med homogen värmegenerering, och utan någon öpp- ning i centrum, kommer temperaturprofilen i radiell led att få ett asymptotiskt ut- seende enligt streckad kurva i figur 3. Om kondensatorelementet är utformat med en öppning i centrum 6 med radien Ri blir temperaturprofilen i enlighet med den heldragna kurvan i figur 3. Vidare möjliggörs forcerad kylning vid behov. Den er- hållna temperaturprofilen blir då enligt den prickade kurvan ifigur 3.

I figur 4 visas i ett förstorat radiellt delsnitt genom kondensatorelement i figur 2. Delsnittet visar två intilliggande varv av den metallbelagda filmen, Filmen 8a resp 8b är ca 10 um tjock och materialet är polypropylen. Metallskiktet 9a, 9b är ca 10 nm tjock och utgörs av aluminium eller zink eller en blandning av dessa som före hoprullningen ångats på polypropylenfilmen. Med en dylik metalliserad film kan man gå upp till en elektrisk påkänning, E i storleksordningen 250 V/um.

Tekniken att framställa ett kondensatorelement på detta sätt är i sig förut känd, varför en närmare detaljerad beskrivning torde vara överflödig. Altemativt kan kondensatorelementen byggas upp med filmfolieteknik där propylenfilm och alu- miniumfolie rullas ihop. Att använda metalliserad film har dock fördelen av att va- ra självläkande och medger högre elektrisk påkänning och högre energidensitet än med filmfolietekniken. 10 20 25 30 900 10 515 Metallskiktet täcker plastfilmen från dess ena sidokant fram till ett kort stycke från dess andra sidokant. Ett randomràde 16a av filmen 8a är således utan metallbeläggning. På motsvarande sätt är ett randomràde 16b av filmen 8b utan metallbeläggning. Det fria randomràdet 16b hos filmen 8b är dock vid mot- satt ändkant än den hos filmen 8a. Elektrisk anslutning för skikt 9a erhålls i figu- ren sett vid övre änden av elementet och vid undre änden för skikt 9b, så att man' åt ena hållet för pluselektrod och åt det andra minuselektrod. För effektiv elektrisk kontakt kan ändpartierna vara zinksprayade.

Vid det modifierade utförandet enligt fig. 4a är kondensatorelementet ut- fört med så kallad inre seriekoppling. Här är metallskiktet 9a, 9b på vardera plast- film 8a, 8b uppdelad i två partier 9a', 9a", resp9b', 9b", åtskilda av en obelagd del 17a, resp 17b. Det är även möjligt att dela upp metallskikten i flera partier än två.

Vardera par av metallskiktspartier, t ex 9a' och 9b', bildar ett delkondensatorele- ment, vilka är seriekopplade. l figur 4b visas en variant av det modifierade uförandet där metallskiktet 9a på endast den ena plastfilmen 8a är uppdelad i tvà partier 9a', 9a" åtskilda av en obelagd del 17a medan metallskiktet 9b på den andra plastfilmen 8b är odelat.

Vardera av partierna 9a' och 9a" sträcker sig ända ut till filmens 8b kant så att i den elektriska anslutningen i detta fall sker till en och samma film 8b. Metallskik- tet 9b pà den andra plastfilmen slutar på båda sidoma ett stycke 16a, 16b från filmens kant och är således ej elektriskt ansluten, åt något håll.

Gelen mellan kondensatorelementen (2a - 2d) och behållaren består av en komponent som går under handelsnamnet Silgel® 612 från Wacher-Chemie GmbH och som innefattar gelbildande komponenter. I denna komponent är in- blandad làgviskös silikonolja. I en alternativ utföringsform är inblandad en kom- ponent som går under handelsnamnet "lnhibitor PT 88", likaledes från Wacher- Chemie GmbH, och som utgör en gelbildningsbromsande komponent. En lämplig silikonolja kan vara en olja som går under handelsnamnet "Dow Corning® Silico- ne Transformer Liquid" från Dow Coming. ' Som exempel kan vätskeblandningen som skall bilda gelen vara sam- mansatt av ca 60 - 70 % av den gelbildande komponenten. Därvid kan hälften ut- göras av Silgel® 612A och hälften av Silgel® 6128. Grundkomponenten, dvs sili- konoljan utgör ca 30 - 40%, där den lägre andelen är aktuell vid användande av 10 20 25 30 900 ll 515 inhibitor. Resten, dvs upp till några enstaka procent utgörs av den gelbildnings- bromsande komponenten.

Experiment har visat att vid en behandlingstemperatur av 23° C sker stelning på någon timme om ej någon gelbildningsbromsande komponent âr när- varande. Med en inblandning av 0,5 vikts-% av "lnhibitor PT 88" förlängs stel- ningstiden till drygt 10 timmar. Med 1 % uppnås en stelningstid på omkring 100 timmar, och med mer än 2 % blir tiden över 150 timmar. En inblandning av ca 1 % gelbildningsbromsande komponent torde vara lämplig och ge tillräckligt lång stelningstid vid 60° C behandlingstemperatur.

Vätskeblandningen tillåts tränga in mellan filmskikten så att kondensator- elementet blir impregnerat åtminstone vid sidokanterna. Vätskan med de olika komponentema avgasas och blandas till en blandning. Blandningen förs in ge- nom ett inlopp i behållaren medelst en tryckskillnad, som t ex åstadkoms medelst en pump eller ett vakuum. l anslutning till fig. 2 illustreras hur en kraftkondensator enligt föreliggan- de uppfinning kan utföras för olika slag av kondensatorelement. l samtliga fall omges ett i behållaren 1 anordnat kondensatorelement 2 av den dielektriska flui- den 10 som innefattar gelande komponent och i behållaren är i gelform. I Själva kondensatorelement 2 kan vara utfört enligt i princip tre olika alter- nativ med avseende på närvaro av dielektrisk fluid inne i elementet. Kondensator- elementet 2 kan enligt ett första alternativ vara torrt, dvs någon dielektrisk fluid finns överhuvudtaget inte inne i dess lindning. Enligt ett andra alternativ innehål- ler kondensatorelementet en dielektrisk fluid som är gelad på motsvarande sätt som den omgivande gelen 10. Speciellt i ändomràdena A kan det vara aktuellt.

Enligt ett tredje alternativ är kondensatorelementet 2 impregnerat med en dielek- trisk fluid, exempelvis en olja som inte gelar. Även här kan det vara fråga om att endast ändomràdena A är impregnerade.

Det förstnämnda altemativet är i första hand aktuellt vid ett hårt lindat kondensatorelement, speciellt av typen med en metallbelagd plastfilm. De övriga två alternativen är i första hand aktuella vid ett löst lindat kondensatorelement, speciellt av den typen där separata plastfilmer respektive metallfolier används vid lindningen.

I figur 5 visas i ett längdsnitt ett alternativt utförande av ett kondensator- element 2' enligt uppfinningen. Kondensatorelementet är uppdelat i tre subele- 20 25 30 515 900 12 ment 201, 202, 203, vilka är koncentriska med den gemensamma axeln beteck- nad A. Det yttersta subelement 201 är i det närmaste rörformigt med en insida 204 som med ett litet avstànd omsluter det mellersta subelementet 202. På lik- nande sätt har det mellersta subelementet en insida 205 som nära omsluter det innersta subelementet 203. Det innersta subelementet 203 har en central genom- gående kanal 206. De tre subelementen har olika radiell tjocklek, med den minsta tjockleken hos den yttersta. På det sättet har de i huvudsak samma kapacitans.

Mellan subelementen är isolation 207 anordnad.

Subelementen är kopplade i serie. Två radiellt intilliggande subelement har sin respektive ena kopplingspunkt vid samma ände. Således är det yttersta subelement 201 medelst kopplingsorganet 210 anslutet till det mellersta subele- ment* 202 vid kondensatorelementets 2' ena ände, och det mellersta subelemen- tet 202 är medelst kopplingsorganet 211 anslutet till det innersta subelementet 203 vid kondensatorelementets 2' andra ände. På det sättet erhålls att anslut- ningarna 212, 213 för kondensatorelementet 2' förläggs till varsin ände av detta. i Om antalet subelement är större än tre, t ex fem eller sju, så fortsätter man att växelvis koppla samman kopplingspunkterna i subelementens ändar pà samma sätt. i I figur 6 illustreras hur ett flertal kondensatorelement av det i fíg. 5 visade slaget kopplas samman i serie. Figuren visar två sådana kondensatorelement 2'a, 2'b. Det undre kondensatorelementets 2'b anslutning 212 vid det inre subele- mentets 203 övre ände är kopplad till det övre kondensatorelementets 2'a anslut- ning 213 vid det yttre subelementets 201 nedre ände. Mellan kondensatorele- menten är isolation 214 anordnad för att klara de potentialskillnader som upp- kommer vid detta slag av kondensatorelement. l figur 7 visas ytterligare ett exempel på en kraftkondensator enligt upp- finningen. I detta exempel är utförandet av behållaren 301 och kondensatorele- menten 302 av konventionellt slag. Kondensatorbehållaren 301 har således låd- form och kondensatorelementen 302 är lindade som tillplattade enheter staplade i en hög pà varandra. De elektriska anslutningsterminalerna 303, 304 är riktade ät samma håll. I utrymmet mellan kondensatorelementen 302 och behållaren 301 är en gel 310 anordnad på ett motsvarande sätt som för de ovan beskrivna utfö- ringsexemplen.

Claims (24)

20 30 515 9ÛÛ 13 PATENTKRAV

1. Kraftkondensator för högspänning innefattande minst ett kondensator- element (2a - 2d) inneslutet i en behållare (1) på ett sådant sätt att ett utrymme bildas mellan vardera kondensatorelement (2a - 2d) och behållaren (1 ), känne- tecknad av att kondensatorn vidare innefattar ett i behållaren (1) anordnat isola- tionsmedium i form av en dielektrisk fluid (10) innefattande gelande komponent, vilket isolationsmedium i huvudsak uppfyller nämnda utrymme och av att behålla- ren (1) är av ett polymermaterial, exempelvis polyeten.

2. Kraftkondensator enligt något patentkrav 1, kännetecknad av att den gelande komponenten innefattar silikon.

3. Kraftkondensator enligt något patentkrav 2, kännetecknad av att siliko- net innefattar polydimetylsiloxan.

4. Kraftkondensator enligt något patentkrav 2 eller 3, kännetecknad av att silikonet innefattar vinylsubstituenter.

5. Kraftkondensator enligt något patentkraven 1 - 4, kännetecknad av att den dielektriska fluidens (10) geltillstånd är termostabilt inom hela det tempera- turintervall som uppträder då kondensatorn är i drift.

6. Kraftkondensator enligt något av patentkraven 1 - 5, kännetecknad av att vardera kondensatorelement (2a - 2d) innefattar film som är hoprullad ett flertal varv till en rulle, vilken film innefattar lager (8) av plast och lager (9) av metall eller metallbelagd plastfilm, varvid en andra dielektrisk fluid är anordnad i utrymmet mellan lindningsvarven, åtminstone i området av rullens ändar, vilken andra dielektriska fluid är i vätskeform.

7. Kraftkondensator enligt något patentkraven 1 - 5, kännetecknad av att vardera kondensatorelement (2a - 2d) innefattar film som är hoprullad ett flertal varv till en rulle, vilken film innefattar lager (8) av plast och lager (9) av metall eller 20 25 30 metallbelagd plastfilm, varvid den dielektriska fluiden (10) är anordnad även i ut- rymmet mellan lindningsvarven, åtminstone i området av rullens ändar.

8. Kraftkondensator enligt något av patentkraven 1 - 7, kännetecknad av att den dielektriska fluiden (10) innefattar en elektriskt isolerande olja, företrädes- vis silikonolja.

9. Kraftkondensator enligt patentkravet 2 eller 3, kännetecknad av att den gelande komponenten innefattar silan-funktionellt tvärbindningsmedei.

10. Kraftkondensator enligt patentkravet 9, kännetecknad av att det silan- funktionella tvärbindningsmedlet innefattar silikon, företrädesvis polydimetylsilo- xan, med åtminstone några silansubstituenter.

11. . Kraftkondensator enligt patentkraven 7 eller 8, kännetecknad av att mängden silan-funktionellt tvärbindningsmedel är1 - 80 vikts-%

12. Kraftkondensator enligt något av patentkraven 2 - 11, kännetecknad av att den dielektriska fluiden (10) vidare innefattar metallkomplex.

13. Kraftkondensator enligt patentkravet 11, kännetecknad av att mängden metallkomplex är 2 - 4000 ppm, företrädesvis 10 - 2000 ppm.

14. Kraftkondensator enligt något av patentkraven 2 - 13, kännetecknad av att den dielektriska fluiden (10) innefattar silikonvätska av låg molekylvikt, företrä- desvis polydimetylsiloxan-vätska.

15. Kraftkondensator enligt något av patentkraven 2 - 14, kännetecknad av att den dielektriska fluiden (10) innefattar ett gelbildningsbromsande medel.

16. Kraftkondensator enligt något av patentkraven 2 - 15, kännetecknad av att den dielektriska fluiden (10) har sammansättningen 1 - 80 vikts-% silan-funk- tionellt tvärbindningsmedel, 2 - 4000 ppm, företrädesvis 10 - 2000 ppm metall- komplex, 0 - 60 vikts-°/°, företrädesvis 10 - 50 vikts-% polydimetylsiloxan av låg 20 30 515 900 15 molekylvikt, 0 - 4 vikts-% gelbildningsbromsande medel och resten polydimetyl- siloxan med vinylsubstituenter.

17. Kraftkondensator enligt patentkravet 8 kännetecknad av att den dielek- triska fluiden (10) innefattar en vegetabilisk olja.

18. Kraftkondensator enligt något av patentkraven 1 - 17, kännetecknad av att de dielektriska fluiden (10) står under ett tryck som minst motsvarar atmo- sfärstrycket.

19. Kraftkondensator enligt något av patentkraven 1 - 18, kännetecknad av att vardera kondensatorelement har en i huvudsak cirkulär-cylindrisk form och behållarens (1) insida har en motsvarande cirkulär-cylindrisk form, så att behålla- ren nära omsluter vardera kondensatorelement, varvid vardera kondensatorele- ment är orienterat med axialriktningen sammanfallande med behållarens (1) axialriktning.

20. Kraftkondensator enligt något av patentkraven 1 - 19, kännetecknad av att behållaren (1) innesluter ett flertal seriekopplade kondensatorelement (2a - 2d), och av att en elektrisk anslutningsterminal (3, 4) är anordnad vid vardera än- den av behållaren (1 ), varvid behållaren (1) själv utgör isolation mellan anslut- ningsterminalerna.

21. Användning av en gelad dielektrisk fluid som isolationsmedium för isole- ring av ett eller flera kondensatorelement (2a - 2d) i en kraftkondensator för hög- spänning, vilka kondensatorelement är anordnade i en behållare (1) av ett poly- mermaterial, exempelvis polyeten.

22. Användning enligt patentkravet 21, kännetecknad av att den dielektriska fluiden (10) år av det slag som anges i något av patentkraven 2-17.

23. Förfarande vid tillverkning av en kraftkondensator enligt något av patent- kraven 1 - 20, kännetecknat av att minst ett kondensatorelement (2a - 2d) an- ordnas i en behållare, att en dielektrisk fluid med förmåga att geia införs i utrym- 515 9GB 16 met mellan vardera kondensatorelement (2a - 2d) och behållaren (1), varefter den dielektriska fluiden (10) bringas att gela.

24. Förfarande enligt patentkravet 23, kännetecknat av att den dielektriska fluiden avgasas före införandet i behållaren.