SE527588C2 - Elektrisk genomföring och sätt att tillverka en elektrisk genomföring - Google Patents

Description

40 527 588 ledarens värmeutvidgningskoefficient (spalt 3, rad 22 och följande). isolatorkroppen är här företrädesvis tillverkad genom gjutning och efterföljande härdning av ett epoximaterial, och är avsedd för lägre spänningar, t ex anges en spänningsnivå på 7 kV i patentet. Denna lösning av läckageproblemet är inte till- räcklig vid de högre spänningar som föreliggande uppfinning hänför sig till.

Vid genomföringar för högre spänningar, d v s över 36 kV och upp mot högsta förekommande systemspänningar, 800 kV och däröver, uppstår svårigheter att åstadkomma tillfredställande tätning, eftersom storleken på isolatorkroppen och ökar vilket bland annat medför att vid temperaturvariationer uppstår problem med glidning mellan isolatorkroppen och ledaren bero- ende på skillnad i temperaturutvidgningskoefficienten hos mate- rialet i ledaren, som vanligtvis består av metall såsom aluminium eller koppar eller legeringar härav, och materialet i isolatorn.

Kontakten mellan isolatorn och ledaren kan släppa, vilket då medför att oönskat gaslvätskeläckage kan uppkomma.

Det är vanligt att anbringa ett tryckavlastande skikt, t ex i form av korkgummi, mellan ledaren och isolatorkroppen. Detta skikt säkerställer emellertid inte detta tätningen mellan ledaren och isolatorkroppen, varför problem med läckage kvarstår.

För att säkerställa tätning är det känt att anbringa spår för tätningar, t ex i form av O-ringar, vid isolatorns ändpartier.

Sådana tätningsåtgärder både komplicerade och kostsamma i tillverkning.

Uppfinningen Föreliggande uppfinnig har som ändamål att komma tillrätta med ovannämnda problem vid kända genomföringar och åstadkomma en genomföring som uppvisar en effektiv tätning mellan en genomförings isolatorkropp och ledaren.

Detta åstadkommas genom en anordning enligt patentkravets 1 kännetecknande del.

Föredragna utföringsformer är beskrivna i efterföljande under- krav. Genom uppfinningen erhålles en genomföring med integre- 40 527 588 rad tätning lämplig för spänningar upp till högsta förekommande systemspänningar (800kV) och däröver med säkerställd tät- ningsfunktion för gas eller vätska mellan isolatorkroppen och ledaren, vilken tätning är säkerställd även vid större temperaturvariationer.

Uppfinningen har även till ändamål att anvisa ett sätt att tillverka en genomföring enligt patentkravet 13 och efterföljande under- krav.

Föredragna utföringsformer Enligt en föredragen utföringsform är tätningselementet vid genomföringen utformat som ett ringformigt band med mot ledaren vända rillor. Tätningselementet kan alternativt vara försett med kaviteter.

Enligt en utföringsform är tätningselementet utformat för geometrisk läsning av tätningselementet, tex i form av låsningsrillor. Tätningselementet kan alternativt uppvisa ett tvärsnitt med ökande tjocklek i riktning mot centrum av genom- föringen för bildande av en sådan låsning.

Enligt en ytterligare föredragen utföringsform ör tätnings- elementet anordnat vid isolatorkroppens ytterände och mot denna vända ända är försett med en läpp, vilken under tillverk- ningsprocessen tjänar som flexibel distans som ombesörjer kraftavlastning mellan ledaren och isolatorkroppens ytterände.

Tätningselementet består av gummi- eller gummiliknande mate- rial som uppvisar kemisk beständighet för gas eller vätska. I okomprimerat tillstånd uppvisar tätningselementet företrädesvis en största tjocklek mellan 0,5 - 10 mm, och en bredd mellan 10 - 100 mm och en innerdiameter mellan 20 - 300 mm, vilken diameter något understiger elektriska ledarens ytterdiameter.

Enligt en föredragen utföringsform är genomföring enligt uppfin- ningen utformad för lägsta systemspänning fràn 36 kV , alterna- tivt från 170 kV upp till högsta förekommande system- spänningar, dvs. 800 kV och däröver, vilket innebär att isolator- kroppen är dimensionerad för detta. 40 527 588 Enligt en utföringsform innefattar isolatorkroppen förutom isola- tionsmaterial även medel för fältstyrning, t ex i form av fält- styrande belägg.

Enligt en utföringsform är genomföring enligt uppfinningen an- ordnad i en transformator och där utgör en del av dess elekt- riska anslutning till en kraftlinje, varvid det jordade planet ut- göres av väggen i en transformatortank. Genomföringen kan även vara anordnad vid en gasisolerad utrustning, varvid det jordade planet utgöres av kapslingen runt den isolerande gasen.

Alternativt utgör genomföringen en del av ett kabelavslut varvid det jordade planet utgöres av ett jordhölje i ett kabelsegment.

Figurbeskrivning Uppfinningen skall nu beskrivas i anslutning till bifogade ritningsfigurer, där figur 1 avser ett snitt av en genomföring enligt uppfinningen, figur 2 visar i detalj ett snitt av tätningselementet vid genom- föringens ytterände, figur 2a visar i detalj ett snitt av tätningselementet med läs- ningsrillor, figur 3 visar i detalj ett segment av tätningselementet, figur 4 visar schematiskt genomföringen anordnad i en transformators transformatortank.

Figurbeteckningar genomföring jordat plan isolatorkropp elektrisk ledare tätningsorgan tätningselement rillor fastsättningselement isolatorkroppens ytterände (Dæflflïtfi-ÄQJNJ-l 40 527 588 läpp 11 fältstyrande belägg 12 tryckavlastande skikt 13 làsningsrillor 14 transformator transformatorlindning 16 kraftlinje 17 transformatortank 18 isolator Detaljerad figurbeskrivning l figur 1 visas en genomföring 1 för elektrisk ström och/eller spänning genom ett jordat plan 2. Det jordade planet kan t ex utgöra en del av en transformatortank, till vilken genomföringen som är försedd med faslsättningselement 8 är tätande angjord (med icke visade lämpliga medel).

Genomföringen 1 innefattar en i huvudsak rotationssymetrisk isolationskropp 3 som omger en central elektrisk ledare 4. Leda- ren är vanligtvis tillverkad av metalliskt material såsom alumi- nium eller koppar eller legeringar härav men kan även bestå av annat ledande material.

Genomföringen är försedd med tätningsorgan 5 för att åstad- komma gas/vätsketätning mellan ledaren och isolatorkroppen 3. isolatorkroppen är bildad genom att isolationsmaterial (t ex iso- lationspapper) på känt sätt lindas på ledaren och sedan impreg- nerats med härdande material, tex epoxi. Genom en härdnings- process antager isolatorkroppen en solid form i form av en s k RIP kropp (Resin lmpregnated Paper). Ett tryckavlastande skikt 12, t ex i form av korkgummi, kan vara anbringat på ledaren mellan delar av gränsytan mellan ledaren och isolationskroppen.

Detta skikt säkerställer emellertid ej tätningsfunktionen utan har en tryckavlastande funktion.

Enligt uppfinningen utgörs tätningsorganet 5 av en på ledaren mellan isolationskroppen 3 och ledaren 4 anordnat ett kompri- merbart tätningselement 6. vilket under nämnda härdningspro- cess av den utanpå liggande isolatorkroppen 3 bibringats ett komprimerat tillstànd och därvid bildar en med isolationskroppen integrerad gas/vätsketätning mellan ledaren 4 och isolations- 40 527 588 kroppen 3. Tätningselementet, som består av gummimaterial eller gummiliknande material av för ändamålet lämpad kvalitet, är utformat som ett ringformigt band. För att bibringa tätnings- elementet en bestàende komprimerat tillstànd, är enligt en utfö- ringsform av uppfinningen detta försett med mot ledaren vända rillor 7, vilka sammantrycks under kompressionsprocessen.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen är tätnings- elementet 6 är försett med kaviteter, som sammanpressas vid kompressionen. En kombination av dessa sätt .att ge tätnings- elementet en bestående kompression är möjlig inom uppfin- ningens ram. l figur 2 visas i detalj ett snitt av tätningselementet 6 vid genomföringens 1 ytterände. Här är tätningselementet 6 utfor- mat med ett tvärsnitt med ökande tjocklek i riktning mot centrum g av genomföringen 1 och motsvarande hàlrum bildad hos iso- latorkroppen. Detta medför att en geometrisk låsning av tät- ningselementet åstadkommes när ett övertryck av gas eller vätska från genomföringens centrum mot ändarna åstadkommer en axiell kraft pà tätningen mot dess ytterände.

Av figur 2 framgår vidare att tätningselementet 6 är försett med en läpp 10 vänd mot isolatorns ytterände. Denna tjänar som en flexibel distans som ombesörjer kraftavlastning mellan ledaren 3 och isolatorkroppens ytterände 9. 12 är ett tryckavlastande skikt. l figur 2a visas ett snitt av tätningselementet 6, där geometriska läsningen mot isolatorn åstadkommes med lâsningsrillor 13. l figuren är dessa vàgformade. l figur 3 visas ett snitt av ett segment av tätningselementet 6, som i okomprimerat tillstånd uppvisar en största tjocklek t mellan 0,5 - 10 mm, och en bredd b mellan 10 - 100 mm och en innerdiameter d mellan 20 - 300 mm, vilken diameter något understiger elektriska ledarens ytterdiameter D (figur 1).

Genomföringen är företrädesvis utformad för lägsta system- spänning från 36 kV, alternativt fràn170 kV upp till högsta före- kommande systemspänningar, dvs. 800 kV och däröver. Vid dessa applikationer är det lämpligt att isolatorkroppen 3 förutom isolationsmaterial även innefattar medel för fältstyrning, t ex i 40 527 588 form av fältstyrande belägg 11, som schematiskt framgår av figur 2.

I figur 4 visas genomföringen 1 enligt uppfinningen är anordnad i en transformator 14 och utgör en del av dess elektriska an- slutning mellan en transformatorlindningen 15 och en kraftlinje 16. Här utgöres det jordade planet 2 av väggen i en transformatortank 17. 18 är en till genomföringen ansluten isolator.

Alternativt kan genomföringen vara anordnad vid en (icke visad) gasisolerad utrustning, där det jordade planet 2 utgöres av kapslingen runt den isolerande gasen. l det fall genomföringen utgör en del av ett kabelavslut (icke visat) utgörs det jordade planet 2 av ett jordhölje i det kabel- segmentet, som är anslutet till kabelavslutet.

När tätningselementet 6 är placerat vid isolatorkroppens ytter- ände såsom ovan beskrivits, är företrädesvis ett tätningselement anbringat vid isolatorkroppens vardera ytterände. Alternativt kan tätningselementet vara centralt placerat. l detta fall är tätnings- elementet företrädesvis utformat utan läpp 6.

Uppfinningen avser även ett förfaringssätt att tillverka en genomföring 1 för elektrisk ström och/eller spänning genom ett jordat plan 2 enligt ovan.

Genomföringen innefattande således en i huvudsak rotations- symetrisk isolationskropp 3 omgivande en central elektrisk ledare 4 som uppvisar tätningsorgan 5 för gas/vätsketätning mellan ledaren 4 och isolatorkroppen 3. En sådan isolatorkropp 3 bildas genom känd teknik att ett isolationsmaterial, t ex i form av isolationspapper, lindas på ledaren (eller på ett pà denna eventuellt anbringat tryckavlastande skikt). Därefter impreg- neras isolatorkroppen med ett härdande material, t ex epoxi varpå den genom en härdningsprocess övergår till solid form.

Under denna process sker en krympning av isolationsmaterialet, s k härdkrympning, varvid isolationskroppen vidhäftar vid till ledarens mantelyta och tätar mot denna.

Vid genomföringar för högre spänningar och strömmar antar måste dessa dimensioneras efter dessa, vilket medför att 40 527 588 sådana genomföringar antar större dimensioner. Detta i sin tur leder också till att kontaktytan utmed isolatorkroppen och ledarens axiella utsträckning kan bli avsevärd, exempelvis 1-2 meter.

Då temperaturutvidgningskoefficienten ej är identisk för ledar- respektive isolatormaterialet uppkommer vid temperatur- variationer skjuvkrafter i gränsskiktet som vilket medför att tätningen mellan ej kan bibehållas mellan ledaren och isolator- materialet vilket ger gas/vätskeläckage mellan dessa.

Enligt sättet att tillverka genomföringen enligt uppfinningen an- bringas ett tätningsorgan 5 i form av ett komprimerbart elastiskt tätningselement 6 på ledaren 4 före pålindningen av isolations- materialet. lsolationsmaterialet material anbringas så att det åtminstone i huvudsak täcker tätningselementet 6, varefter detta under efterföljande tillverkningsprocess bibringas en bestående och i huvudsak radiell komprimerande kraft från den omgivande isolatorkroppen 3, varvid tätningselementet 6 i sitt komprime- rade tillstànd tjänar som gas/vätsketätning mellan ledaren 4 och isolatorkroppen 3.

Tätningselementet 6 är tillverkat av gummi eller gummiliknande material och för att komprimeringen skall be bestående är det viktigt att materialet har utrymme för deformation. Genom att tätningselementet är försätt med rillor 7 som anligger mot ledaren 4 finns utrymme för expansion mellan dessa rillor.

Alternativt innehåller tätningselementet 6 luft eller gasfyllda kaviteter som komprimeras.

Efter härdningsförloppet bibringas genomföringen sin slutliga form genom mekanisk bearbetning av isolatorn, tex genom svarvning av denna till önskad form.

När tätningselementet är anordnat vid isolatorkroppens ytter- ände 9 är det företrädesvis utformat med en läpp 10, som under pålindningen av lsolationsmaterialet helt eller delvis tillåts täcka denna. Vid den mekaniska bearbetningen av isolatorkroppen 3 friläggs läppen eller alternativt borttages. Genom detta förfa- rande uppnås att man undviker mekaniska spännings- koncentrationer vid isolatorkroppens ytterände 9. 527 588 Vid de höga elektriska spänningar som genomföringen är avsedd för, krävs i regel att medel för fältstyrning, t ex i form av fältstyrande belägg 11, som på känt sätt lindas in i isolator- kroppen 3 mellan isolationsmaterialet.

Tillverkningsprocessen är företrädesvis lämpad för tillverkning av en genomföringar för en lägsta systemspänning av 36 kV, alternativt från 170 kV upp till idag högsta förekömmande systemspänningar, 800 kV och däröver, men är enligt uppfin- ningens ram även tillämplig för tillverkning av genomföringar för lägre elektriska spänningar.

Claims (18)

1. 0 15 20 25 30 35 527 588 IO Patentkrav 1 Genomföring (1) för elektrisk ström och/eller spänning genom ett jordat plan (2) innefattande en i huvudsak rotations- symetrisk isolationskropp (3) omgivande en central elektrisk ledare (4), vilken genomföring uppvisar tätníngsorgan (5) för gas/vätsketätning mellan ledaren och isolatorkroppen, vilken isolatorkropp (3) är bildad genom pälindning av isolations- material t ex isolationspapper, pä ledaren och sedan impreg- nerats med härdande material, t ex epoxi, och genom en härd- ningsprocess överförts till solid form, k ä n n e t e c k n a d a v, att nämnda tätningsorgan (5) utgörs av ett eller flera pä ledaren mellan isolationskroppen (3) och ledaren (4) anordnat ett komprimerbart tätningselement (6), vilket tätningselement är anbringat utmed en del av isolatorkroppens axiella utsträckning och under nämnda härdningsprocess av den utanpå liggande isolationskroppen bibringats ett komprimerat tillstànd och därvid bildar en med isolationskroppen integrerad gas/våtsketätning mellan ledaren och isolationskroppen.

2. Genomföring enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d a v, att tätningselementet (6) är utformat som ett ringformigt band med mot ledaren vända rillor (7).

3. Genomföring enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d a v, att tätníngselementet (6) är försett med kaviteter.

4. Genomföring enligt patentkrav 1-3, t k å n n e t e c k n a d a v, att tätningselementet (6) är utformat med ett tvärsnitt med ökande tjocklek i riktning mot centrum (g) av genomföringen för bildande av en geometrisk läsning av tätningselementet.

5. Genomföring enligt patentkrav 1-4, k ä n n e t e c k n a d a v, att tätningselementet (6) är anordnat vid isolatorkroppens ytterånde (9) och mot denna vända ända är försett med en läpp (10), vilken under tillverkningsprocessen tjänar som flexibel distans som ombesörjer kraitavlastning mellan ledaren (3) och isolatorkroppens ytterände (9). 10 15 20 25 30 35 527 588

6. Genomföring enligt patentkrav 1-5, k ä n n e t e c k n a d a v, att tätningselementet (6)består av gummi- eller gummiliknande material.

7. Genomföring enligt patentkrav 1-6, k ä n n e t e c k n a d a v, att tätningselementet i okomprimerat tillstànd uppvisar en största tjocklek (t) mellan 0,5 - 10 mm, och en bredd (b) mellan 10 - 100 mm och en innerdiameter (d) mellan 20 - 300 mm, vilken diameter nàgot understiger elektriska ledarens ytterdiameter (D).

8. Genomföring enligt patentkrav 1-7, k ä n n e t e c k n a d a v, att genomföringen (1) âr utformad för lägsta systemspänning från 36 kV , alternativt från170 kV upp till högsta förekommande systemspänningar, dvs. 800 kV och däröver.

9. Genomföring enligt patentkrav 1-8, k ä n n e t e c k n a d a v, att isolatorkroppen (3) förutom isolationsmaterial även innefattar medel för fältstyrning, t ex i form av fältstyrande belägg.

10. Genomföring enligt patentkrav 1-9, k ä n n e t e c k n a d a v, att genomföringen (1) är anordnad i en transformator och utgör en del av dess elektriska anslutning till en kraftlinje, varvid det jordade planet (2) företrädesvis utgöres av väggen i en transformatortank.

11. Genomföring enligt patentkrav 1-9, k ä n n e t e c k n a d a v, att genomföringen (1) är anordnad vid en gasisolerad utrustning, varvid det jordade planet (2) utgöres av kapslingen runt den isolerande gasen.

12. Genomföring enligt patentkrav 1-9, k ä n n e t e c k n a d a v, att genomföringen (1) utgör en del av ett kabelavslut varvid det jordade planet (2) utgöres av ett jordhölje i ett kabelsegment.

13. Sätt att tillverka en genomföring (1) för elektrisk ström och/eller spänning genom ett jordat plan (2) enligt föregående patentkrav, innefattande en i huvudsak rotationssymetrisk isola- tionskropp (3) omgivande en central elektrisk ledare (4), vilken genomföring (1) uppvisar tàtningsorgan (5) för gas/vâtsketåtning 10 15 20 25 30 35 40 527 588 12 mellan ledaren (4) och isolatorkroppen (3), vilken isolatorkropp (3) bildas genom att isolationsmaterial, t ex isolationspapper, lindas på ledaren eller, vilken isolationskropp (3) sedan impreg- neras med härdande material, t ex epoxi, och därefter genom en härdningsprocess, t ex genom härdkrympning, överförs till solid form, k ä n n e t e c k n at a v, att tätningsorganet (5) i form av ett eller flera komprimerbart elastiska tâtningselement (6) anbringas pà ledaren (4) utmed en del av isolatorkroppens axiella utsträckning före pälindningen av isolationsmaterialet, vilket material anbringas sà att det täcker tätningselementet (6), varefter tätningselementet (6) under efterföljande tillverkningsprocess bibringas en bestående och i huvudsak radiell komprimerande kraft från den omgivande isolatorkroppen (3), varvid tätningselementet (6) i sitt komprimerade tillstànd tjänar som gas/vätsketätning mellan ledaren (4) och isolatorkroppen (3).

14. Sätt enligt patentkrav enligt patentkrav 13, k ä n n e t e c k n a t a v, att tätningselementet (6) utgörs av gummi eller gummiliknande material som komprimeras genom deformation av rillor (7) anliggande mot ledaren (4).

15. Sätt enligt patentkrav enligt patentkrav 13, k ä n n e t e c k n a t a v, att tätningselementet (6) utgöres av gummi eller gummiliknande material som innehåller kaviteter som komprimeras.

16. Sätt enligt patentkrav enligt patentkrav 13-15, k ä n n e t e c k n at a v, att genomföringen (1) efter hårdningsförloppet bibringas sin slutliga form genom mekanisk bearbetning, t ex svarvning.

17. Sätt enligt patentkrav enligt patentkrav 13-16 där tätningselementet (6) mot isolatorkroppens ytterände (9) vända ända är utformad med en läpp (10), k ä n n e t e c k n at a v, att nämnda läpp (10) vid den mekaniska bearbetningen av isolatorkroppen (3) läppen friläggs alternativt borttages.

18. Sätt enligt patentkrav enligt patentkrav 13-17, k ä n n e t e c k n at a v, att medel för fältstyrning, tex i form av fältstyrande belägg, lindas in i isolatorkroppen (3) mellan isolationsmaterialet. 10 527 588 l2> 19 Sätt enligt patentkrav enligt patentkrav 13-18, k ä n n e t e c k n at a v, att ett tryckutjämnande skikt 12 anbringas mellan del av ledaren och isolatorkroppen. 20 Sätt enligt patentkrav enligt patentkrav 13-19, k ä n n e t e c k n at a v, att tillverkningsprocessen är anpassad för tillverkning av en genomföring för en lägsta systemspänning av 36 kV, alternativt från 170 kV upp till idag högsta förekommande systemspänningar , d v s 800 kV och dàröver.