WO1998050926A1 - Wanddurchführung - Google Patents

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WO1998050926A1
WO1998050926A1 PCT/EP1998/002419 EP9802419W WO9850926A1 WO 1998050926 A1 WO1998050926 A1 WO 1998050926A1 EP 9802419 W EP9802419 W EP 9802419W WO 9850926 A1 WO9850926 A1 WO 9850926A1
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wall
wall bushing
insulator part
room
building
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PCT/EP1998/002419
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English (en)
French (fr)
Inventor
Helmut Frielingsdorf
Original Assignee
HSP Hochspannungsgeräte Porz GmbH
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Classifications

    • 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
    • H01B17/265—Fastening of insulators to support

Definitions

  • the invention relates to a wall bushing for medium and high voltage, e.g. for a room or building wall for a high-voltage direct current transmission system.
  • HVDC high-voltage direct current transmission systems
  • a wall duct In high-voltage direct current transmission systems (HVDC), e.g. in a converter hall, electrical energy is discharged from the inside of an operating room to the outside by means of a wall duct.
  • the wall bushing comprises a grounded center piece with a fastener, e.g. a mounting flange, and an insulator part at both ends of the center piece.
  • Figure 2 shows a room and building wall 1, in particular an HVDC, with a wall bushing 6, which corresponds to the prior art.
  • the grounded center piece 2 has a mounting flange 3 with which the wall bushing is fastened to the building wall 1.
  • an insulator part 5 is attached, which can be made of porcelain, for example.
  • the part of the wall bushing located inside the room or building is not shown in detail. It extends along the longitudinal axis of the outer part approximately mirror image.
  • the open-air end of the wall duct can be exposed to different weather conditions.
  • the insulator part 5 can be moistened unevenly when it rains - due to the protective effect of the building - which is generally referred to in the specialist literature as "non uniform rain”. Uneven moistening of the insulator part 5 is particularly disadvantageous when areas of the insulation part 5 are not exposed to moistening and thus remain dry. When the wall bushing is subjected to electrical stress, potential shifts can then occur in the direction of this end of the insulation part 5, which can lead to a flashover.
  • Angle ⁇ at which the precipitation falls with respect to the vertical, and an inclination ⁇ of the building wall 1 with respect to the vertical.
  • the angle ⁇ lies roughly in the range from 0 ° in the absence of complete wind to, for example, 90 ° in a storm.
  • a component lies entirely or partially in the area of the rain shadow when it lies completely or partially below the boundary line 8, which goes through the highest point 9 of the building wall 1 and intersects the flat terrain floor 11 surrounding the building at an angle of 90 ° - ⁇ .
  • the range of the rain shadow varies with the angle of precipitation and thus with the wind speeds that occur.
  • the invention is based on the object of specifying a wall leadthrough and an arrangement for this purpose in which the insulator part is exposed to uniform electrical stress in the event of precipitation over its entire length in different weather conditions.
  • the object is achieved with a wall bushing or an arrangement according to the features of claim 1 or claim 9.
  • the wall bushing comprises an extended middle piece, which has a fastening element in the region of the end facing the housing wall. Insulator parts are connected to both ends of the elongated center section - on both sides of the room or building wall.
  • the fastener is designed so that the wall bushing can be attached to the building wall at an angle of approximately 60 ° to 90 ° with respect to its longitudinal axis.
  • the fastening element can be a fastening flange with a flange plate that is inclined in relation to the longitudinal axis of the wall bushing.
  • the wall bushing is designed and arranged on a building wall in such a way that its isolator part on the open air side lies completely outside the area of the rain shadow.
  • the middle part of the wall bushing can be made so long that its open-air end extends beyond a maximum straight line from the rain shadow.
  • the distance between the insulator part on the outside or outside air and the building wall is greater than 1.0 m.
  • the centerpiece can optionally have mechanical supports and / or train protection on the open air side.
  • the insulator part on the open-air side can advantageously be designed as a silicone composite housing.
  • the low weight of the composite housing limits the bending moment occurring on the building wall and in the center piece and therefore requires no further mechanical support.
  • silicone screens have proven to be particularly advantageous in HVDC applications.
  • the two insulator parts at the ends of the center piece can advantageously each consist of different materials.
  • the extended middle section of the wall duct has at its ends, in the area of the building wall of the HVDC system and the open-air end of the extended middle section,
  • the middle piece can advantageously be designed as a pipeline containing insulating gas, in the interior of which the current-carrying line runs.
  • the middle piece can also contain an oil-conducting barrier system for insulation.
  • the wall bushing can be designed in the area of the insulator part or the insulator parts for field control as a capacitor winding made of resin-impregnated material.
  • the insulator part can be designed as a composite insulator.
  • Figure 2 shows the already described wall bushing with an isolator part lying partly in the rain shadow according to the prior art.
  • FIG. 1 shows a wall bushing 16 which is fastened to a room or building wall 1 with the aid of a fastening flange 13.
  • the parts of the wall bushing 16 located inside the building are not shown in detail. They extend approximately in mirror image along the longitudinal axis L shown.
  • the fastening flange 13 has a flange plate 13a which is inclined at an angle ⁇ of between 90 ° and 60 ° with respect to the longitudinal axis L of the wall duct 16.
  • the fastening flange 13 is seated in the region of one end of an elongated center piece 12 of the wall duct 16.
  • An insulator part 15 connects to the other, open-air end of the elongated center piece 12.
  • the length of the elongated center piece 12 is selected based on the location of attachment to the building wall 1 so that the insulation surface of the insulator part 15 adjoining the open air end lies completely above a maximum line 18.
  • the maximum delimitation line 18 denotes the straight line which passes through the highest point 19 of the building wall 1 and which includes a maximum angle ⁇ with the vertical.
  • the maximum angle ⁇ here is the largest angle at which the in the given local wind conditions.
  • the distance between the mounting flange 13 and insulator part 15 of the wall bushing should be greater than 10 m.
  • the mounting height on the building wall must also be taken into account.
  • the elongated center piece 12 can have an inner insulating space, not shown, which is filled with insulating gas.
  • the insulating gas is preferably SF6.
  • the extended middle section can be designed as a pipeline filled with SF6, in the interior of which a current conductor runs, which, for example, can carry a direct current in an HVDC application.
  • oil which is held in suitable barrier systems according to the prior art can also be used as the insulating medium.
  • the ends of the middle piece 12 are connected in a known manner to resin-impregnated capacitor windings.
  • the insulator part 15, which is located at the open air end of the elongated center piece 12 and is located outside the rain shadow, can be designed as a silicone composite housing to reduce weight.
  • This then has an inner tube (not shown in more detail) made of cast resin composite material, on the outer circumference of which insulator screens 14 made of silicone are fastened, which form the insulator surface.
  • the described features of the new wall bushing and its arrangement can be combined with one another or with features from the prior art without leaving the basic idea of the new idea. It is essential for this that the insulator part is expressly exposed to the weather in order to achieve a uniform electrical stress on the insulator surface.

Abstract

Um bei einer Wanddurchführung (16) an einer Raum- oder Gebaüdewand (1) eine gleichmäßige Beanspruchung ihres Isolatorteils (15) zu erzielen, ist vorgesehen, daß die Wanddurchführung (16) zwischen ihrem Befestigungsflansch (13) und Isolatorteil (15) einen Abstand von mindestens 1 m aufweist. Damit kommt das Isolatorteil (15) außerhalb des Regenschattens zu liegen.

Description

Beschreibung
Wanddurchführung
Die Erfindung betrifft eine Wanddurchführung für Mittel- und Hochspannung, z.B. bei einer Raum- oder Gebäudewand für eine Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlage .
Bei Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlagen (HGÜ) , z.B. bei einer Converterhalle, erfolgt die Ausleitung elektrischer Energie aus dem Inneren eines Betriebsraumes ins Freie mittels einer Wanddurchführung. Die Wanddurchführung umfaßt ein geerdetes Mittelstück mit einem Befestigungselement, z.B. einen Befestigungsflansch, und zu beiden Enden des Mittelstücks jeweils ein Isolatorteil.
Figur 2 zeigt eine Raum- und Gebäudewand 1, insbesondere einer HGÜ, mit einer Wanddurchführung 6, die dem Stand der Technik entspricht. Das geerdete Mittelstück 2 weist einen Befestigungsflansch 3 auf, mit dem die Wanddurchführung an der Gebäudewand 1 befestigt ist. Am freiluftseitigen Ende des Mittelstücks 2 ist ein Isolatorteil 5 angebracht, welches beispielsweise aus Porzellan bestehen kann. Der im Inneren des Raumes oder Gebäudes befindliche Teil der Wanddurchfüh- rung ist nicht näher gezeigt. Er erstreckt sich entlang der Längsachse des äußeren Teils etwa spiegelbildlich.
Das freiluftseitige Ende der Wanddurchführung kann unterschiedlichen Witterungseinflüssen ausgesetzt sein. So kann das Isolatorteil 5 z.B. bei Regen - bedingt durch die Schutzwirkung des Gebäudes - ungleichmäßig befeuchtet werden, was in der Fachliteratur allgemein als „non uniform rain" bezeichnet wird. Eine ungleichmäßige Befeuchtung des Isolatorteils 5 ist besonders dann von Nachteil, wenn Bereiche des Isolationsteils 5 keiner Befeuchtung ausgesetzt sind und damit trocken bleiben. Bei einer elektrischen Beanspruchung der Wanddurchfüh- rung können dann Potentialverschiebungen in Richtung dieses Endes des Isolationsteils 5 auftreten, die zum Überschlag führen können.
Diese ungleichmäßige Art der Befeuchtung einer Wanddurchfüh- rung tritt insbesondere dann auf, wenn die Wanddurchführung auf der windabgewandten Seite des Gebäudes 1 angebracht ist. In diesem Fall erzeugt die Gebäudewand 1 einen Bereich, in dem keine direkte Beregnung durch Niederschlag auftritt. Die Größe dieses Bereiches, des sogenannten Regenschattens, ist abhängig von einer Höhe der betroffenen Gebäudewand 1, einem
Winkel α, unter dem der Niederschlag in Bezug auf die Vertikale fällt, und einer Neigung ß der Gebäudewand 1 in Bezug auf die Vertikale. Der Winkel α liegt grob im Bereich von 0° bei völliger Windstille bis beispielsweise 90° bei Sturm.
Ein Bauteil liegt ganz oder teilweise im Bereich des Regenschattens, wenn es vollständig oder teilweise unterhalb der Begrenzungsgeraden 8 liegt, die durch den höchsten Punkt 9 der Gebäudewand 1 geht und den das Gebäude umgebenden, ebenen Geländeboden 11 unter dem Winkel 90°-α schneidet. Der Bereich des Regenschattens variiert also mit dem Winkel des Niederschlags und damit mit den auftretenden Windgeschwindigkeiten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wanddurchfüh- rung und eine Anordnung hierzu anzugeben, bei denen das Isolatorteil über seine gesamte Länge bei unterschiedlichen Witterungsverhältnissen einer gleichmäßigen elektrischen Beanspruchung bei Niederschlag ausgesetzt ist. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Wanddurchführung bzw. einer Anordnung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Er- findung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Wanddurchführung umfaßt ein verlängertes Mittelstück, das im Bereich des der Gehäusewand zugewandten Endes ein Befesti- gungselement aufweist. An beiden Enden des verlängerten Mit- telstücks - also zu beiden Seiten der Raum- oder Gebäudewand - schließen sich Isolatorteile an. Das Befestigungselement ist so ausgeführt, daß die Wanddurchführung bezogen auf ihre Längsachse unter einem Winkel von etwa 60° bis 90° an der Gebäudewand befestigt werden kann. Vorteilhafterweise kann es sich bei dem Befestigungselement um einen Befestigungsflansch mit einer zur Längsachse der Wanddurchführung entsprechend geneigten Flanschplatte handeln.
Die Wanddurchführung ist so ausgeführt und an einer Gebäude- wand angeordnet, daß ihr freiluftseitiges Isolatorteil vollständig außerhalb des Bereichs des Regenschattens zu liegen kommt. Dazu kann das Mittelstück der Wanddurchführung so lang ausgeführt sein, daß sein freiluftseitiges Ende über eine maximale Begrenzungsgerade aus dem Regenschatten hinaus reicht. Der Abstand zwischen dem außen- oder freiluftseitigen Isolatorteil und der Gebäudewand ist größer als 1,0 m.
Das sich an dieses Ende des verlängerten Mittelstücks anschließende Isolatorteil befindet sich so immer vollständig außerhalb des Regenschattens, was zu einer gleichmäßigen Befeuchtung der Isolatoroberfläche des Isolatorteils führt, wodurch eine gleichmäßige elektrische Beanspruchung gegeben ist. Um die durch das verlängerte Mittelstück erhöhten Biegemomente an der Gebäudewand und im Mittelstück selbst zu verringern, kann das Mittelstück optional freiluftseitig mechanische Unterstützungen und/oder Zugsicherungen aufweisen.
Vorteilhafterweise kann das freiluftseitige Isolatorteil als Silikon-Verbundgehäuse ausgeführt sein. Das geringe Gewicht des Verbundgehäuses begrenzt das an der Gebäudewand und im Mittelstück auftretende Biegemoment und erfordert daher keine weiteren mechanischen Unterstützungen. Darüber hinaus erweisen sich Silikon-Schirme bei HGÜ-Anwendungen als besonders vorteilhaft .
Gegebenenfalls können die beiden Isolatorteile an den Enden des Mittelstücks mit Vorteil auch jeweils aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen.
Das verlängerte Mittelstück der Wanddurchführung besitzt an seinen Enden, im Bereich der Gebäudewand der HGÜ-Anlage und des freiluftseitigen Endes des verlängerten Mittelstücks,
Kondensatordurchführungen zur Feldsteuerung in diesen Bereichen.
Vorteilhafterweise kann das Mittelstück als eine Isoliergas enthaltende Rohrleitung ausgeführt sein, in deren Inneren die stromführende Leitung verläuft. Alternativ hierzu kann das Mittelstück auch ein ölführendes Barrierensystem zur Isolierung enthalten. Die Wanddurchführung kann im Bereich des Isolatorteils oder der Isolatorteile zur Feldsteuerung als Kon- densatorwickel aus harzimprägniertem Material ausgeführt sein. Das Isolatorteil kann als Verbundisolator ausgeführt sein.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei- spiels und der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine Wanddurchführung für eine Raum- oder Gebäudewand mit außerhalb des Regenschattens angebrachtem Isolatorteil, und
Figur 2 die bereits erläuterte Wanddurchführung mit teilweise im Regenschatten liegendem Isolatorteil nach dem Stand der Technik.
Figur 1 zeigt eine Wanddurchführung 16, die mit Hilfe eines Befestigungsflansches 13 an einer Raum- oder Gebäudewand 1 befestigt ist. Die im Inneren des Gebäudes befindlichen Teile der Wanddurchführung 16 sind nicht näher dargestellt. Sie erstrecken sich etwa spiegelbildlich entlang der gezeigten Längsachse L.
Der Befestigungsflansch 13 weist eine Flanschplatte 13a auf, welche gegenüber der Längsachse L der Wanddurchführung 16 um einen Winkel γ zwischen 90° und 60° geneigt ist. Der Befestigungsflansch 13 sitzt im Bereich eines Endes eines verlängerten Mittelstücks 12 der Wanddurchführung 16. An das andere, freiluftseitige Ende des verlängerten Mittelstücks 12 schließt sich ein Isolatorteil 15 an.
Die Länge des verlängerten Mittelstücks 12 ist ausgehend vom Befestigungsort an der Gebäudewand 1 so gewählt, daß die Isolationsoberfläche des sich am freiluftseitigen Ende anschließenden Isolatorteils 15 vollständig oberhalb einer maximalen Begrenzungsgeraden 18 liegt.
Die maximale Begrenzungsgerade 18 bezeichnet die Gerade, die durch den höchsten Punkt 19 der Gebäudewand 1 geht und die einen maximalen Winkel α mit der Vertikalen einschließt. Der maximale Winkel α ist hier der größte Winkel, unter dem Nie- derschlag bei den gegebenen, lokalen Windverhältnissen fallen kann.
Der Abstand zwischen Befestigungsflansch 13 und Isolatorteil 15 der Wanddurchführung sollte größer als 10 m sein. Selbstverständlich muß dabei auch die Befestigungshöhe an der Gebäudewand berücksichtigt werden.
Das verlängerte Mittelstück 12 kann einen inneren nicht näher dargestellten Isolierraum, der mit Isoliergas gefüllt ist, aufweisen. Das Isoliergas ist bevorzugt SF6. Das verlängerte Mittelstück kann dazu als mit SF6 gefüllte Rohrleitung ausgeführt sein, in deren Inneren ein Stromleiter verläuft, der beispielsweise bei einer HGÜ-Anwendung einen Gleichstrom füh- ren kann. Als Isoliermedium kann alternativ auch Öl zum Einsatz kommen, das in geeigneten Barrierensystemen nach dem Stand der Technik gehalten ist.
Zur Feldsteuerung im Bereich des freiluftseitigen Isolator- teils 15 und des nicht gezeigten raumseitigen Isolatorteils schließen sich an das Mittelstück 12 an seinen Enden in bekannter Art harzimprägnierte Kondensatorwickel an.
Das sich an das freiluftseitige Ende des verlängerten Mittel- stücks 12 anschließende Isolatorteil 15, das sich außerhalb des Regenschattens befindet, kann zur Gewichtsreduzierung als Silikon-Verbundgehäuse ausgeführt sein. Dieses weist dann einen nicht näher gezeigtes Innenrohr aus Gießharz-Verbundwerkstoff, auf dessen äußeren Umfang Isolatorschirme 14 aus Sili- kon befestigt sind, welche die Isolatoroberfläche bilden.
Selbstverständlich lassen sich die beschriebenen Merkmale der neuen Wanddurchführung und ihrer Anordnung beliebig miteinander oder mit Merkmalen aus dem Stand der Technik kombinieren, ohne daß der Grundgedanke der neuen Idee verlassen wird. Wesentlich hierfür ist, daß das Isolatorteil ausdrücklich der Witterung ausgesetzt wird, um eine gleichmäßige elektrische Beanspruchung an der Isolatoroberfläche zu erzielen.

Claims

Patentansprüche
1. Wanddurchführung (16) mit mindestens einem Isolatorteil (15) , einem erdbaren Mittelstück (12) und einem an einer Ge- bäudewand (1) anordbaren Befestigungsflansch (13), wobei der Abstand zwischen dem Isolatorteil (15) und dem Befestigungsflansch (13) größer als 1,0 m ist.
2. Wanddurchführung nach Anspruch 1, wobei der Befestigungs- flansch (13) eine Flanschplatte (13a) aufweist, welche gegenüber der Längsachse des Mittelstücks (12) in einem Winkel γ von etwa 90° bis 60° angeordnet ist.
3. Wanddurchführung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Isola- torteil (15) als Silikon-Verbundgehäuse ausgeführt ist.
4. Wanddurchführung nach Anspruch 1, 2 oder 3, mit einem Kon- densatorwickel, welcher harzimprägniert ist.
5. Wanddurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein innerer Isolierraum vorgesehen ist, welcher mit einem Isoliergas oder -öl gefüllt ist.
6. Wanddurchführung nach Anspruch 5, wobei das Isoliergas SF6 ist.
7. Wanddurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Mittelstück (12) als SF6-Rohrleitung ausgebildet ist.
8. Wanddurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem zentralen Leiter, welcher als Gleichstromleiter dient.
9. Anordnung einer Wanddurchführung (16) an einer Raum- oder Gebäudewand (1), welche einen Regenschatten aufweist, wobei die Wanddurchführung (16) derart ausgestaltet oder an der Raum- oder Gehäusewand (1) angeordnet ist, daß ihr außerhalb der Raum- oder Gehäusewand (1) liegendes Isolatorteil (15) außerhalb des Regenschattens liegt.
10. Anordnung nach Anspruch 9, wobei der Abstand zwischen dem Isolatorteil (15) und der Raum- oder Gebäudewand (1) mindestens 1,0 m beträgt.
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AU7759198A (en) 1998-11-27
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