WO2009146570A1 - Duct with a base active piece and an insulation device - Google Patents

Duct with a base active piece and an insulation device Download PDF

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WO2009146570A1
WO2009146570A1 PCT/CH2009/000183 CH2009000183W WO2009146570A1 WO 2009146570 A1 WO2009146570 A1 WO 2009146570A1 CH 2009000183 W CH2009000183 W CH 2009000183W WO 2009146570 A1 WO2009146570 A1 WO 2009146570A1
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insulating
electro
films
plastic
active part
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Ruthard Minkner
Chrstian Schlegel
Wojciech Stepak
Dieter STÖCKLI
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Trench Switzerland Ag
Trench France Sas
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00—Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/26—Lead-in insulators; Lead-through insulators
    • H01B17/28—Capacitor type

Definitions

  • the invention relates to a bushing and an insulation device according to the preamble of the respective independent device claim and to a method for producing a bushing according to the preamble of the independent method claim.
  • the insulation device is used in high voltage engineering as a base element for the construction of bushings in the voltage range of 6 kV to 800 kV AC and DC voltage, but can also be used for measuring transformers, capacitors and supporters.
  • the state of the art is the following bushings with integrated controls for high voltage arrangements between two potentials or between high voltage potential and ground potential.
  • bushing consisting of calendered electrical insulating paper or crepe insulating paper coated with a resin layer in the unpolymerized state, wound under heat and pressure on a metal tube or tube of insulating material, or cylinder or insulating rod with inserted control electrodes of metal or conductive material layer.
  • IEC standard 60137 for feedthroughs the following insulation feeders with integrated high voltage control can be distinguished between two potentials or between high voltage potential and ground potential: oil impregnated paper (0IP), resin impregnated paper (RIP), resin coated paper (RBP) and gas insulated insulation means.
  • Applications are as follows: Feedthroughs for transformers, feedthroughs for GIS systems, where GIS stands for "gas insulated switchgear”, connections of GIS systems with transformers, feedthroughs or generator feedthroughs Insulating devices are also used for high-voltage transducers.
  • the following controls can be distinguished: a continuous control with variable electrode width, a double control with a constant width, a simple control with a constant width, a coarse control with ring electrode at the edge of the layer or a coarse control with earth electrode.
  • Oil-impregnated paper is characterized by a high permissible operating field strength, the presence of an organic dielectric, cost-effective production, high reliability, a long service life, a flexible dielectric, a very good heat transfer (conductor-insulator surface) and TE utilization values of 2 pC to 5 pC, which are easily accessible.
  • a disadvantage is the presence of degradable mineral oil or vegetable oil between the active part and the insulator wall, which can flow out if damaged.
  • Another disadvantage is a limitation of the permissible field strength by the strength of the impregnated insulating paper, a horizontal mounting position is possible only with built-in compensator and a need for porcelain or composite insulator for operation.
  • allowable field strength similar to that of OIP, is a dry dielectric, a mounting orientation independent, and silicone screens that can be applied directly to the active part.
  • the disadvantage is a complex and material-intensive production process (more expensive than OIP), TE values must for life expectancy ⁇ 2 pC, inelastic active part can cause internal stress, a poor thermal conductivity of the dielectric compared to OIP, no organic dielectric and an epoxy resin outer surface of the active part which has to be over-turned.
  • Resin-coated paper is characterized by a dry dielectric and a mounting orientation.
  • a disadvantage is a low TE input voltage, high permissible TE values during operation, which are not tolerated by a transformer builder and an active part outer surface, which must be over-tightened.
  • SF 6 gas-insulated devices that z. B. use SF 6 as a gas, a dry dielectric, a mounting position independence, a simple manufacturing process and a TE value ⁇ 2 pC.
  • the disadvantage is a limitation of the permissible field strength at the layer edges by the SF 5 -GaS and its gas pressure, thus no high utilization of the dielectric is possible.
  • Another disadvantage is an undesirable affiliation of the SFe gas to the greenhouse gases, a negative pressure of the insulator, which usually requires the use of composite insulators for safety reasons, as well as a limitation of the minus temperature range down by the gas pressure.
  • Line 501 is a potential line determined by control pads 502.
  • An insulation 503 made of oil paper or gas-impregnated foil is between see a conductor 504 at high voltage potential and an electrode 505.
  • a base active part 506 is hermetically sealed from the environment by a porcelain insulator or composite insulator 507.
  • a gap or gap 508 between see active part and insulator is filled with an insulating liquid or insulating gas, such as air, SF 6 , N 2 , etc. under pressure of 1 bar to 6 bar.
  • a high voltage is applied to a terminal 509.
  • a high voltage electrode 510 has the same potential as the terminal 509.
  • a terminal 511 to the transformer or the gas insulated switchgear (GIS) is connected to the terminal 509 through the conductor 504.
  • the control electrode 505 is connected to a flange 512 and connected to ground potential 513.
  • the present invention has for its object to provide a bushing and an insulating device, which do not have the disadvantages associated with a conventional implementation or isolation device described above, regardless of the installation position, no porcelain or composite insulators require and can be easily manufactured ,
  • a conductor, plastic-electro-foils, control electrodes and an earth electrode In particular, in the implementation according to the invention with a base active part and an insulating device of the base active part a conductor, plastic-electro-foils, control electrodes and an earth electrode.
  • the insulating device has a shrink tube made of an electrically insulating material.
  • the basic active part together with the shrink tube allows a hermetically sealed base-active part without insulator which is synonymous with a dry active part. Also, any installation position is possible in the inventive implementation, there are no porcelain or composite insulators needed and the inventive implementation can be made low.
  • the plastic-electro-foils, the control electrodes and their edges are provided with a low-viscosity insulating under vacuum
  • the insulating liquid has a viscosity between 8 m 2 / s and 20 m 2 / s at 40 0 C
  • an alternative low-viscosity insulating liquid which crosslinks at a crosslinking temperature of at least 50 0 C
  • the alternative insulating liquid has a viscosity between 20 m 2 / s and 100 m 2 / s at 40 0 C.
  • Impregnation with a flexible silicone gel or insulating liquid of high dielectric strength provides an elastic dielectric and allows the use of an inventive insulating device for implementation in the following temperature ranges, which are typically required for such insulation: Outside temperature of -50 0 C to +60 0 C resp. Operating temperature due to the self-heating of the insulation device from -5O 0 C to + 12O 0 C. Thus, there is no impregnation tion with an epoxy or polyurethane resin system.
  • the insulation device has a good thermal conductivity and achieves a high utilization of the dielectric, wherein the field strengths in the AC test are defined by the following two criteria:
  • the plastic-electro-films are arranged on a metal tube, a tube made of insulating material or an insulating rod.
  • the metal tube with the plastic-electro-films arranged thereon is also the conductor.
  • control electrodes comprise control foils of Al foils, vapor-deposited Al control foils or conductive material layers. It is also possible to use printed metal electrodes or printed or sprayed-on metal layers or conductive material layers as electrodes.
  • the single or double control was determined and selected as the electrodes Al foils, evaporated aluminum or a conductive material layer. Thus, either a use of dual or single control is possible. This results in a simple production process and an automatic production of the invented According to the implementation with integrated electrodes is also possible.
  • the plastic-electro films include polyester-electro films, wherein the polyester-electro films have a surface roughness of 0.07 ⁇ m to 0.5 ⁇ m and no inclusions of conductive particles and no defects are present.
  • the polyester-electro films have a thickness of 10 ⁇ m to 80 ⁇ m, especially a thickness of 18 ⁇ m to 36 ⁇ m.
  • the polyester-electro-films may, for. B. have a thickness of 18, 36 or 72 microns.
  • Another aspect of the present invention relates to an insulation device for a bushing, which has a shrink tube made of an electrically insulating material.
  • the basic active part together with the shrink tube allows a hermetically sealed base-active part without insulator which is synonymous with a dry active part. Also, any mounting position is possible in the inventive insulation.
  • the insulation device according to the invention further comprises silicone screens which are applied to the shrink tubing.
  • the heat-shrinkable tube is a fluoroplastic.
  • Shrink tubing in particular of FEP (fluorinated ethylene)
  • a Viton-E® shrink tubing be used.
  • the heat-shrinkable tube is shrunk by heat to the active part during the manufacturing process.
  • the basic active part enclosed by the insulating device is hermetically sealed from the environment by the shrinking tube.
  • the shrink tubing can also be provided with O-rings or with a hot melt on its inside for better sealing.
  • silicone screens can be used easy to integrate on the active part.
  • the active part has a surface for the direct application of outer silicone shades for outdoor use.
  • a further aspect of the present invention relates to a method for producing a leadthrough with a base active part and an insulating device, wherein the base active part comprises a conductor, plastic-electro-foils, control electrodes and an earth electrode, in which a shrink tube consists of a insulating material is disposed around the base active part around and shrunk under heat.
  • control electrodes and their edges are provided under vacuum with an elastic and low-viscosity insulating liquid, or with an alternative low-viscosity insulating liquid which crosslinks at a crosslinking temperature of at least 50 ° C.
  • the insulating liquid can be the property have that after a heat process, the insulating liquid passes into an elastic state.
  • FIG. 2 shows a section through an exemplary embodiment of a bushing according to the invention with an insulating device according to the invention.
  • FIG. 2 shows a section through an exemplary embodiment of a bushing according to the invention with an insulating device according to the invention and a control using the example of a transformer outdoor bushing.
  • Line 1 is a potential line (60%) determined by control electrodes 2.
  • a film insulation with plastic-electro-films 3 is between a conductor 4 at high voltage potential and a ground electrode 5.
  • a base active part 6, which comprises the conductor 4, the Folienisolier worn with the plastic electro-foils 3, control electrodes 2 and the earth electrode 5 is hermetically separated from the environment by a shrink tube 8.
  • a prior art gap 508 (see FIG. 1) is no longer present.
  • an existing in the prior art insulator 507 has been replaced by silicone screens 7 on the shrink tube 8.
  • the high voltage is applied to a terminal 9, and a high voltage electrode 10 has the same potential as the terminal 9.
  • a terminal 11 to the transformer is connected to the high voltage terminal 9 through the conductor 4.
  • the control electrode (earth electrode 5) is connected to a flange 12 and placed at ground potential 13.

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Abstract

The invention relates to a duct with a base active piece (6) and an insulation device, wherein the base active piece (6) comprises a conductor (4), plastic electric film (3), control electrodes (2) and an earth electrode (5). The insulation device comprises a shrink tube (8) made from an electrically insulating material. The shrink tube (8) permits an hermetically sealed base active piece (6) without an insulator. Said duct is independent of installation location and furthermore can be cheaply produced.

Description

Durchführung mit einem Basis-Aktivteil und einer IsoliereinrichtungImplementation with a base active part and an insulating device
Die Erfindung betrifft eine Durchführung und eine Isoliereinrichtung gemäss dem Oberbegriff des jeweiligen unabhängigen Vorrichtungsanspruchs sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Durchführung gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Verfahrensanspruchs . Die Isoliereinrichtung gelangt zur Anwendung in der Hochspannungstechnik als Basiselement für den Bau von Durchführungen im Spannungsbereich von 6 kV bis 800 kV Wechselspannung und Gleichspannung, kann aber auch für Messtransformatoren, Kondensatoren und Stützern eingesetzt werden.The invention relates to a bushing and an insulation device according to the preamble of the respective independent device claim and to a method for producing a bushing according to the preamble of the independent method claim. The insulation device is used in high voltage engineering as a base element for the construction of bushings in the voltage range of 6 kV to 800 kV AC and DC voltage, but can also be used for measuring transformers, capacitors and supporters.
Stand der Technik sind folgende Durchführungen mit integrierten Steuerungen für Hochspannungsanordnungen zwischen zwei Potentialen bzw. zwischen Hochspannungspotential und Erdpotential .The state of the art is the following bushings with integrated controls for high voltage arrangements between two potentials or between high voltage potential and ground potential.
1. Durchführung, bestehend aus kalandriertem Elektro- Isolierpapier oder Krepp-Isolierpapier, aufgewickelt auf ein Metallrohr oder einem Rohr aus Isoliermaterial oder einem Isolierstab mit eingelegten oder aufgedruckten/aufgedampften oder gespritzten Steuerelektroden aus Metall oder einer leitenden Materialschicht, imprägniert unter Vakuum mit Epoxydharz oder Polyurethan-Harz oder Isolierflüssigkeit, wie z. B. Mineralöl.1. Carrying out, consisting of calendered electrical insulation paper or crepe insulating paper, wound on a metal tube or a tube of insulating material or an insulating rod with inserted or printed / vapor-deposited or sprayed metal control electrodes or a conductive material layer, impregnated under vacuum with epoxy resin or polyurethane Resin or insulating liquid, such as B. mineral oil.
2. Durchführung, bestehend aus kalandriertem Elektro- Isolierpapier oder Krepp-Isolierpapier, beschichtet mit einer Harzschicht im nicht polymerisierten Zustand, auf- gewickelt unter Wärme und Druck auf einem Metallrohr oder einem Rohr aus Isoliermaterial, oder Zylinder oder Isolierstab mit eingelegten Steuer-Elektroden aus Metall oder leitender Materialschicht.2. bushing consisting of calendered electrical insulating paper or crepe insulating paper coated with a resin layer in the unpolymerized state, wound under heat and pressure on a metal tube or tube of insulating material, or cylinder or insulating rod with inserted control electrodes of metal or conductive material layer.
3. Durchführung, bestehend aus Elektro-Kunststofffolien, wie z.B. Polypropylen- oder Polyester-Folien, aufgewickelt auf ein Metallrohr, Rohr aus Isoliermaterial oder Isolierstab mit integrierten Steuerfolien, bestehend aus eingelegten Al-Folien oder aufgedrucktem oder gespritz- tem Metall, vorzugsweise Aluminium oder einem leitenden Material und imprägniert unter Vakuum mit SFδ-Gas oder einer Isolierflüssigkeit.3. implementation, consisting of electro-plastic films, such as polypropylene or polyester films, wound on a metal tube, pipe made of insulating material or insulating rod with integrated control films, consisting of inserted Al foils or printed or sprayed metal, preferably aluminum or a conductive material and impregnated under vacuum with SF δ gas or an insulating liquid.
4. Durchführung, bestehend aus einer zylindrischen Erdelektrode und einem zylindrischen Stromleiter auf HS- Potential und einer Isolierstrecke zwischen Leiter und Erdelektrode aus SFβ-Gas mit einem Druck zwischen 1 bar und 10 bar.4. implementation, consisting of a cylindrical earth electrode and a cylindrical conductor at HS potential and an insulating gap between the conductor and ground electrode of SFβ gas with a pressure between 1 bar and 10 bar.
Gemäss IEC Standard 60137 für Durchführungen lassen sich die folgenden Isoliereinrichtungen für Durchführungen mit integ- rierten Steuerungen für Hochspannungsanordnungen zwischen zwei Potentialen bzw. zwischen Hochspannungspotential und Erdpotential unterscheiden: Ölimprägniertes Papier (0IP) , Harzimprägniertes Papier (RIP) , Harzbeschichtetes Papier (RBP) und gasisolierte Isoliereinrichtungen. Anwendungen sind wie folgt: Durchführungen für Transformatoren, Durchführungen für GIS-Anlagen, wobei GIS für „gas insulated switchgear" steht, Verbindungen von GIS-Anlagen mit Transformatoren, Wanddurchführungen oder Generatordurchführungen. Dieselben Isoliereinrichtungen werden auch für Hochspannungs- Messwandler eingesetzt.According to IEC standard 60137 for feedthroughs, the following insulation feeders with integrated high voltage control can be distinguished between two potentials or between high voltage potential and ground potential: oil impregnated paper (0IP), resin impregnated paper (RIP), resin coated paper (RBP) and gas insulated insulation means. Applications are as follows: Feedthroughs for transformers, feedthroughs for GIS systems, where GIS stands for "gas insulated switchgear", connections of GIS systems with transformers, feedthroughs or generator feedthroughs Insulating devices are also used for high-voltage transducers.
Folgende Steuerungen können unterschieden werden: eine durchgehende Steuerung mit veränderlicher Elektrodenbreite, eine zweifache Steuerung mit konstanter Breite, eine einfache Steuerung mit konstanter Breite, eine Grobsteuerung mit Ringelektrode an den Lagenrändern oder eine Grobsteuerung mit Erdelektrode .The following controls can be distinguished: a continuous control with variable electrode width, a double control with a constant width, a simple control with a constant width, a coarse control with ring electrode at the edge of the layer or a coarse control with earth electrode.
Die verschiedenen Technologien weisen unterschiedliche Vor- und Nachteile auf. Für ölimprägniertes Papier (OIP) sprechen eine hohe zulässige Betriebsfeldstärke, ein Vorhandensein eines organischen Dielektrikums, eine kostengünstige Herstellung, eine hohe Zuverlässigkeit, eine lange Lebensdauer, ein flexibles Dielektrikum, ein sehr guter Wärmetransport (Lei- ter-Isolatoroberflache) und TE-Einsatzwerte von 2 pC bis 5 pC, die leicht erreichbar sind. Nachteilig ist ein Vorhandensein von abbaubarem Mineralöl oder pflanzlichem Öl zwischen Aktivteil und Isolatorwand, welches bei einer Beschädigung herausfliessen kann. Weiter von Nachteil ist eine Limitierung der zulässigen Feldstärke durch die Festigkeit des imprägnierten Isolierpapiers, eine horizontale Einbaulage ist nur mit eingebautem Kompensator möglich und ein Bedarf an Porzellan- oder Komposit-Isolator für den Betrieb.The different technologies have different advantages and disadvantages. Oil-impregnated paper (OIP) is characterized by a high permissible operating field strength, the presence of an organic dielectric, cost-effective production, high reliability, a long service life, a flexible dielectric, a very good heat transfer (conductor-insulator surface) and TE utilization values of 2 pC to 5 pC, which are easily accessible. A disadvantage is the presence of degradable mineral oil or vegetable oil between the active part and the insulator wall, which can flow out if damaged. Another disadvantage is a limitation of the permissible field strength by the strength of the impregnated insulating paper, a horizontal mounting position is possible only with built-in compensator and a need for porcelain or composite insulator for operation.
Für harzimprägniertes Papier (RIP) sprechen eine zulässige Feldstärke, ähnlich derjenigen von OIP, ein trockenes Dielektrikum, eine Einbaulageunabhängigkeit und Silikonschirme, die direkt auf den Aktivteil aufgebracht werden können. Nachteilig ist ein aufwändiger und materialintensiver Her- stellungsprozess (kostenintensiver als OIP) , TE-Werte müssen aus Lebensdauererwartungen < 2 pC sein, unelastisches Aktivteil kann innere Spannungen bewirken, eine schlechte Wärmeleitfähigkeit des Dielektrikums verglichen mit OIP, kein organisches Dielektrikum und eine Epoxydharz-Aussenfläche des Aktivteils, welche überdreht werden muss.For resin impregnated paper (RIP), allowable field strength, similar to that of OIP, is a dry dielectric, a mounting orientation independent, and silicone screens that can be applied directly to the active part. The disadvantage is a complex and material-intensive production process (more expensive than OIP), TE values must for life expectancy <2 pC, inelastic active part can cause internal stress, a poor thermal conductivity of the dielectric compared to OIP, no organic dielectric and an epoxy resin outer surface of the active part which has to be over-turned.
Für harzbeschichtetes Papier (RBP) spricht ein trockenes Dielektrikum und eine Einbaulageunabhängigkeit. Von Nachteil ist eine niedrige TE-Einsatzspannung, hohe zulässige TE-Werte im Betrieb, die von einem Trafobauer nicht toleriert werden und eine Aktivteil-Aussenflache, die überdreht werden muss.Resin-coated paper (RBP) is characterized by a dry dielectric and a mounting orientation. A disadvantage is a low TE input voltage, high permissible TE values during operation, which are not tolerated by a transformer builder and an active part outer surface, which must be over-tightened.
Für gasisolierte Isoliereinrichtungen, die z. B. SF6 als Gas einsetzen, sprechen ein trockenes Dielektrikum, eine Einbaulageunabhängigkeit, ein einfacher Herstellungsprozess und ein TE-Wert < 2 pC . Nachteilig ist eine Begrenzung der zulässigen Feldstärke an den Lagenrändern durch das SF5-GaS und dessen Gasdruck, dadurch ist keine hohe Ausnutzung des Dielektrikums möglich. Weiter von Nachteil ist eine unerwünschte Zugehörigkeit des SFe-Gases zu den Treibhausgasen, ein Unterdruckstehen des Isolators, was zumeist den Einsatz von Komposit- Isolatoren aus Sicherheitsgründen bedingt, sowie eine Begrenzung des Minustemperaturbereiches nach unten durch den Gasdruck .For gas-insulated devices that z. B. use SF 6 as a gas, a dry dielectric, a mounting position independence, a simple manufacturing process and a TE value <2 pC. The disadvantage is a limitation of the permissible field strength at the layer edges by the SF 5 -GaS and its gas pressure, thus no high utilization of the dielectric is possible. Another disadvantage is an undesirable affiliation of the SFe gas to the greenhouse gases, a negative pressure of the insulator, which usually requires the use of composite insulators for safety reasons, as well as a limitation of the minus temperature range down by the gas pressure.
Als Beispiel einer Isoliereinrichtung für eine Durchführung gemäss dem Stand der Technik ist in Fig. 1 eine Standardlö- sung der vorstehend unter den Punkten 1 und 4 beschriebenen Technologien für die gesteuerte Lösung einer Durchführung gezeigt. Linie 501 ist eine Potentiallinie, die durch Steuerelektroden bzw. Steuerbeläge 502 bestimmt wird. Eine Isolierung 503 aus Ölpapier oder gasimprägnierter Folie liegt zwi- sehen einem Leiter 504 auf Hochspannungspotential und einer Elektrode 505. Ein Basisaktivteil 506 ist durch einen Porzellanisolator oder Komposit-Isolator 507 hermetisch von der Umgebung abgeschlossen. Ein Zwischenraum oder Spalt 508 zwi- sehen Aktivteil und Isolator ist mit einer Isolierflüssigkeit oder Isoliergas, wie Luft, SF6, N2 usw. unter Druck von 1 bar bis 6 bar gefüllt. Eine Hochspannung wird an einen An- schluss 509 gelegt. Eine Hochspannungselektrode 510 hat das gleiche Potential wie der Anschluss 509. Ein Anschluss 511 an den Transformator oder die GIS-Anlage (GIS = gas insulated switchgear) ist durch den Leiter 504 mit dem Anschluss 509 verbunden. Die Steuerelektrode 505 ist mit einem Flansch 512 verbunden und auf Erdpotential 513 gelegt.As an example of an insulating device for a bushing according to the prior art, a standard solution of the technologies for the controlled solution of a bushing described above under points 1 and 4 is shown in FIG. Line 501 is a potential line determined by control pads 502. An insulation 503 made of oil paper or gas-impregnated foil is between see a conductor 504 at high voltage potential and an electrode 505. A base active part 506 is hermetically sealed from the environment by a porcelain insulator or composite insulator 507. A gap or gap 508 between see active part and insulator is filled with an insulating liquid or insulating gas, such as air, SF 6 , N 2 , etc. under pressure of 1 bar to 6 bar. A high voltage is applied to a terminal 509. A high voltage electrode 510 has the same potential as the terminal 509. A terminal 511 to the transformer or the gas insulated switchgear (GIS) is connected to the terminal 509 through the conductor 504. The control electrode 505 is connected to a flange 512 and connected to ground potential 513.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Durchführung und eine Isoliereinrichtung vorzuschlagen, welche die mit einer vorstehend beschriebenen herkömmlichen Durchführung bzw. Isoliereinrichtung verbundenen Nachteile nicht aufweisen, unabhängig von der Einbaulage sind, keine Porzellan- oder Komposit-Isolatoren benötigen und einfach hergestellt werden können.The present invention has for its object to provide a bushing and an insulating device, which do not have the disadvantages associated with a conventional implementation or isolation device described above, regardless of the installation position, no porcelain or composite insulators require and can be easily manufactured ,
Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemässe Durchführung bzw. durch die erfindungsgemässe Isoliereinrichtung gelöst, wie sie im unabhängigen Patentanspruch 1 bzw. 8 definiert sind. Der unabhängige Patentanspruch 11 bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemässen Durchführung mit einem Basis-Aktivteil und einer Isoliereinrichtung. Vorteilhafte AusführungsVarianten ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.This object is achieved by the implementation according to the invention or by the insulating device according to the invention, as defined in independent claims 1 and 8, respectively. The independent claim 11 relates to a method for producing a novel implementation with a base active part and an insulating device. Advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims.
Insbesondere umfasst bei der erfindungsgemässen Durchführung mit einem Basis-Aktivteil und einer Isoliereinrichtung der Basis-Aktivteil einen Leiter, Kunststoff-Elektro-Folien, Steuerelektroden und eine Erdelektrode. Die Isoliereinrichtung weist einen Schrumpfschlauch aus einem elektrisch iso- lierenden Material auf.In particular, in the implementation according to the invention with a base active part and an insulating device of the base active part a conductor, plastic-electro-foils, control electrodes and an earth electrode. The insulating device has a shrink tube made of an electrically insulating material.
Der Basis-Aktivteil zusammen mit dem Schrumpfschlauch ermöglicht einen hermetisch verschlossenen Basis-Aktivteil ohne Isolator was gleichbedeutend mit einem trockenen Aktivteil ist. Auch ist bei der erfindungsgemässen Durchführung jede Einbaulage möglich, es werden keine Porzellan- oder Komposit- Isolatoren benötigt und die erfindungsgemässe Durchführung kann günstig hergestellt werden.The basic active part together with the shrink tube allows a hermetically sealed base-active part without insulator which is synonymous with a dry active part. Also, any installation position is possible in the inventive implementation, there are no porcelain or composite insulators needed and the inventive implementation can be made low.
Im Speziellen sind bei der erfindungsgemässen Durchführung die Kunststoff-Elektro-Folien, die Steuerelektroden und deren Kanten mit einer niederviskosen Isolierflüssigkeit unter Vakuum versehen, wobei die Isolierflüssigkeit eine Viskosität zwischen 8 m2/s und 20 m2/s bei 400C aufweist, oder mit einer alternativen niederviskosen Isolierflüssigkeit, die sich bei einer Vernetzungstemperatur von mindestens 500C vernetzt, wo- bei die alternative Isolierflüssigkeit eine Viskosität zwischen 20 m2/s und 100 m2/s bei 400C aufweist. Eine Imprägnierung mit einem flexiblen Silikon-Gel oder einer Isolierflüssigkeit hoher Durchschlagsfestigkeit (hohe TE- Einsatzfeidstärke) ergibt ein elastisches Dielektrikum und ermöglicht den Einsatz einer erfindungsgemässen Isoliereinrichtung für eine Durchführung in den folgenden Temperaturbereichen, die typischerweise für solche Isoliereinrichtungen gefordert werden: Aussentemperatur von -500C bis +600C resp . Einsatztemperatur aufgrund der Eigenerwärmung der Isolierein- richtung von -5O0C bis +12O0C. Es findet somit keine Impräg- nierung mit einem Epoxyd- oder Polyurethan-Harzsystexn statt. Die Isoliereinrichtung weist eine gute Wärmeleitfäigkeit auf und erreicht eine hohe Ausnutzung des Dielektrikums, wobei die Feldstärken bei der Wechselspannungsprüfung durch die folgenden zwei Kriterien festgelegt werden:In particular, in the inventive implementation, the plastic-electro-foils, the control electrodes and their edges are provided with a low-viscosity insulating under vacuum, the insulating liquid has a viscosity between 8 m 2 / s and 20 m 2 / s at 40 0 C, or with an alternative low-viscosity insulating liquid, which crosslinks at a crosslinking temperature of at least 50 0 C, wherein the alternative insulating liquid has a viscosity between 20 m 2 / s and 100 m 2 / s at 40 0 C. Impregnation with a flexible silicone gel or insulating liquid of high dielectric strength (high TE Einsatzfeidstärke) provides an elastic dielectric and allows the use of an inventive insulating device for implementation in the following temperature ranges, which are typically required for such insulation: Outside temperature of -50 0 C to +60 0 C resp. Operating temperature due to the self-heating of the insulation device from -5O 0 C to + 12O 0 C. Thus, there is no impregnation tion with an epoxy or polyurethane resin system. The insulation device has a good thermal conductivity and achieves a high utilization of the dielectric, wherein the field strengths in the AC test are defined by the following two criteria:
E ≤ EE ≤ E
U=U TE- EinsalzspannungU = U TE single-voltage
Ud _ Durchschlag h) E < — 2- = spannung u=ur dF DielelctrikumsdickeU d _ breakdown h) E <- 2 = stress u = u Rd F Dielectrics thickness
Im Speziellen sind bei der erfindungsgemässen Durchführung die Kunststoff-Elektro-Folien auf einem Metallrohr, einem Rohr aus Isoliermaterial oder einem Isolierstab angeordnet.In particular, in the inventive implementation, the plastic-electro-films are arranged on a metal tube, a tube made of insulating material or an insulating rod.
Im Speziellen ist bei der erfindungsgemässen Durchführung das Metallrohr mit den darauf angeordneten Kunststoff-Elektro- Folien gleichzeitig der Leiter.In particular, in the inventive implementation, the metal tube with the plastic-electro-films arranged thereon is also the conductor.
Im Speziellen umfassen bei der erfindungsgemässen Durchfüh- rung die Steuerelektroden Steuerfolien aus Al-Folien, aufgedampften Al-Steuerfolien oder leitende Materialschichten. Auch können aufgedruckte Elektroden aus Metall bzw. aufgedruckte oder aufgespritzte Metallschichten oder leitende Materialschichten als Elektroden zum Einsatz kommen. Für einen einfachen Herstellprozess wurde die Einfach- oder Zweifachsteuerung festgelegt und als Elektroden Al-Folien, aufgedampftes Aluminium oder eine leitende Materialschicht ausgewählt. Somit ist wahlweise ein Einsatz von Zweifach- oder Einfach-Steuerung möglich. Es resultiert ein einfacher Her- stellungsprozess und eine automatische Herstellung der erfin- dungsgemässen Durchführung mit integrierten Elektroden ist auch möglich.In particular, in the case of the implementation according to the invention, the control electrodes comprise control foils of Al foils, vapor-deposited Al control foils or conductive material layers. It is also possible to use printed metal electrodes or printed or sprayed-on metal layers or conductive material layers as electrodes. For a simple manufacturing process, the single or double control was determined and selected as the electrodes Al foils, evaporated aluminum or a conductive material layer. Thus, either a use of dual or single control is possible. This results in a simple production process and an automatic production of the invented According to the implementation with integrated electrodes is also possible.
Im Speziellen umfassen bei der erfindungsgemässen Durchführung die Kunststoff-Elektro-Folien Polyester-Elektro-Folien, wobei die Polyester-Elektro-Folien eine Oberflächenrauhigkeit von 0.07 um bis 0.5 μm aufweisen und keine Einschlüsse von leitenden Partikel und keine Fehlstellen vorhanden sind.Specifically, in the practice of the present invention, the plastic-electro films include polyester-electro films, wherein the polyester-electro films have a surface roughness of 0.07 μm to 0.5 μm and no inclusions of conductive particles and no defects are present.
Im Speziellen weisen bei der erfindungsgemässen Durchführung die Polyester-Elektro-Folien eine Dicke von 10 Um bis 80 Um, insbesondere eine Dicke von 18 Um bis 36 Um, auf. Die Polyester-Elektro-Folien können z. B. eine Dicke von 18, 36 oder auch 72 μm aufweisen.Specifically, in the practice of the present invention, the polyester-electro films have a thickness of 10 μm to 80 μm, especially a thickness of 18 μm to 36 μm. The polyester-electro-films may, for. B. have a thickness of 18, 36 or 72 microns.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Isoliereinrichtung für eine Durchführung, die einen Schrumpf- schlauch aus einem elektrisch isolierenden Material aufweist. Der Basis-Aktivteil zusammen mit dem Schrumpfschlauch ermöglicht einen hermetisch verschlossenen Basis-Aktivteil ohne Isolator was gleichbedeutend mit einem trockenen Aktivteil ist. Auch ist bei der erfindungsgemässen Isoliereinrichtung jede Einbaulage möglich.Another aspect of the present invention relates to an insulation device for a bushing, which has a shrink tube made of an electrically insulating material. The basic active part together with the shrink tube allows a hermetically sealed base-active part without insulator which is synonymous with a dry active part. Also, any mounting position is possible in the inventive insulation.
Im Speziellen umfasst die erfindungsgemässe Isoliereinrichtung ferner Silikonschirme, die auf dem Schrumpfschlauch aufgebracht sind.In particular, the insulation device according to the invention further comprises silicone screens which are applied to the shrink tubing.
Im Speziellen ist bei der erfindungsgemässen Isoliereinrich- tung der Schrumpfschlauch ein Fluor-Kunststoff-In particular, in the case of the insulating device according to the invention, the heat-shrinkable tube is a fluoroplastic.
Schrumpfschlauch, insbesondere aus FEP (Fluor-Ethylen-Shrink tubing, in particular of FEP (fluorinated ethylene)
Polymer) . Alternativ kann auch ein Viton-E®-Schrumpfschlauch verwendet werden. Der Schrumpfschlauch wird beim Herstel- lungsprozess durch Wärme auf den Aktivteil geschrumpft. Der von der Isoliereinrichtung umschlossene Basis-Aktivteil wird durch den Schrumpfschlauch hermetisch von der Umgebung abge- dichtet . Der Schrumpfschlauch kann auch mit O-Ringen oder mit einem Heisskleber auf seiner Innenseite zur besseren Abdichtung versehen sein.Polymer). Alternatively, a Viton-E® shrink tubing be used. The heat-shrinkable tube is shrunk by heat to the active part during the manufacturing process. The basic active part enclosed by the insulating device is hermetically sealed from the environment by the shrinking tube. The shrink tubing can also be provided with O-rings or with a hot melt on its inside for better sealing.
Im Speziellen lassen sich bei der erfindungsgemässen Isoliereinrichtung, welche ein Trägerrohr, Polyester-Folien, Steuer- elektroden und Imprägniermittel (Gas, z. B. Luft, SFβ oder N2) oder polymerisierbarem Harz-Härtersystem oder niederviskosen isolierenden Flüssigkeit und Schrumpfschlauch umfasst, Silikonschirme einfach auf den Aktivteil integrieren. Der Aktivteil besitzt eine Oberfläche für ein direktes Aufbringen von äusseren Silikonschirmen für Aussenbetrieb.In particular, in the inventive insulating device, which comprises a carrier tube, polyester films, control electrodes and impregnating agents (gas, eg air, SFβ or N 2 ) or polymerizable resin hardener system or low-viscosity insulating liquid and shrink tubing, silicone screens can be used easy to integrate on the active part. The active part has a surface for the direct application of outer silicone shades for outdoor use.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Durchführung mit einem Basis- Aktivteil und einer Isoliereinrichtung, wobei der Basis- Aktivteil einen Leiter, Kunststoff-Elektro-Folien, Steuer- elektroden und eine Erdelektrode umfasst, bei dem ein Schrumpfschlauch aus einem isolierenden Material um den Basis-Aktivteil herum angeordnet und unter Wärmezufuhr geschrumpft wird.A further aspect of the present invention relates to a method for producing a leadthrough with a base active part and an insulating device, wherein the base active part comprises a conductor, plastic-electro-foils, control electrodes and an earth electrode, in which a shrink tube consists of a insulating material is disposed around the base active part around and shrunk under heat.
Im Speziellen werden beim erfindungsgemässen Verfahren die Steuerelektroden und deren Kanten unter Vakuum mit einer elastischen und niederviskosen Isolierflüssigkeit versehen, oder mit einer alternativen niederviskosen Isolierflüssigkeit, die sich bei einer Vernetzungstemperatur von mindestens 500C vernetzt. Die Isolierflüssigkeit kann die Eigenschaft haben, dass nach einem Wärmeprozess die Isolierflüssigkeit in einen elastischen Zustand übergeht.In particular, in the process according to the invention, the control electrodes and their edges are provided under vacuum with an elastic and low-viscosity insulating liquid, or with an alternative low-viscosity insulating liquid which crosslinks at a crosslinking temperature of at least 50 ° C. The insulating liquid can be the property have that after a heat process, the insulating liquid passes into an elastic state.
Im Folgenden wird die erfindungsgemässe Isoliereinrichtung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels detaillierter beschrieben. Es zeigt:In the following, the insulating device according to the invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings with reference to an embodiment. It shows:
Fig. 2 - einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Durchführung mit einer erfin- dungsgemässen Isoliereinrichtung.2 shows a section through an exemplary embodiment of a bushing according to the invention with an insulating device according to the invention.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel ei- ner erfindungsgemässen Durchführung mit einer erfindungsgemässen Isoliereinrichtung und einer Steuerung am Beispiel einer Transformator-Freiluft-Durchführung. Linie 1 ist eine Potentiallinie (60%), die durch Steuerelektroden 2 bestimmt wird. Eine Folienisolierung mit Kunststoff-Elektro-Folien 3 liegt zwischen einem Leiter 4 auf Hochspannungs-Potential und einer Erdelektrode 5. Ein Basisaktivteil 6, welches den Leiter 4, die Folienisoliereinrichtung mit den Kunststoff- Elektro-Folien 3 , Steuerelektroden 2 und die Erdelektrode 5 umfasst, ist durch einen Schrumpfschlauch 8 hermetisch von der Umgebung getrennt. Ein beim Stand der Technik angeordneter Spalt 508 (siehe Fig. 1) ist nicht mehr vorhanden. Ebenso ist ein beim Stand der Technik vorhandener Isolator 507 (siehe Fig. 1) durch Silikonschirme 7 auf dem Schrumpfschlauch 8 ersetzt worden. Die Hochspannung wird an einen Anschluss 9 angelegt, und eine Hochspannungs-Elektrode 10 hat das gleiche Potential wie der Anschluss 9. Ein Anschluss 11 an den Transformator ist durch den Leiter 4 mit dem Hochspannungs- Anschluss 9 verbunden. Die Steuerelektrode (Erdelektrode 5) ist mit einem Flansch 12 verbunden und auf Erdpotential 13 gelegt . FIG. 2 shows a section through an exemplary embodiment of a bushing according to the invention with an insulating device according to the invention and a control using the example of a transformer outdoor bushing. Line 1 is a potential line (60%) determined by control electrodes 2. A film insulation with plastic-electro-films 3 is between a conductor 4 at high voltage potential and a ground electrode 5. A base active part 6, which comprises the conductor 4, the Folienisoliereinrichtung with the plastic electro-foils 3, control electrodes 2 and the earth electrode 5 , is hermetically separated from the environment by a shrink tube 8. A prior art gap 508 (see FIG. 1) is no longer present. Similarly, an existing in the prior art insulator 507 (see Fig. 1) has been replaced by silicone screens 7 on the shrink tube 8. The high voltage is applied to a terminal 9, and a high voltage electrode 10 has the same potential as the terminal 9. A terminal 11 to the transformer is connected to the high voltage terminal 9 through the conductor 4. The control electrode (earth electrode 5) is connected to a flange 12 and placed at ground potential 13.

Claims

Patentansprüche claims
1. Durchführung mit einem Basis-Aktivteil (6) und einer Isoliereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass der Basis- Aktivteil (6) einen Leiter (4) , Kunststoff-Elektro- Folien (3), Steuerelektroden (2) und eine Erdelektrode (5) umfasst und dass die Isoliereinrichtung einen Schrumpfschlauch (8) aus einem elektrisch isolierenden Material aufweist.1. implementation with a base active part (6) and an insulating device, characterized in that the base active part (6) has a conductor (4), plastic-electro-foils (3), control electrodes (2) and an earth electrode (5 ) and in that the insulating device has a shrink tube (8) made of an electrically insulating material.
2. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoff-Elektro-Folien (3), die Steuerelektroden (2) und deren Kanten mit einer niederviskosen Isolierflüssigkeit unter Vakuum versehen sind, wobei die niederviskose Isolierflüssigkeit eine Viskosität zwischen 8 m2/s und 20 m2/s bei 400C aufweist, oder mit einer al- ternativen niederviskosen Isolierflüssigkeit, die sich bei einer Vernetzungstemperatur von mindestens 5O0C vernetzt, wobei die alternative Isolierflüssigkeit eine Viskosität zwischen 20 m2/s und 100 m2/s bei 400C aufweist.2. Procedure according to claim 1, characterized in that the plastic-electro-films (3), the control electrodes (2) and their edges are provided with a low-viscosity insulating under vacuum, wherein the low-viscosity insulating a viscosity between 8 m 2 / s and 20 m 2 / s at 40 0 C comprises or with an alter- tive low-viscosity insulating liquid, the cross-linked at a curing temperature of at least 5O 0 C, wherein said alternative insulating liquid has a viscosity between 20 m 2 / s and 100 m 2 / s at 40 0 C.
3. Durchführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich- net, dass die Kunststoff-Elektro-Folien (3) auf einem Metallrohr, einem Rohr aus Isoliermaterial oder einem Isolierstab angeordnet sind.3. Bushing according to claim 1 or 2, characterized marked, that the plastic-electro-films (3) are arranged on a metal tube, a tube of insulating material or an insulating rod.
4. Durchführung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallrohr mit den darauf angeordneten Kunst- stoff-Elektro-Folien (3) gleichzeitig der Leiter (4) ist.4. Implementation according to claim 3, characterized in that the metal tube with the plastic-electro-foils (3) arranged thereon is at the same time the conductor (4).
5. Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektroden (2) Steuerfolien aus Al-Folien, aufgedampfte Al-Steuerfolien oder leitende Materialschichten umfassen.5. Implementation according to one of claims 1 to 4, characterized in that the control electrodes (2) comprise control foils of Al foils, vapor-deposited Al control foils or conductive material layers.
6. Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoff-Elektro-Folien (3) Polyester-Elektro-Folien umfassen, wobei die Polyester- Elektro-Folien eine Oberflächenrauhigkeit von 0.07 μm bis 0.5 μm aufweisen und keine Einschlüsse von leitenden Partikel und keine Fehlstellen vorhanden sind.6. Carrying out according to one of claims 1 to 5, characterized in that the plastic-electro-films (3) comprise polyester-electro-films, wherein the polyester electro-films have a surface roughness of 0.07 microns to 0.5 microns and no inclusions of conductive particles and no defects are present.
7. Durchführung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyester Elektro-Folien eine Dicke von 10 μm bis 80 μm, insbesondere eine Dicke von 18 μm bis 36 μm, aufweisen.7. Procedure according to claim 6, characterized in that the polyester electro-films have a thickness of 10 microns to 80 microns, in particular a thickness of 18 microns to 36 microns.
8. Isoliereinrichtung für eine Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen8. Insulating device for a bushing according to one of claims 1 to 7, characterized in that it has a
Schrumpfschlauch (8) aus einem elektrisch isolierenden Material aufweist.Has shrink tube (8) made of an electrically insulating material.
9. Isoliereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie Silikonschirme (7) umfasst, die auf dem Schrumpfschlauch (8) aufgebracht sind.9. Insulating device according to claim 8, characterized in that it comprises silicone screens (7) which are applied to the shrink tube (8).
10. Isoliereinrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrumpfschlauch (8) ein FEP-Schrumpfschlauch ist.10. Insulating device according to one of claims 8 or 9, characterized in that the shrink tube (8) is a FEP shrink tubing.
11. Verfahren zur Herstellung einer Durchführung mit einem Basis-Aktivteil (6) und einer Isoliereinrichtung, wobei der Basis-Aktivteil (6) einen Leiter (4), Kunststoff- Elektro-Folien (3), Steuerelektroden (2) und eine Erdelektrode (5) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schrumpfschlauch (8) aus einem isolierenden Material um den Basis-Aktivteil (6) herum angeordnet und unter Wärme- zufuhr geschrumpft wird.11. A method for producing a bushing with a base active part (6) and an insulating device, wherein the base active part (6) comprises a conductor (4), plastic Electro-foils (3), control electrodes (2) and an earth electrode (5), characterized in that a shrink tube (8) made of an insulating material around the base active part (6) around and shrunk with heat supply.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoff-Elektro-Folien (3) , die Steuerelektroden (2) und deren Kanten unter Vakuum mit einer niederviskosen Isolierflüssigkeit versehen werden, oder mit ei- ner alternativen niederviskosen Isolierflüssigkeit, die sich bei einer Vernetzungstemperatur von mindestens 500C vernetzt . 12. The method according to claim 11, characterized in that the plastic-electro-films (3), the control electrodes (2) and their edges are provided under vacuum with a low-viscosity insulating liquid, or with an alternative low-viscosity insulating liquid, which is in a crosslinking temperature of at least 50 0 C crosslinked.
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