DE19844409C2 - Hochspannungs-Durchführung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochspannungs-Durchführung mit einem Hochspannungsleiter in einem mit Isolatorschirmen ver­ sehenen Isolator, der an einem Ende einen Flansch aufweist, durch den der Hochspannungsleiter hindurchgeführt ist, wobei zwischen dem Flansch und dem Hochspannungsleiter ein Isolati­ onsmedium vorgesehen ist.

Aus der US-Patentschrift 2,099,666 ist eine solche Hochspan­ nungs-Durchführung bekannt. Diese Hochspannungs-Durchführung weist zwei rohrförmige, aus Porzellan bestehende Isolatoren auf, die an verschiedenen Stirnseiten eines ringförmigen Flanschs aus Metall befestigt sind. Axial durch die Isolato­ ren und den Flansch ist ein Hochspannungsleiter geführt. Je­ der der Isolatoren weist über seine jeweilige Länge regelmä­ ßig angeordnete Isolatorschirme auf. Dabei ist allerdings die Anzahl der Isolatorschirme pro Längeneinheit bei den beiden Isolatoren unterschiedlich. Im Innern des Isolators ist ein Isolationsmedium vorgesehen, und es sind dort zusätzlich leitfähige Röhren, die dasselbe Potential wie der Hochspannungsleiter aufweisen und sich über die gesamte Länge der Durchführung erstrecken, sowie nicht näher dargestellte, rohrförmige Isolations-Barrieren angeordnet, die jeweils den Hochspannungsleiter koaxial umge­ ben.

Aus der CH 318998 ist ein Hängeisolator bekannt, der Abschnitte mit wechselnder Anzahl von Isolatorschirmen pro Längeneinheit aufweist.

Im Betrieb kann es bei derartigen Hochspannungsdurchführungen im Bereich des Flansches aufgrund des Potentialunterschiedes zwischen dem Flansch und dem Hochspannungsleiter zu einer ge­ fährlich starken Konzentration des elektrischen Feldes kom­ men.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochspannungs­ durchführung der eingangs genannten Art anzugeben, die sich durch eine relativ hohe elektrische Durchschlagfestigkeit auszeichnet.

Die Aufgabe wird bei einer Hochspannungs-Durchführung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem Hochspannungsleiter und dem Isolator eine Schir­ melektrode angeordnet ist, die sich vom Flansch in axialer Richtung über einen Teil der Länge des Isolator erstreckt, und daß der Isolator in einem ersten Abschnitt, der dem frei­ en Ende der Schirmelektrode benachbart ist, eine höhere An­ zahl an Isolatorschirmen pro Längeneinheit aufweist als in einem an den ersten Abschnitt angrenzenden zweiten Abschnitt. Gegebenenfalls sind auch mehr als zwei Abschnitte denkbar, von denen zwei eine gleiche Isolatorschirmdichte aufweisen können.

Durch die Schirmelektrode ist im Bereich des Flansches eine Vergleichmäßigung der elektrischen Feldstärkeverteilung in axialer Richtung erreicht, so daß dort die Wahrscheinlichkeit eines elektrischen Überschlags verringert ist. Dabei ist der durch die Schirmelektrode hervorgerufenen, erhöhten elektri­ schen Längsbeanspruchung des Isolators im Bereich des vom Flansch abgewandten, freien Endes der Schirmelektrode dadurch Rechnung getragen, daß dort durch die höhere Anzahl an Isola­ torschirmen pro Längeneinheit eine höhere Spannungsfestigkeit in Längsrichtung erreicht ist.

Bevorzugt ist die Anzahl der Isolatorschirme pro Längenein­ heit im ersten Bereich etwa doppelt so hoch wie im zweiten Bereich. Auf diese Weise ist innerhalb der Abschnitte eine regelmäßige Anordnung der Isolatorschirme gegeben, die je­ weils für sich definierte elektrische Eigenschaften aufwei­ sen.

Bevorzugt weisen die Isolatorschirme im ersten Bereich wech­ selweise einen ersten bzw. zweiten Durchmesser auf, wobei der erste Durchmesser größer als der zweite Durchmesser ist. Mit anderen Worten: Zwischen Isolatorschirmen gleichen Durchmes­ sers sind jeweils Zwischenschirme mit einem kleineren Durch­ messer angeordnet. Die Isolatorschirme mit dem größeren er­ sten Durchmesser beschirmen - also schützen - die Isolator­ schirme mit dem kleineren zweiten Durchmesser weitgehend ge­ gen Verschmutzung und Beregnung, so daß eine Verringerung der elektrischen Festigkeit aufgrund von Verschmutzung und/oder Feuchtigkeit auf der Oberfläche der Isolatorschirme vermieden ist. Der Abstand der Isolatorschirme mit dem größeren Durch­ messer entspricht dabei etwa dem Abstand der Isolatorschirme im zweiten Abschnitt.

Der Isolator ist innenseitig mit einem Isoliergas, insbeson­ dere SF6, unter Druck gefüllt. SF6 ist ein insbesondere im Hochspannungsbereich wirkungsvolles Isoliergas, durch das die Wahrscheinlichkeit eines Überschlags weiter verringert ist.

Eine spezielle Anwendung ist dabei die sogenannte SF6- Freiluftdurchführung in der Hochspannungstechnik. Auch sind Anwendungen der Erfindung in Mittelspannungsanlagen oder bei Hochspannungstransformatoren, z. B. als Transformatordurchfüh­ rung, möglich.

Vorzugsweise sind die Isolatorschirme aus einem Silikonwerk­ stoff. Der Silikonwerkstoff hat gegenüber einer Ausbildung aus Porzellan den Vorteil, daß die Isolatorschirme einzeln oder für Teilbereiche gefertigt werden können. Der Isolator kann also stückweise hergestellt werden.

Bevorzugt weist der Isolator einen Isolatorkörper auf, auf dem die Isolatorschirme angeordnet sind und der aus Porzellan oder einem Verbundwerkstoff, insbesondere einem glasfaserver­ stärktem Gießharz, gefertigt ist.

Bei dieser Ausgestaltung kann die Länge des Isolatorkörpers je nach Vorgabe bemessen werden, und es kann je nach Anforderung die erforderliche Anzahl und Art an Isolatorschirmen auf dem Isolatorkörper angeordnet werden. Darüber hinaus ist die Her­ stellung der Durchführung an sich vereinfacht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, weitere Vorteile und Details werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläu­ tert.

Die einzige Figur zeigt eine Hochspannungs-Durchführung 1 im Längsschnitt, die einen Hochspannungsleiter 5 aufweist, der durch einen mit Isolatorschirmen 19 versehenen Isolator 3 ge­ führt ist. Der Hochspannungsleiter 7 weist endseitig die An­ schlußenden 9a und 9b auf. Zur Befestigung der Hochspannungs- Durchführung 1 an einem elektrischen Bauteil, z. B. einer Hochspannungsschaltanlage oder einem Transformator, ist ein Flansch 5 vorgesehen. An dem dem Flansch 5 gegenüberliegenden Ende der Durchführung 1 ist der Isolator 3 mit einem Deckel 11 gasdicht verschlossen.

Die Hochspannungs-Durchführung 1 weist eine sich vom Flansch 5 in axialer Richtung über einen Teil der Länge des Isolators 3 erstreckende Schirmelektrode 15 auf. Die Schirmelektrode 15 ist elektrisch mit dem Flansch 5 verbunden und dient der Grobsteuerung des elektrischen Feldes zur Beherrschung der ggf. sehr hohen Feldstärken zwischen dem Flansch 5 bzw. dem Isolator 3 und dem Hochspannungsleiter 7. Durch die Schirme­ lektrode 15 ist das im Betrieb anliegende elektrische Feld insbesondere im Bereich des Flansches 5 vergleichmäßigt. Da­ durch ist dort die Wahrscheinlichkeit eines elektrischen Überschlags zwischen dem Flansch 5 und dem Hochspannungslei­ ter 7 verringert. Gleichzeitig ergibt sich jedoch lokal im Bereich des freien Endes 17 der Schirmelektrode 15 eine höhe­ re elektrische Spannung entlang des Isolators 3, die dort zu einer erhöhten elektrischen Längsbeanspruchung des Isolators 3 führt. Daher weist der Isolator 3 im Abschnitt A, der dem freien Ende 17 der Schirmelektrode 15 benachbart ist und in dem die erhöhte Längsbeanspruchung auftritt, eine höhere An­ zahl von Isolatorschirmen 19 bezogen auf die gleiche Länge auf als im angrenzenden Abschnitt B. Mit anderen Worten: Der Abschnitt A weist eine höhere Isolatorschirmdichte als der Abschnitt B auf.

Die Anzahl der Isolatorschirme 19 im ersten Abschnitt A ist dabei etwa doppelt so hoch wie die Anzahl im zweiten Ab­ schnitt B. Die Isolatorschirme 19 sind im ersten Abschnitt A in einem Abstand zueinander angeordnet, der etwa halb so groß ist wie der der Isolatorschirme 19 im zweiten Abschnitt B. Insbesondere ist zwischen jeweils zwei benachbarten Isolator­ schirmen 19, die in ihren Abmessungen etwa denen des zweiten Abschnitts B entsprechen, jeweils ein Isolatorschirm 21 ein­ gefügt, so daß sie wechselweise angeordnet sind. Die Isola­ torschirme 21 weisen dabei einen Durchmesser auf, der kleiner als der Durchmesser der Isolatorschirme 19 ist. Die Isolator­ schirme 19 beschirmen - also schützen - die Isolatorschirme 21 weitgehend gegen Verschmutzung und Feuchtigkeit. Damit ist eine Verringerung der Isolationsfestigkeit durch Verschmut­ zung oder Feuchtigkeit an der Außenseite des Isolators 3 ver­ mieden.

Bevorzugt ist der Isolator 3 als Verbundisolator ausgeführt. Die Isolatorschirme 19, 21 sind dabei als Silikonschirme (al­ so aus einem Silikonwerkstoff gefertigt) ausgeführt, die auf einem Isolatorkörper 23 angeordnet sind. Der Isolatorkörper 23 ist dabei aus einem Verbundwerkstoff, insbesondere einem glasfaserverstärkten Gießharz, gefertigt.

Prinzipiell zeigt die Durchführung 1 gemäß der Figur einen Bereich A, der von Bereichen B und C eingeschlossen ist, die gleiche Isolatorschirmdichten aufweisen. Die Bereiche sind dabei jeweils den jeweiligen elektrischen Anforderungen be­ züglich der Feldstärkebelastung angepaßt und mit entsprechen­ der Schirmausstattung versehen.

Claims (6)

1. Hochspannungs-Durchführung (1) mit einem Hochspannungslei­ ter (7) in einem mit Isolatorschirmen (19) versehenen Isola­ tor (3), der an einem Ende einen Flansch (5) aufweist, durch den der Hochspannungsleiter (7) hindurchgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Hochspannungsleiter (7) und dem Isolator (23) eine Schirmelektrode (15) angeordnet ist, die sich vom Flansch (5) in axialer Richtung über einen Teil der Länge des Isolators (23) erstreckt, und daß der Isolator (3) in einem ersten Abschnitt (A), der dem freien Ende (17) der Schirme­ lektrode benachbart ist, eine höhere Anzahl an Isolatorschir­ men (19) pro Längeneinheit aufweist als in einem an den er­ sten Abschnitt (A) angrenzenden zweiten Abschnitt (B).

2. Hochspannungs-Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl von Isola­ torschirmen (19, 21) pro Längeneinheit im ersten Abschnitt (A) etwa doppelt so hoch wie im zweiten Abschnitt (B) ist.

3. Hochspannungs-Durchführung nach einem der Ansprüche 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Iso­ latorschirme (19, 21) im ersten Abschnitt wechselweise einen ersten bzw. einen zweiten Durchmesser aufweisen, wobei der erste Durchmesser größer als der zweite Durchmesser ist.

4. Hochspannungs-Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Iso­ lator (3) endseitig geschlossen und innenseitig mit einem Isoliergas, insbesondere SF6, gefüllt ist.

5. Hochspannungs-Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Iso­ latorschirme (19, 21) aus einem Silikonwerkstoff sind.

6. Hochspannungs-Durchführung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Iso­ lator (3) einen Isolatorkörper (23) aufweist, auf dem die Isolatorschirme (19) angeordnet sind und der aus Porzellan oder einem Verbundwerkstoff, insbesondere einem glasfaserver­ stärktem Gießharz, gefertigt ist.