DE102012204052B4

DE102012204052B4 - Hochspannungsdurchführung mit leitenden Einlagen für Gleichspannung und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE102012204052B4
Application number: DE102012204052.8A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Jahnel; Achim Langens; Tim Schnitzler
Original assignee: Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Current assignee: HSP HOCHSPANNUNGSGERAETE GMBH, DE
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2022-12-29
Anticipated expiration: 2032-03-16
Also published as: US8969729B2; US20130240249A1; DE102012204052A1; CN103366907A; CN103366907B

Abstract

Hochspannungsdurchführung (1;20) mit leitenden Einlagen (10;23) für Gleichspannung mit einem einen Hochspannungsleiter (11;21) umgebenden Durchführungskörper (3;22) mit Papierisolation, der sich mindestens an einem Endbereich (12) des Durchführungskörpers (3;22) konusförmig von einer erdpotentialseitigen Stelle (13) zu einem hochspannungsseitigen Ende (4;24) verjüngt und von einer Isolationsbarriere (30) umgeben ist,wobei der Durchführungskörper (3;22) zumindest im Bereich des mindestens einen Endbereichs (12) außen mit einem Lack unter Bildung einer Lackschicht (9;27) überzogen ist, die eine höhere elektrische Leitfähigkeit als der Durchführungskörper (3;22) aufweist, wobeidie elektrische Leitfähigkeit der Lackschicht (9;27) etwa zwei Größenordnungen höher als die des Durchführungskörpers (3;22) ist, und wobeidie Papierisolation des Durchführungskörpers (3;22) eine Epoxydharz imprägnierte Papierisolation ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochspannungsdurchführung mit leitenden Einlagen für Gleichspannung mit einem einen Hochspannungsleiter umgebenden Durchführungskörper mit Papierisolation, der sich mindestens an einem Endbereich des Durchführungskörpers konusförmig von einer erdpotentialseitigen Stelle zu einem hochspannungsseitigen Ende verjüngt und von einer Isolationsbarriere umgeben ist.
Eine derartige Hochspannungsdurchführung ist aus dem Buch von KÜCHLER, A.: Hochspannungstechnik, 2. Auflage, Berlin: Springer, 2005 (VDI-Buch). S. 100, 101. - ISBN 3-540-21411-9 bekannt. Insbesondere die untere Darstellung von Bild 2.4-28 zeigt eine solche Hochspannungsdurchführung, bei der die Isolationsbarriere aus einzelnen Pressspanbarrieren besteht. Im Zusammenwirken mit einem im Vergleich zur Leitfähigkeit des Durchführungskörpers und der Pressspannbarrieren gut leitfähigem Öl ergibt sich eine Hochspannungsdurchführung mit einer relativ guten Potentialverteilung.
Die US 4 584 249 A offenbart eine Durchführung zur Montage an dem Gehäuse eines in einem Ölbad angeordneten Aktivteils. Die Durchführung verfügt über einen Flansch, der mit Hilfe einer Klemmvorrichtung an einer Durchgangsöffnung des Gehäuses befestigt ist, wobei sich ein aus Porzellan bestehendes Isolierteil der Durchführung durch die Durchgangsöffnung hindurch erstreckt. Das Isolierteil umgibt mehrere Isolierrohre, die Zwischenräume begrenzen. Innerhalb des Isolierteils und der Isolierrohre erstreckt sich konzentrisch der Hochspannungsleiter. Das Isolierteil ist mit einer Metallschicht beschichtet, die in Kontakt mit dem auf Erdpotenzial liegenden Gehäuse steht. Glasierte Isolierschichten sorgen dafür, dass die äußere Metallschicht galvanisch von dem Hochspannungsleiter getrennt, also diesbezüglich isoliert gehalten ist.
Die DE 1 490 056 A beschreibt einen Wickelkondensator mit einem Wickel aus Papier und elektrisch leitenden Schichten. Als elektrisch leitende Schichten werden leitende Lacke, wie Graphit, Lacke oder Leitsilber, eingesetzt.
Die GB 246 799 A offenbart einen mit Harz imprägnierten Wickel, der außen mit einem leitenden Kragen versehen ist. Der leitende Kragen ist jedoch nicht in Kontakt mit der Hochspannungsleitung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochspannungsdurchführung vorzuschlagen, die sich durch eine noch bessere Potentialverteilung auszeichnet.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Hochspannungsdurchführung der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß der Durchführungskörper zumindest im Bereich des mindestens einen Endbereichs außen mit einem Lack unter Bildung einer Lackschicht überzogen, die eine höhere elektrische Leitfähigkeit als der Durchführungskörper aufweist.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Hochspannungsdurchführung besteht darin, dass selbst an exponierten Stellen im Innern der Durchführung durch die aufgebrachte Lackschicht Spitzenbelastungen durch Konzentrationen des elektrischen Feldes nicht auftreten. Außerdem ergibt sich eine Materialersparnis, weil die erfindungsgemäße Hochspannungsdurchführung einer bestimmten Spannungsbelastung kleinere Abmessungen als die bekannte Hochspannungsdurchführung mit derselben Spannungsbelastung aufweisen kann. Dabei sind diese Vorteile in wenig aufwendiger Weise dadurch erzielbar, dass auf den Durchführungskörper außen einfach die Lackschicht aufgebracht wird.
Bei der erfindungsgemäßen Hochspannungsdurchführung kann die Lackschicht ohne Verbindung mit Hoch- und Erdpotential sein. Als besonders vorteilhaft wird es jedoch angesehen, wenn die Lackschicht am hochspannungsseitigen Ende des mindestens einen Endbereichs des Durchführungskörpers an Hochspannung angeschlossen und an der erdpotentialseitigen Stelle mit Erdpotential verbunden ist. In diesem Falle ergibt sich eine besonders gute und gleichmäßige Potentialverteilung über die gesamte Hochspannungsdurchführung.
Im Hinblick auf eine gleichmäßige Potentialverteilung erwiesen, ist
die elektrische Leitfähigkeit der Lackschicht etwa zwei Größenordnungen höher als die des Durchführungskörpers.
Bei der erfindungsgemäßen Hochspannungsdurchführung ist die Papierisolation des Durchführungskörpers eine Epoxydharz imprägnierte Papierisolation, die sich in vorteilhafter Weise durch eine hohe Isolationsfestigkeit auszeichnet.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Hochspannungsdurchführung mit leitenden Einlagen für Gleichspannung mit einem einen Hochspannungsleiter umgebenden Durchführungskörper mit Papierisolation, der sich mindestens an einem Endbereich des Durchführungskörpers konusförmig von einer erdpotentialseitigen Stelle zu einem hochspannungsseitigen Ende verjüngt und von einer Isolationsbarriere umgeben ist; ein solches Verfahren ist dem oben genannten Buch entnehmbar.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren zum Herstellen einer Hochspannungsdurchführung anzugeben, mit dem sich in einfacher Weise eine Hochspannungsdurchführung mit einer besonders guten Potentialverteilung herstellen lässt.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren der oben angegebenen Art erfindungsgemäß der Durchführungskörper zumindest im Bereich des mindestens einen Endbereichs außen mit einem Lack unter Bildung einer Lackschicht überzogen, die eine höhere elektrische Leitfähigkeit als der Durchführungskörper aufweist.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens wird darin gesehen, dass allein durch Aufbringen einer Lackschicht außen auf den Durchführungskörper eine Hochspannungsdurchführung herstellbar ist, die die oben zur Hochspannungsdurchführung selbst angegebenen Vorteile aufweist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es aus den oben bereits angegebenen Gründen vorteilhaft, wenn die Lackschicht am hochspannungsseitigen Ende des mindestens einen Endbereichs des Durchführungskörpers an Hochspannung angeschlossen und an der erdpotentialseitigen Stelle mit Erdpotential verbunden wird.
Für die Lachschicht wird ein Lack mit einer elektrischen Leitfähigkeit verwendet, die etwa zwei Größenordnungen höher als die des Durchführungskörpers ist.
Als Papierisolation wird für den Durchführungskörper eine Epoxydharz imprägnierte Papierisolation verwendet.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist in

1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Hochspannungsdurchführung für einen Transformator, in
2 ein Detail des Ausführungsbeispiels nach 1, in
3 ein Ausschnitt aus einem Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Hochspannungsdurchführung zur Erläuterung der prinzipiellen Wirkungsweise der Lackschicht auf dem Durchführungskörper und in
4 eine mit dem in 3 gezeigten Aufbau identische Konfiguration allerdings ohne Lackschicht

Die in 1 gezeigte Hochspannungsdurchführung 1 stellt einen elektrischen Übergang von einem nicht dargestellten Transformator zu einem Freiluft-Hochspannungsanschluss 2 bereit. Wie den 1 und 2 weiter zu entnehmen ist, weist die Hochspannungsdurchführung 1 einen Durchführungskörper 3 auf, der sich von seinem hochspannungsseitigen bzw. transformatorseitigen - in 1 unteren - Ende 4 aus durch einen Tragflansch 5 zum Freiluft-Hochspannungsanschluss 2 hin erstreckt; auf dem Tragflansch 5 befindet sich ein ringförmiges Gehäuseteil 6 und auf diesem der freiluftseitige Teil 7 der Hochspannungsdurchführung 1 mit Schirmen 8.
Wie die 1 und 2 auch zeigen, ist der Durchführungskörper 3 außen mit einer Lackschicht 9 versehen, die eine höhere elektrische Leitfähigkeit als der Durchführungskörper 3 aufweist. Die elektrische Leitfähigkeit der Lackschicht ist etwa zwei Größenordnungen höher als die des Durchführungskörpers 3. Der Durchführungskörper 3 ist aus Papier gewickelt, wobei beim Wickeln in bekannter Weise zur Bildung einer kondensatorgesteuerten Hochspannungsdurchführung 1 leitende Einlagen 10 mit eingewickelt sind. Der so gebildete Durchführungskörper 3 ist mit Gießharz imprägniert. Innen verläuft im Durchführungskörper 3 ein Hochspannungsleiter 11.
Wie insbesondere 1 erkennen lässt, besitzt der Durchführungskörper 3 einen Endbereich 12, der sich konusförmig von einer erdpotentialseitigen Stelle 13 zu dem hochspannungsseitigen Ende 4 mit einer Elektrode 15 verjüngt. Mit der Elektrode 15 ist die Lackschicht 9 galvanisch verbunden; andererseits besteht auch eine Verbindung der Lackschicht 9 mit dem auf Erdpotential liegenden Tragflansch 5 bzw. dem ringförmigen Gehäuseteil 6.
In 2 ist angedeutet, dass sowohl die Elektrode 15 als auch der Durchführungskörper 3 außen von einem Isolieröl 16 des nicht gezeigten Transformators umgeben sind. Dabei befindet sich in dem Isolieröl auch eine in den 1 und 2 nicht gezeigte Isolierbarriere.
Die 3 zeigt eine Hochspannungsdurchführung 20 mit einem Hochspannungsleiter 21, der einen Durchführungskörper 22 aus gewickeltem Papier mit leitenden Einlagen 23 trägt. Der Durchführungskörper 22 liegt mit seinem hochspannungsseitigen Ende 24 einer mit dem Hochspannungsleiter 21 in nicht gezeigter Weise verbundenen Elektrode 25 gegenüber und ist auf seiner Außenfläche 26 mit einer Lackschicht 27 versehen. Diese Lackschicht hat eine Leitfähigkeit, die um etwa zwei Größenordnungen höher ist als die des Durchführungskörpers 22. Nach außen abgeschlossen ist die Hochspannungsdurchführung 20 mittels eines Gehäuses 28.
Teilweise an die Elektrode 25 angeschmiegt und teilweise zylindrisch um den Hochspannungsleiter 21 herum angeordnet sind einzelne Barrierenelemente 29 einer Isolierbarriere 30 vorhanden. Dadurch entsteht im Zusammenwirken mit der Lackschicht 27 eine sehr gleichmäßige Potentialverteilung, wie es durch die eingezeichneten Feldlinien 31 erkennbar wird.
Im Vergleich dazu zeigt die 4, wie sich die Potentialverteilung darstellt, wenn bei der gleichen Anordnung wie in 3 die Lackschicht 27 nicht vorhanden ist.

Claims

Hochspannungsdurchführung (1;20) mit leitenden Einlagen (10;23) für Gleichspannung mit einem einen Hochspannungsleiter (11;21) umgebenden Durchführungskörper (3;22) mit Papierisolation, der sich mindestens an einem Endbereich (12) des Durchführungskörpers (3;22) konusförmig von einer erdpotentialseitigen Stelle (13) zu einem hochspannungsseitigen Ende (4;24) verjüngt und von einer Isolationsbarriere (30) umgeben ist, wobei der Durchführungskörper (3;22) zumindest im Bereich des mindestens einen Endbereichs (12) außen mit einem Lack unter Bildung einer Lackschicht (9;27) überzogen ist, die eine höhere elektrische Leitfähigkeit als der Durchführungskörper (3;22) aufweist, wobei die elektrische Leitfähigkeit der Lackschicht (9;27) etwa zwei Größenordnungen höher als die des Durchführungskörpers (3;22) ist, und wobei die Papierisolation des Durchführungskörpers (3;22) eine Epoxydharz imprägnierte Papierisolation ist.
Verfahren zum Herstellen einer Hochspannungsdurchführung (1;20) mit leitenden Einlagen (10;23) für Gleichspannung mit einem einen Hochspannungsleiter (11;21) umgebenden Durchführungskörper (3;22) mit Papierisolation, der sich mindestens an einem Endbereich (12) des Durchführungskörpers (3) konusförmig von einer erdpotentialseitigen Stelle (13) zu einem hochspannungsseitigen Ende (4) verjüngt und von einer Isolationsbarriere (30) umgeben ist, wobei der Durchführungskörper (3;22) zumindest im Bereich des mindestens einen Endbereichs (12) außen mit einem Lack unter Bildung einer Lackschicht (9;27) überzogen wird, die eine höhere elektrische Leitfähigkeit als der Durchführungskörper (3;22) aufweist, wobei für die Lachschicht (9;27) ein Lack mit einer elektrischen Leitfähigkeit verwendet wird, die etwa zwei Größenordnungen höher als die des Durchführungskörpers (3;22) ist, und wobei als Papierisolation für den Durchführungskörper (3;22) eine Epoxydharz imprägnierte Papierisolation verwendet wird.