CH98416A - Einrichtung zur Beeinflussung des elektrostatischen Feldes bei elektrischen Hochspannungs-Durchführungen. - Google Patents

Description

  Einrichtung zur     Beeinflussung    des elektrostatischen Feldes bei elektrischen       Hochspannungs-Dur        cliführungen.       Beim Betrieb von     Hochsp,aunungs-Duröh-          führungen    mit     Isolierkörper    und Befesti  gungsflansch zeigen sich bei steigender     Span-          nung    zunächst Sprüherscheinungen und       Gleitentladungen    in der Nähe .des Flansches,  während Isolierteile, die weiter vom Flansch  entfernt sind, nicht glimmen. Diese Erschei  nung ist darauf zurückzuführen, dass die  Spannungsverteilung in der     Längsrichtung     sehr ungleich ist.  



  Es sind verschiedene Mittel     bekannt,    um  bei     Hoehspannungs-Durchführungen    die elek  trische Beanspruchung zwischen     Befesti-          g@.ingsflans@eh    und     Durchführungsbolzen,also     in radialer Richtung möglichst gleich auf die  einzelnen Schichten zu verteilen, während     n1     der Längsrichtung eine gleichmässige Vertei  lung durch die bisher bekannten     Mittel    nicht  erreicht werden kann.

   Man hat sich bisher       dadurch    geholfen,     dass    man sowohl den Durch  messer, als auch die     Länge    .des Isolierkörpers  weit über das eigentlich auf     Grund    der zu  lässigen elektrischen     Beanspruchung        nötige     Mass erhöhte, oder, wie bei Kondensator  Durchführungen, den     Spannungsgradienten    in         Längsrichtung        durch    reichliche     Unterteilung     der Beläge zu     vergleichmässigen    suchte.  



       Fig.    1     -ddr    Zeichnung zeigt, wie     man    sich  bei einer     Hochspannungs-Durehführung    den       ungleichen        Spiannungsgradieriten        in        ider          Längsrichtung    erklären kann. Zwischen dem       Durchführungsbölzen    A und dem     Befesti-          gungsflansch    B am     Isolierkörper    C     liegt,die     Hochspannung an.

   Es fliesst nun zwischen  Bolzen und Flansch durch das Isoliermaterial  ein Verschiebungsstrom, .der     ,durch    die Grösse  der Teilkapazitäten     zwischen    Bolzen und       Flansch    gegeben ist. In der     Fig.    1 seien  einige dieser Teilkapazitäten auf der obern  Seite angedeutet und -mit     c,.    bis     c,    bezeichnet.

    Da diese     Kapazitäten        vornehmlich        zwischen     Bolzen A und dem     Umfang    des Isolierkör  pers C liegen, so tritt an dem Flanschende in  axialer Richtung der Durchführung     eine          Summation    der einzelnen Kapazitätsströme       i,    bis     i,    ein.

   Es wird also direkt am     Flansüh     eine Felddichte     eintreten,    die .durch die  Summe der     Kapazitätsströme    gegeben     ist.     Der Verlauf der     Spaanung    ist in der 'zu       Fig.    1 gehörigen Kurve D wiedergegeben.      Am untern     Flanschende    tritt eine analoge       Spannungsverteilung    auf. M .an erkennt, dass  der Zuwachs an Spannung     bezogen    auf die  Längsrichtung, in der Nähe des Flansches  erheblich ist und bald stark:     abnimmt.    Zieht  man zu dem steilen Anstieg der Kurve D die  gestrichelte.

   Tangente 1, so schneidet diese  bei dem     Punkt    F die maximale Spannung  0 F     .atis,    welche die Durchführung bei gleich  mässiger Verteilung bezüglich der Längsrich  tung aushalten könnte, während sie durch  die ungleichmässige     Spannungsverteilung    in  Wirklichkeit nur die     Spannung    0,     ;T    ver  trägt.    Die vorliegende     Erfindung    beliebt nun  diesen Fehler.

   Sie     erreicht,flies        :dadurch,        dass     um den Isolierkörper der Durchführung ein  leitendes Ringgebilde von solcher Ausbildung       angeordnet    ist, dass an den     Stellen    des stärk  sten Spannungsgradienten längs der     Meri-          dianlinie    -die Kapazität des Durchführungs  bolzens gegen Stellen andern Potentials er  höht und dadurch zwangsweise eine     gleich-          #   <B>-</B> Verteilung des Spannungsabfalles  m     ässi,e,   <I>;

  n</I>  längs der     Meridianlinie    der     Durchführung     herbeigeführt wird.  



       Fig.    2 der Zeichnung dient zur Erläute  rung des     Erfindungsged,a.nkens,-    während       Fig.    3, 4, 5, 6 und 7 verschiedene     pralitisehe          Ausführungsbeispiele    des     Erfindungsgegen-          standes    darstellen.  



  In     Fig.    2 ist     au.f    dem     Befestigungsfla,nscli     B der Durchführung ein nach oben trichter  förmig sieh     erweiternder        Ringaufsatz    aufge  baut, der erhebliche zusätzliche Kapazität  gegen den Bolzen A hat.

   Die so erhaltenen,  mit     ci    bis     cJ    bezeichneten     zusätzlie-hen        Teil-          kapazitä.ten    sind in Reihe mit den bereits       vorhandenen        Teillzapazitäten        c,        bis   <B>c</B>;

       ge-          scha.ltet,    so     d.ass    die     Verschiebungsströme        i.,     bis     i;        @an    dem     Isolierzylinder    C. die bisher  durch das Isoliermaterial nach dem Flansch  B ihren     Verlauf    nahmen, nunmehr grössten  teils nach dem     Trichteraufsatz    übergehen.

    Infolgedessen     wird    :die Felddichte in der       Längsrichtung        im    Bereiche des     Flanschendes     so     reduziert,        dass    die zulässige Spannung :der    Durchführung entsprechend erhöht     werden     kann.  



       Fig.    3 zeigt eine     Ausführungsform    bei  einer     Luftmanteldurchführung,    wo um den       Isolierkörper    C der Durchführung ein vom  Befestigungsflansch B derselben ausgehender       Ringtrichter        ca    angeordnet ist. Man ist durch  geeignete     Formgebung    des Trichters in der  Lage, die     Spannungsverteilung    in der Längs  richtung -der Durchführung nach Wunsch zu       beeinflussen.     



  Soll     mir        cliei    Feldverteilung in nächster  Nähe des     Befesti.gungsfla.nsches        B    gesteuert  werden, so kann ein kurzer Trichter, ähnlich  wie in     Fig.    4, verwendet werden. Die Er  findung kann mit Vorteil auch zum     Beispiel     bei     Kondensatordurchführungen    verwendet       werden.    Bei diesen kann die Zahl der Beläge  speziell im Bereiche des     Befestigmngsflan-          sches    reduziert weiden.  



  Die Schutzwirkung oder Stabilisierung  tritt auch dann ein, wenn statt eines     inassi-          vcn    Trichters ein solcher aus einem Metall  sieb, aus Drahtgeflecht oder Spiralen ver  wendet wird. Auch kann im Falle der Ver  wendung eines massiven Trichters dieser am  untern Ende gelocht oder mit     Durchbreeliun-          gen    versehen sein, um eine Staubablagerung  im Trichter     möglichst    zu vermeiden. Analog  kann auch das Unterteil der Durchführung  mit einem Trichter versehen sein.  



       Fig.    5 zeigt eine     Ausführungsform    mit  vom Befestigungsflansch     B    ausgehendem  Stabilisierungstrichter a,, "indessen     Rand    ein       zylinclrisclier    Aufsatz     cc,2        angebraeht        ist,    der  den Zweck hat, eine günstige     Schirmwirkung          auszuüben    und gleichzeitig bei einem Aussen  übersehlag einen bestimmten     Einschlagweg     für die     Entladung    gibt, namentlich dann,       wenn    er mit einer scharfen Kante ver  sehen ist.  



  An Stelle der     Tricliterform    kann man  <B>z</B> auch ein     Gebilde    aus einzelnen Ringen     ver-          wenclen,    die isoliert angeordnet sind und  deren Abmessung mit     Rücksicht    auf die ver  langte     Ka.p,azität        und    die Höhe der angeleg  ten     Spannung    erfolgt.     Fig.    6 zeigt eine Aus  führung dieser Art mit     isoliert    angebrachten      Stabilisierungsringen<I>b,</I>     b1,   <I>b</I><B>'</B><I>,</I> deren Poten  tial     entsprechend    gesteuert wird.

   Diese       Steuerung    kann- bei Durchführungen von  Hochspannungstransformatoren dadurch er  folgen,     dass    besondere Hilfsklemmen     b",        ho',          ho\    angeordnet werden, die entsprechend pas  send gestufte Teilspannungen herausführen  und welche an die entsprechenden Ringe b,  b', b\ elektrisch. angeschlossen sind. Die  Durchführung sei für beispielsweise 200     K.    V.  bestimmt und mit dem     Befestigungsflansch     B, z. B. auf dem Deckel eines Transforma  tors, montiert.

   Zur Erzielung eines gleich  mässIgen     Spannungsgradienten    längs     ider    Au  ssenfläche der Durchführung wird der isoliert  angebrachte Ring b nächst dem Flansch B       .durch    die Hilfsklemme     ho    auf eine passende  Potentiallage von zum Beispiel 50 K. V., der  nächste Ring     b'        durch    die Hilfsklemme     b,'          axif    ein Potential von zum Beispiel 100     K.    V.

    und der dritte Ring     b2    durch die Hilfsklemme       boz    auf ein     Potential    von zum     Beispiel    150       K.    V. gebracht. Je nach der Höhe der     Span-          nung    wird     man,die    Zahl der Stabilisierungs  ringe     wählen.     



  Natürlich können die Hilfsklemmen oder  Hilfsdurchführungen selbst auch noch mit  Ringen     o-cler        Schirmen    versehen werden, um  möglichst kleine Dimensionen zu erhalten.  Je nach der Anordnung kann es auch vorteil  haft sein, den untersten Ring an das Flansch  potential zu lagen, oder auch gleichzeitig noch  einen     Schutztrichter    gemäss     Fig.    4     anzuord-          nen.     



       Selbstverständlich    könnte die Potential  steuerung in Wegfall kommen, wenn die  Ringe zur Erreichung der passenden Poten  tiallage in Längsrichtung der Durchführung  die geeignete Kapazität gegeneinander erhal  ten. Diese     kann        ,duroli    richtige Wahl des  Ringdurchmessers und des     Querschnittes,    so  wie  < auch des Abstandes der Ringe erreicht  werden.  



  An Stelle der ,geschilderten Ringe können  auch Scheiben -angeordnet werden, die     @am     Aussenmantel der Durchführung anliegend  derart dimensioniert sind, dass sie die passen  den Kapazitäten gegeneinander erhalten,    welche ebenfalls     in        axialer        Richtung    der  Durchführung einen gleichmässigen Span  nungsgradienten gewährleisten.

   Erhalten  diese Scheiben eine     genügende    Kapazität  gegeneinander, so werden die eingangs ge  schilderten Kapazitätsströme, die zwischen  diesen Scheiben verlaufen, eine     entsprechende     Verminderung der Felddichte am     Befesti-          gungsflansch    der Durchführung zur Folge  haben.  



       Ein    Beispiel mit Stabilisierungsscheiben  ist in     Fig.    7 .angedeutet, wo auf dem     Isolier-          körper    C der Durchführung drei. Scheiben d,       cd',   <I>d </I> angeordnet sind, die je einen ringförmi  gen Randwulst tragen; um     Glimmerscheinun-          gen    zu verhindern. Zur Erzielung einer ähn  lichen Wirkung wie in     Fig.    5 können natür  lich eine oder mehrere     dieser    Scheiben mit  einem zylindrischen Aufsatz mit scharfer  Kante versehen sein.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Einrichtung zur Beeinflussung des elek trostatischen Feldes bei elektrischen Hoch spannungs-Durchführungen,dadurch gekenn- zeichnet,,dass um den Isolierkörper derselben ein leitendes Ringgebilde von solcher Aus.

   bildun.g angeordnet ist, dass an den Stellen des stärksten Spannungsgradienten längs der tlleridianlinie die Kapazität des Durchfüh rungsbolzens gegen Stellen ,andern Potentials erhöht und dadurch zwangsweise eine "gleich- mässi:ge Verteilung des Spannungsabfalles längs der 1Meri < lianlinie der Durchführung herbeigeführt wird.

   UNTERANSPRVGHE 1. Einrichtung nach Patentanspruch, da- .durch gekennzeichnet, dass das Ring gebilde in einem nach dem Ende der Durchführung sich erweiternden Trichter besteht. 2. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, .dass der Trichter mit Durchbrechungen versehen ist.

   ü. Einrichtung nach Patentanspruch, da- Jurch gekennzeichnet, da.ss das Ringgebilde aus einer Spirale besteht. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet,,class das Ringgebilde ,aus Drahtgeflecht besteht. 5. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, ,dadurch gekennzeichnet, d,ass der Trichter beim freien Ende mit einem zylindrischen Aufsatz mit scharfer Kante versehen ist. G.

   Einrichtung nach Patentanspruch, da, durch gekennzeichnet, dass ,das Ringgebilde aus verschiedenen Ringen besteht, die, voneinander isoliert, mittelst einer elektri schen Steuerung auf Potentiallagen ge bracht werden, die einen .gleichmässigen Spannungsgnadienten längs ider Durchfüh rung erzwingen. 7.

   Einrichtung nach Patentanspruch, iI.a- durch gekennzeichnet, dass das Ringgebilde .aus zur Erhöhung der Kapazität gegen einander dienenden Scheiben besteht, die so dimensioniert sind, dass sie infolge ihrer Kapazität eine möglichst lineare Span nungsverteilung an der Durchführung er zeugen. 8'. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben einen ringförmigen Randwulst haben. 9.

   Einrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 7 und 8, dadurch .ge kennzeichnet, d:ass eine oder mehrere der Scheiben mit einem zylindrischen Aufsatz mit scbarfer Kante versehen sind.